CN112140945B - 一种动车组牵引供电系统的仿真建模系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本申请实施例公开了一种动车组牵引供电系统的仿真建模系统及方法,以提高动车组牵引供电系统的仿真精度,该仿真建模系统包括:主回路模型及辅助供电系统模型;主回路模型包括依次相连的牵引变压器及牵引变流器模型,牵引变流器模型包括依次相连的四象限脉冲整流器、中间直流环节、牵引逆变器及牵引电机;四象限脉冲整流器中的各个开关电源模块采用IGBT特征化建模,牵引逆变器中的各个开关电源模块采用IGBT特征化建模;辅助供电系统模型包括依次相连的辅助电源设备及辅助用电设备,辅助电源设备包括直流供电环节及三相辅助逆变器,三相辅助逆变器中的各个开关电源模块采用IGBT特征化建模;辅助供电系统模型的直流供电环节通过中间直流环节提供直流电。

Description

一种动车组牵引供电系统的仿真建模系统及方法
技术领域
本申请涉及电路仿真技术领域,具体涉及一种动车组牵引供电系统的仿真建模系统及方法。
背景技术
牵引供电系统是高速铁路系统中最为重要的基础能源设施,其功能是为铁路网中的电力车辆供电,确保动车组车辆的正常运行。牵引供电系统包含有大功率的开关器件,在这些器件进行高电压、大电流的转换时,其开关频率会很高。因此,牵引供电系统在输出电流时,必定会产生较大的谐波,如果此时电力机车的电磁兼容性较差,即屏蔽、滤波或者接地较差,该电力机车就会对外产生严重的电磁干扰。辅助供电系统是动车牵引供电系统的一个重要组成部分,其电力系统的稳定对整个牵引供电系统对外产生的传导干扰有着巨大的影响。因此对基于主辅一体变流器的动车组牵引供电系统进行仿真建模,来研究其电磁兼容特性是十分有必要的。
但是,当前对于牵引供电系统的电磁兼容性的研究都将牵引供电系统中的主变流器与辅助变流器分开来进行仿真建模,未考虑主辅一体的完整变流器系统的传导干扰的影响,仿真计算结果精确度不高。
发明内容
有鉴于此,本申请实施例提供一种动车组牵引供电系统的仿真建模系统及方法,以提高对动车组牵引供电系统仿真建模的准确性。
为解决上述问题,本申请实施例提供的技术方案如下:
一种动车组牵引供电系统的仿真建模系统,所述仿真建模系统包括:
主回路模型以及辅助供电系统模型;
所述主回路模型包括依次相连的牵引变压器以及牵引变流器模型,所述牵引变流器模型包括依次相连的四象限脉冲整流器、中间直流环节、牵引逆变器以及牵引电机;所述四象限脉冲整流器中的各个开关电源模块采用绝缘栅双极型晶体管IGBT特征化建模,所述牵引逆变器中的各个开关电源模块采用IGBT特征化建模;
所述辅助供电系统模型包括依次相连的辅助电源设备以及辅助用电设备,所述辅助电源设备包括直流供电环节以及三相辅助逆变器,所述三相辅助逆变器中的各个开关电源模块采用IGBT特征化建模;
所述辅助供电系统模型的直流供电环节通过所述中间直流环节提供直流电。
在一种可能的实现方式中,所述牵引变压器的次级包括两个端口,所述牵引变压器的次级每个端口连接一个所述牵引变流器模型;
所述牵引变压器的次级每个端口引出两根导线连接所述四象限脉冲整流器,所述四象限脉冲整流器通过所述中间直流环节利用两根导线并联电容以及电阻连接到所述牵引逆变器的输入端,所述牵引逆变器的输出端利用三根导线连接到所述牵引电机的一端,所述牵引电机的另一端接地,所述牵引电机为三相牵引电机。
在一种可能的实现方式中,所述辅助供电系统模型的直流供电环节分别连接每个所述牵引变流器模型中的中间直流环节。
在一种可能的实现方式中,所述辅助电源设备具体包括:
依次相连的直流供电环节、输入滤波装置、三相辅助逆变器、三相变压器以及三相电磁干扰EMI滤波器。
在一种可能的实现方式中,所述牵引变压器采用理想电路模型;
所述牵引电机采用集总参数等效电路模型。
在一种可能的实现方式中,所述辅助用电设备等效为三个星型连接的等效电阻。
在一种可能的实现方式中,所述四象限脉冲整流器的控制采用单极性SPWM仿真调制。
在一种可能的实现方式中,所述牵引逆变器的控制采用数字电路模块实现SPWM仿真控制。
在一种可能的实现方式中,所述三相辅助逆变器的控制采用调节PWM的波形进行仿真控制。
一种动车组牵引供电系统的仿真建模方法,所述仿真建模方法包括:
建立基于绝缘栅双极型晶体管IGBT特征化建模的主回路模型;所述主回路模型包括依次相连的牵引变压器以及牵引变流器模型,所述牵引变流器模型包括依次相连的四象限脉冲整流器、中间直流环节、牵引逆变器以及牵引电机;所述四象限脉冲整流器中的各个开关电源模块采用绝缘栅双极型晶体管IGBT特征化建模,所述牵引逆变器中的各个开关电源模块采用IGBT特征化建模;
建立基于IGBT特征化建模的辅助供电系统模型;所述辅助供电系统模型包括依次相连的辅助电源设备以及辅助用电设备,所述辅助电源设备包括直流供电环节以及三相辅助逆变器,所述三相辅助逆变器中的各个开关电源模块采用IGBT特征化建模;
所述辅助供电系统模型的直流供电环节通过所述中间直流环节提供直流电,以建立动车组牵引供电系统的仿真建模系统。
由此可见,本申请实施例具有如下有益效果:
本申请实施例提供的动车组牵引供电系统的仿真建模系统,包括主回路模型以及辅助供电系统模型,主回路模型包括牵引变压器以及牵引变流器模型。牵引变流器模型中的四象限脉冲整流器以及牵引逆变器均采用IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor,绝缘栅双极型晶体管)特征化建模。辅助供电系统模型中的三相辅助逆变器也采用IGBT特征化建模。即本申请实施例将牵引变流器模型与辅助供电系统模型结合到一个仿真模型中,构建了基于主辅一体变流器的牵引供电系统模型。同时采用了IGBT特征化建模,能够更加准确的描述IGBT的开断特性,从而能够更加准确地描述动车组牵引供电系统所产生的EMC(Electromagnetic Compatibility,电磁兼容性)传导干扰,对动车组牵引供电系统设计具有指导作用。
附图说明
图1为本申请实施例提供的动车组牵引供电系统的仿真建模系统的示意图;
图2为本申请实施例提供的动车组牵引供电系统的示意图;
图3为本申请实施例提供的主回路模型中的整流侧的示意图;
图4为本申请实施例提供的四象限脉冲整流器的控制电路示意图;
图5为本申请实施例提供的主回路模型中的逆变侧的示意图;
图6为本申请实施例提供的牵引逆变器的控制电路示意图;
图7为本申请实施例提供的牵引电机的示意图;
图8为本申请实施例提供的主回路模型的示意图;
图9为本申请实施例提供的主回路模型的示意图;
图10为本申请实施例提供的辅助供电系统模型的示意图;
图11为本申请实施例提供的动车组牵引供电系统的仿真建模系统的示意图;
图12为本申请实施例中牵引变流器模型的中间直流环节的电流时域波形图;
图13为本申请实施例中牵引变流器模型的牵引电机侧的差模电压时域波形图;
图14为本申请实施例提供的动车组牵引供电系统的仿真建模方法的流程图。
具体实施方式
为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂,下面结合附图和具体实施方式对本申请实施例作进一步详细的说明。
发明人在对传统的动车组牵引供电系统的仿真建模进行研究后发现,当前对于牵引供电系统的电磁兼容性的研究都将牵引供电系统中的主变流器与辅助变流器分开来进行仿真建模,未考虑主辅一体的完整变流器系统的传导干扰的影响,仿真计算结果精确度不高。
为此,本申请实施例提供了一种基于主辅一体变流器的动车组牵引供电系统的仿真建模系统及方法,该仿真建模系统包括:基于IGBT特征化建模的主回路模型、基于IGBT特征化建模的辅助供电系统模型,主回路模型包括牵引变压器以及牵引变流器模型。牵引变流器模型中的四象限脉冲整流器以及牵引逆变器均采用IGBT特征化建模。辅助供电模型辅助供电系统模型中的三相辅助逆变器也采用IGBT特征化建模。即本申请实施例将牵引变流器模型与辅助供电模型辅助供电系统模型结合到一个仿真模型中,构建了完整的动车组基于主辅一体变流器的牵引供电系统模型。同时采用了IGBT特征化建模,能够更加准确的描述实际IGBT的开断特性,从而能够更加准确地描述动车组牵引供电系统所产生的EMC传导干扰,对动车组牵引供电系统设计具有指导作用。
参见图1所示,示出了本申请实施例提供的动车组牵引供电系统的仿真建模系统的示意图,该仿真建模系统可以包括:
主回路模型1以及辅助供电系统模型2。
主回路模型1包括依次相连的牵引变压器11以及牵引变流器模型12,牵引变流器模型12包括依次相连的四象限脉冲整流器121、中间直流环节122、牵引逆变器123以及牵引电机124;四象限脉冲整流器121中的各个开关电源模块采用IGBT特征化建模,牵引逆变器123中的各个开关电源模块采用IGBT特征化建模。
辅助供电系统模型2包括依次相连的辅助电源设备21以及辅助用电设备22,辅助电源设备21包括直流供电环节211以及三相辅助逆变器212,三相辅助逆变器212中的各个开关电源模块采用IGBT特征化建模。
辅助供电系统模型2的直流供电环节211通过中间直流环节122提供直流电。
参见图2所示,示出了本申请实施例提供的动车组牵引供电系统的示意图,基于该动车组牵引供电系统建立仿真建模系统。
在本申请实施例中,四象限脉冲整流器121中的各个开关电源模块、牵引逆变器123中的各个开关电源模块以及三相辅助逆变器212中的各个开关电源模块均采用IGBT特征化建模。四象限脉冲整流器121中的各个开关电源模块、牵引逆变器123中的各个开关电源模块以及三相辅助逆变器212中的各个开关电源模块可以使用IGBT,则IGBT特征化建模又称为器件级建模,是基于实际使用的IGBT的内部结构特性的仿真模块,建模时需要根据实际IGBT的相应参数以及特性曲线,进行模型封装。这些特性包括:IGBT额定工作点、IGBT极限工作点、半桥测试电路状态、转移特性、续流二极管特性、IGBT热模型、续流二极管热模型、能量特性、动态参数输入特性等。
以下针对仿真建模系统中的各个组成部分分别进行说明。
主回路模型1可以包括牵引变压器11以及牵引变流器模型12,牵引变流器模型12包括依次相连的四象限脉冲整流器121、中间直流环节122、牵引逆变器123以及牵引电机124。其中,在中间直流环节122的一侧,即牵引变压器11、四象限脉冲整流器121,可以理解为主回路模型中的整流侧。在中间直流环节122的另一侧,即牵引逆变器123以及牵引电机124,可以理解为主回路模型中的逆变侧。
参见图3所示,示出了本申请实施例中主回路模型中的整流侧的示意图。其中,牵引变压器可以等效为交流电压源AC,四象限脉冲整流器121包括各个开关电源模块,即包括IGBT01、IGBT02、IGBT03、IGBT04,IGBT01、IGBT02、IGBT03、IGBT04的数量均为2个。牵引变压器可以采用理想电路模型。
参见图4所示,示出了本申请实施例中四象限脉冲整流器121的控制电路示意图。四象限脉冲整流器121部分为了模拟实际IGBT的开关特性,采用IGBT特征化建模。在本实施例中,整流回路采用两电平脉冲整流回路;控制电路部分使用Simulink来实现,Simulink的各个输出端分别连接IGBT01-IGBT04。四象限脉冲整流器的控制采用单极性SPWM(Sinusoidal PWM)仿真调制,控制目标是模拟四象限脉冲整流器将交流电转换为直流电。
具体的,仿真控制过程为当ura>uz时,上桥臂导通、下桥臂关断,否则上桥臂关断、下桥臂导通。b相与a相调节方式相同,但ura与urb的相位相差180度,uz为三角载波。
根据整流回路的工作原理,采用瞬态直接电流控制脉冲整流器,具有实现简单、能够有效抑制二次牵引绕组的电流谐波、直流侧电压纹波小、动态响应好等优点。
参见图5所示,示出了本申请实施例中主回路模型中的逆变侧的示意图。牵引逆变器123包括各个开关电源模块,即包括IGBT1、IGBT2、IGBT3、IGBT4、IGBT5以及IGBT6。本实施例中,牵引逆变器123采用的是电压型的三电平逆变器。该逆变器以支撑电容器两端的电压作为直流电源输入,通过控制电路来控制的各个IGBT通断,从而在交流侧输出三相交流电,该交流电的幅度、频率都可以调节,进而控制牵引电动机的运作。
参见图6所示,示出了本申请实施例中牵引逆变器123的控制电路示意图。在本申请实施例中,牵引逆变器的控制采用数字电路模块实现SPWM仿真控制。即牵引逆变器123中各个IGBT同样采用特征化建模,而其控制电路部分直接使用simplorer中的数字电路模块来实现SPWM控制。反馈控制方式是:给定电压信号与输出电压瞬时值反馈信号相减得到误差信号,对误差信号进行反馈调节得到调制波信号,再与载波相比较得到PWM(Pulse WidthModulation,脉冲宽度调制)驱动信号,去控制牵引逆变器的各个开关电源模块IGBT的开通与关断。
参见图7所示,示出了本申请实施例中牵引电机124(即电机负载)的示意图。在本申请实施例中,牵引电机负载采用集总参数等效电路模型。在对牵引电机进行集总参数电路建模时,要在保证模型精度的基础上使模型尽量简单。其中各元件对应的符号和物理意义还有参数值如下表所示。
Figure BDA0002717791930000081
Figure BDA0002717791930000091
基于上述说明,牵引变压器11以及牵引变流器模型12,可以组成主回路模型。而在实际应用中,一个牵引变压器11需要连接两个牵引变流器模型。
在一种可能的实现方式中,牵引变压器11的次级包括两个端口,牵引变压器11的次级每个端口连接一个牵引变流器模型12。
参见图8-图9所示,示出了本申请实施例的主回路模型1的示意图,其中,图8中未示出主回路模型中的牵引电机(即电机负载)部分,而图9中示出了主回路模型中的牵引电机(即电机负载)部分。
具体的,牵引变压器11的次级每个端口引出两根导线连接四象限脉冲整流器121,四象限脉冲整流器121通过中间直流环节122利用两根导线并联电容以及电阻连接到牵引逆变器123的输入端,牵引逆变器123的输出端利用三根导线连接到牵引电机124的一端,牵引电机124的另一端接地,牵引电机124为三相牵引电机。
而辅助供电系统模型2包括依次相连的辅助电源设备21以及辅助用电设备22。在一种可能的实现方式中,辅助电源设备21具体包括:依次相连的直流供电环节、输入滤波装置、三相辅助逆变器、三相变压器以及三相EMI(Electromagnetic Interference,电磁干扰)滤波器。同时,辅助用电设备等效为三个星型连接的等效电阻。
参见图10所示,示出了本申请实施例中辅助供电系统模型2的示意图。三相辅助逆变器的输入端前侧需要加上一个输入滤波装置,三相辅助逆变器输出三相线连接一个三相变压器,三相变压器的次级连接一组三相电容,这样三相变压器的次级绕组的漏电感与三相电容就形成了一个三相EMI滤波器,辅助逆变器的输出负载等效为三个星型连接的50欧姆电阻。三相辅助逆变器包括各个开关电源模块,即包括IGBT7、IGBT8、IGBT9、IGBT10、IGBT11以及IGBT12。
辅助供电系统模型的直流供电环节由主回路模型的中间直流环节直接提供3600V的直流电,即辅助供电系统模型的直流供电环节分别连接每个牵引变流器模型中的中间直流环节。
三相辅助逆变器采用IGBT高频三相PWM逆变器,各个IGBT同样采用特征化建模。3600V的直流电经过三相辅助逆变器,三相变压器与三相EMI后输出380V频率50Hz的三相稳压电源到辅助整流器,再经过辅助整流器内部的变压器模块与整流模块为动车组各个设备提供其需要的电源种类。该辅助供电系统模型不考虑辅助整流器的具体结构,因此采用三个50欧姆的等效电阻来代替辅助用电设备。
在一种可能的实现方式中,三相辅助逆变器的控制采用调节PWM的波形进行仿真控制。即三相辅助逆变器的控制电路采用PWM波控制,通过调节PWM波的脉宽宽度来调节输出电压幅值,最终使得输出电压稳点在380V/50Hz。本实施例中,对三相辅助逆变器的IGBT特征化建模的过程包括:在simplorer中选择新建IGBT动态模型,按照根据实际IGBT的特性参数依次设定,最后进行动态参数有效性验证后点击Create SML就可创建IGBT模型。
参见图11所示,示出了本申请实施例中动车组牵引供电系统的仿真建模系统的示意图。将辅助供电系统模型连接到主回路模型上,由于辅助供电系统模型的直流电源输入通过牵引变流器模型的中间直流环节提供,所以从中间直流环节的正负两条线引出两根导线连接到三相辅助逆变器的输入端。一个牵引变压器的次级需要连接两个牵引变流器模型,这两个牵引变流器模型的中间直流环节连接到同一个辅助供电系统模型。
另外,参见图12是本申请实施例中牵引变流器模型的中间直流环节的电流时域波形图,图13是本申请实施例中牵引变流器模型的牵引电机侧的差模电压时域波形图。
这样,本申请实施例提供的动车组牵引供电系统的仿真建模系统,包括主回路模型以及辅助供电系统模型,主回路模型包括牵引变压器以及牵引变流器模型。牵引变流器模型中的四象限脉冲整流器以及牵引逆变器均采用IGBT特征化建模。辅助供电系统模型中的三相辅助逆变器也采用IGBT特征化建模。即本申请实施例将牵引变流器模型与辅助供电系统模型结合到一个仿真模型中,构建了基于主辅一体变流器的牵引供电系统模型。同时采用了IGBT特征化建模,能够更加准确的描述IGBT的开断特性,从而能够更加准确地描述动车组牵引供电系统所产生的EMC传导干扰,对动车组牵引供电系统设计具有指导作用。
相应的,参见图14所示,本申请实施例还提供一种动车组牵引供电系统的仿真建模方法,该仿真建模方法可以包括以下步骤:
S1401:建立基于IGBT特征化建模的主回路模型。
其中,主回路模型包括依次相连的牵引变压器以及牵引变流器模型,牵引变流器模型包括依次相连的四象限脉冲整流器、中间直流环节、牵引逆变器以及牵引电机;四象限脉冲整流器中的各个开关电源模块采用绝缘栅双极型晶体管IGBT特征化建模,牵引逆变器中的各个开关电源模块采用IGBT特征化建模;
S1402:建立基于IGBT特征化建模的辅助供电系统模型。
其中,辅助供电系统模型包括依次相连的辅助电源设备以及辅助用电设备,辅助电源设备包括直流供电环节以及三相辅助逆变器,三相辅助逆变器中的各个开关电源模块采用IGBT特征化建模;
S1403:辅助供电系统模型的直流供电环节通过中间直流环节提供直流电,以建立动车组牵引供电系统的仿真建模系统。
通过本实施例建立的仿真建模系统即为上述实施例中提供的一种动车组牵引供电系统的仿真建模系统,关于动车组牵引供电系统的仿真建模系统的各个组成部分的说明可以参见上述实施例,在此不再赘述。
这样,本申请实施例提供的动车组牵引供电系统的仿真建模方法,可以建立包括主回路模型以及辅助供电系统模型的仿真建模系统,其中,主回路模型包括牵引变压器以及牵引变流器模型。牵引变流器模型中的四象限脉冲整流器以及牵引逆变器均采用IGBT特征化建模。辅助供电系统模型中的三相辅助逆变器也采用IGBT特征化建模。即本申请实施例将牵引变流器模型与辅助供电系统模型结合到一个仿真模型中,构建了基于主辅一体变流器的牵引供电系统模型。同时采用了IGBT特征化建模,能够更加准确的描述IGBT的开断特性,从而能够更加准确地描述动车组牵引供电系统所产生的EMC传导干扰,对动车组牵引供电系统设计具有指导作用。
需要说明的是,本说明书中各个实施例采用递进的方式描述,每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处,各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的系统或装置而言,由于其与实施例公开的方法相对应,所以描述的比较简单,相关之处参见方法部分说明即可。
应当理解,在本申请中,“至少一个(项)”是指一个或者多个,“多个”是指两个或两个以上。“和/或”,用于描述关联对象的关联关系,表示可以存在三种关系,例如,“A和/或B”可以表示:只存在A,只存在B以及同时存在A和B三种情况,其中A,B可以是单数或者复数。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。“以下至少一项(个)”或其类似表达,是指这些项中的任意组合,包括单项(个)或复数项(个)的任意组合。例如,a,b或c中的至少一项(个),可以表示:a,b,c,“a和b”,“a和c”,“b和c”,或“a和b和c”,其中a,b,c可以是单个,也可以是多个。
还需要说明的是,在本文中,诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来,而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且,术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含,从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素,而且还包括没有明确列出的其他要素,或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下,由语句“包括一个……”限定的要素,并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以直接用硬件、处理器执行的软件模块,或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(RAM)、内存、只读存储器(ROM)、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。
对所公开的实施例的上述说明,使本领域专业技术人员能够实现或使用本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的,本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下,在其它实施例中实现。因此,本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例,而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种动车组牵引供电系统的仿真建模系统,其特征在于,所述仿真建模系统用于主辅一体变流器的动车组牵引供电系统,所述仿真建模系统包括:
主回路模型以及辅助供电系统模型;
所述主回路模型包括依次相连的牵引变压器以及牵引变流器模型,所述牵引变流器模型包括依次相连的四象限脉冲整流器、中间直流环节、牵引逆变器以及牵引电机;所述四象限脉冲整流器中的各个开关电源模块采用绝缘栅双极型晶体管IGBT特征化建模,所述牵引逆变器中的各个开关电源模块采用IGBT特征化建模;
所述辅助供电系统模型包括依次相连的辅助电源设备以及辅助用电设备,所述辅助电源设备包括直流供电环节以及三相辅助逆变器,所述三相辅助逆变器中的各个开关电源模块采用IGBT特征化建模;
所述辅助供电系统模型的直流供电环节通过所述中间直流环节提供直流电。
2.根据权利要求1所述的仿真建模系统,其特征在于,
所述牵引变压器的次级包括两个端口,所述牵引变压器的次级每个端口连接一个所述牵引变流器模型;
所述牵引变压器的次级每个端口引出两根导线连接所述四象限脉冲整流器,所述四象限脉冲整流器通过所述中间直流环节利用两根导线并联电容以及电阻连接到所述牵引逆变器的输入端,所述牵引逆变器的输出端利用三根导线连接到所述牵引电机的一端,所述牵引电机的另一端接地,所述牵引电机为三相牵引电机。
3.根据权利要求2所述的仿真建模系统,其特征在于,所述辅助供电系统模型的直流供电环节分别连接每个所述牵引变流器模型中的中间直流环节。
4.根据权利要求1所述的仿真建模系统,其特征在于,所述辅助电源设备具体包括:
依次相连的直流供电环节、输入滤波装置、三相辅助逆变器、三相变压器以及三相电磁干扰EMI滤波器。
5.根据权利要求1所述的仿真建模系统,其特征在于,
所述牵引变压器采用理想电路模型;
所述牵引电机采用集总参数等效电路模型。
6.根据权利要求1所述的仿真建模系统,其特征在于,所述辅助用电设备等效为三个星型连接的等效电阻。
7.根据权利要求1所述的仿真建模系统,其特征在于,所述四象限脉冲整流器的控制采用单极性SPWM仿真调制。
8.根据权利要求1所述的仿真建模系统,其特征在于,所述牵引逆变器的控制采用数字电路模块实现SPWM仿真控制。
9.根据权利要求1所述的仿真建模系统,其特征在于,所述三相辅助逆变器的控制采用调节PWM的波形进行仿真控制。
10.一种动车组牵引供电系统的仿真建模方法,其特征在于,所述仿真建模方法用于主辅一体变流器的动车组牵引供电系统,所述仿真建模方法包括:
建立基于绝缘栅双极型晶体管IGBT特征化建模的主回路模型;所述主回路模型包括依次相连的牵引变压器以及牵引变流器模型,所述牵引变流器模型包括依次相连的四象限脉冲整流器、中间直流环节、牵引逆变器以及牵引电机;所述四象限脉冲整流器中的各个开关电源模块采用绝缘栅双极型晶体管IGBT特征化建模,所述牵引逆变器中的各个开关电源模块采用IGBT特征化建模;
建立基于IGBT特征化建模的辅助供电系统模型;所述辅助供电系统模型包括依次相连的辅助电源设备以及辅助用电设备,所述辅助电源设备包括直流供电环节以及三相辅助逆变器,所述三相辅助逆变器中的各个开关电源模块采用IGBT特征化建模;
所述辅助供电系统模型的直流供电环节通过所述中间直流环节提供直流电,以建立动车组牵引供电系统的仿真建模系统。
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20100063646A1 (en) * 2008-09-11 2010-03-11 Ibaiondo Madariaga Harkaitz Device and control procedure for recovery of kinetic energy in railway systems
CN109450285A (zh) * 2018-11-01 2019-03-08 北京交通大学 轨道交通车辆主辅一体化模式能量双向流动辅助供电系统
CN111082672A (zh) * 2018-10-19 2020-04-28 株洲中车时代电气股份有限公司 一种牵引变流器电路

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20100063646A1 (en) * 2008-09-11 2010-03-11 Ibaiondo Madariaga Harkaitz Device and control procedure for recovery of kinetic energy in railway systems
CN111082672A (zh) * 2018-10-19 2020-04-28 株洲中车时代电气股份有限公司 一种牵引变流器电路
CN109450285A (zh) * 2018-11-01 2019-03-08 北京交通大学 轨道交通车辆主辅一体化模式能量双向流动辅助供电系统

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
CRH380B型动车组过分相时辅助变流器的稳压控制研究;张伟;《中国优秀博硕士学位论文全文数据库(硕士),工程科技Ⅱ辑》;20160315(第3期);第1-97页 *
双动力列车牵引变流系统电磁兼容性研究;饶稼祥;《中国优秀博硕士学位论文全文数据库(硕士),工程科技Ⅱ辑》;20170615(第6期);第1-80页 *

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