電力機車電力電子牽引變壓器研究.pdf

1、我國電力機車正朝著高速化、輕量化、舒適化的方向發(fā)展，這對電力機車技術提出了新的要求和挑戰(zhàn)。電力機車牽引變壓器是電力機車傳動系統中最為重要且最為龐大的組成部分，因此，在提高其性能的同時減小其體積和重量具有十分重要的意義。電力機車電力電子牽引變壓器將變壓器與電力電子器件融為一體，取代了傳統的工頻牽引變壓器，同時具有能量流動控制、諧波治理、電氣隔離等優(yōu)越特性，并且大大減小了機車牽引變流器與變壓器所占的空間與重量，這為增大列車可用空間、提高舒適

2、度、減輕車重、向高速化發(fā)展提供了條件。
　　電力電子牽引變壓器主電路拓撲結構可分為三個部分，分別為輸入級、隔離級、輸出級，每級均有不同拓撲結構可以選擇。輸入級主要承擔電能的控制，變換;隔離級承擔原副邊的電氣隔離與電壓等級轉換;輸出級為電力機車牽引電動機提供所需的輸出功率與頻率。本文對每級可能的不同拓撲結構進行分析比較，以我國電力機車牽引傳動系統參數為設計條件，確定了輸入級H橋級聯，隔離級LLC諧振電路和獨立鐵心高頻變壓器，輸出級三

3、電平牽引逆變器的電力電子牽引變壓器拓撲結構。
　　針對提出的主電路拓撲結構，本文詳細研究了其輸入級的控制方法與隔離級的設計方法。輸入級采用電壓外環(huán)、電流內環(huán)作為四象限整流器上層控制，在其基礎上加入級聯單元電壓矢量疊加的均壓控制，保證其各級單元之間的電壓均衡，并對其原理及穩(wěn)定性進行分析。在隔離級的設計上本文首先對其原理進行研究，利用有限元方法對高頻變壓器漏感與勵磁電感進行計算，之后將變壓器漏感與LLC諧振變換器進行集成設計，利用LL