[01494778]4000KW交-直-交传动电力机车中间回路容电器设计计算程序研究

对于交直交电力机车，中间直流回路滤波器参数的选取和设计，至今国内尚无完整的设计理论和方法。该课题提出了电压型交－直－交电力机车电传动系统直流环节滤波器设计的理论依据，研制了一个计算机程序，计算机系统主电路、控制电路各参数对中间直流环节滤波器的影响，从中得出合理确定滤波器参数的方法。解决问题的方法是分析交直交电传动系统的工作情况，对全系统（包括脉冲整流、逆变器和异步电机）列写状态方程求出系统的数字解，角后进行分析，得出对应某一中间支撑电容值时，中间直流环节的电压波动和支撑电容中的谐波电流。通过调整中间支撑电容的大小，得出不同结果。在此基础上分析支撑电容大小对系统的影响，并据此选适当的电容值。由于全系统包含两重单相脉冲整流器和一台三相逆变器，交流系统中开关元件的独立状态组合达６３种之多，而各开关元件的开关状态又由控制系统决定，所以计算程序特别复杂。研制的程序可对整个变流系统进行全面的仿真计算，可任意观察变流系统主电路和控制电路中所有物理量在不同条件下随时间变化的曲线，在仿真计算过程中可以随时任意修改主电路和电路参数；可以仿真系统参数突变时对中间直流环节的影响。程序提供了多种仿真结果的输出方式，具有友好的用户界面和完整的在线帮助信息。程序还提供了多种仿真结果分析和查询方法，便于使用者分析仿真计算结果。通过仿真分析对中间直流环节得到以下几个主要结果：对有换流电路的系统，换流电流对支撑电容以外的部分影响很小，在大部分情况下可以略不计。支撑电容的交流电流额定值可单独由换流电流决定，对采用自关断元件的变流器，支撑电容的交流电流额定值可以不首重考虑；中间直流电压在系统工作状态不发生突变时，电压脉动率较小，这种脉冲对电源和负载的影响不大，与变流器调制电压谐波分量的作用相比可以忽略不计；系统工作状态发生突变时，中间电压出现大幅度波动，波动过程由电机的电磁过渡过过程和脉动整流器的调节过程决定；进入中间环节的谐波动率对中间电压的影响不大，支撑电空的电容值的大小应由系统状态和运行条件突变时进出中间环节的能量差和脉冲整流器的调节能力决定；支撑电容作为系统能量不平衡时的缓冲器作用远大于作为滤波器的作用，支撑电容值越大，系统抗冲击能力越强，脉冲整流器的调节能力越强，所需支撑电容值就越小；在系统状态不发生突变条件下，系统稳定时，支撑电容值与中间电压脉动的关系为一饱和曲线，即减小支撑电容值，系统越接近不稳定态，电压波动受支撑电容值的影响越大；越远离不稳定态，支撑电容对中间电压波动影响越小；系统稳定运行时，进入中间直流环节的二次谐波功率为定值，二次谐振滤波支路电感电流值越小，电容上的电压最大值就越小，应在成本和体积、重量适宜情况下，优先选用电感值越小的组合。