基于半实物仿真平台的列车过分相工况研究与分析

连蓉 韩建宁 沈晟 李磊

摘 要：列车过分相工况时通过无电区会引起电网电压的突变，由此可能会造成功率模块的过压或过流，文中论述了基于半实物仿真平台模拟过分相工况的全过程，详细说明了对弓网模型的优化，系统实时仿真并监测过分相进入无电区和恢复网压时刻的四象限输入电流、逆变输出电流的变化情况，用于验证优化后的半实物仿真模型功能并分析过分相工况对列车功率模块器件的影响。

关键词：过分相；模型优化与验证；半实物仿真；功率

中图分类号：TP391 文献标识码：A 文章编号：2095-1302（2016）07-00-02

0 引 言

列车在长距离的行驶过程中，需经过两个变电所接触网供电交界处的无电区，称为过分相工况。列车进入无电区或者恢复供电时，电网网压会出现较大突变，本文通过半实物仿真模型的优化，接入真实的实车运行控制单元进行系统联调，从而模拟列车在过分相工况下对后级器件的影响[1，2]。

1 半实物仿真模型的实现

牵引系统半实物仿真模型用于模拟真实变流器的电气特性，包括弓网模型、主回路模型和电机负载模型[3]。图1所示是实际列车过分相的数据波形图。

弓网模型为加入了干扰噪声的电源模型，实时解算变压器原边的电压、电流，考虑过分相工况需经过对弓网模型进行完善和优化，即在某一时刻导入真实过分相波形数据，如图1所示，从进入无电区2 s时刻开始到恢复供电后2 s的这段波形数据导出成CSV格式，并通过Matlab导入生成.mat文件，具体如图2所示。通过from workspace将实际过分相工况波形嵌入弓网模型中的具体做法如图3所示。

2 系统联调及其结果

基于以上嵌入过分相工况数据的半实物仿真模型，运行模型代码，硬件环境将仿真模型输出的可处理的数字信号转换成TCU的物理输入输出量进行数据交互。在调试过程中，监测四象限输入电流、母线电压和逆变输出电流的变化情况。

在某动车牵引工况下，车速在152 km/h时，嵌入三次过分相工况下监测到的波形结果如图4所示。图4所示依次为电网电压、母线电压、四象限输入电压、四象限输入电流、逆变1输出电压、逆变1输出电流、逆变2输出电压、逆变2输出电流。三次过分相的四象限输入电流瞬时值分别为947A、920 A、-1 120 A，逆变输出电流瞬时值分别为247 A、253.3A、297.7 A。

3 结 语

根据上述牵引工况三次过分相半实物仿真数据对比，当列车在牵引工况过分相时会导致直流母线电压过压、四象限输入电流过流、逆变输出瞬时过压等问题发生，可能会对功率模块造成影响。

参考文献

[1]王奇钟.电力机车过分相时最低断电速度及停车再开加速距离取值[J].电力机车与城轨车辆，2016（2）：76-78.

[2]谢兴中.电力机车过分相问题的探讨[J].机车电传动，2008（3）：64-66.

[3]严云升.电力机车自动过分相方案的探讨[J].机车电传动， 1999 （6）：3-5.