动车组整流器主要参数计算与仿真

朱闻名

(湖南铁道职业技术学院，湖南 株洲 412001)

目前，高速动车组主要采用交直交牵引传动系统。整流器主要结构主要有三电平和两重两电平两种形式。两重两电平整流器控制相对来说比较简单，通过合理选择电路电器元件参数，能达到输入电流谐波含量低，功率因素高，输出电压稳定等要求。本文主要对两重两电平整流器主电路进行分析，提出主电路元器件参数选择方法，使整流器达到良好的运行状态，并通过仿真软件进行仿真。

一、两重两电平整流器主电路结构

两重两电平整流器实际上是由两个整流器并联输出直流电源。整流器原理图如下图1所示。Lt为漏感，Cdc直流侧支撑电容，每个IGBT反并联一个续流二极管。整流器由牵引变压器提供交流电源。

图1 整流器原理图

二、主要电气参数选择

(一)IGBT的额定电压值

以某型动车为例，整流器直流侧输出电压值Udc一般在3000V左右，考虑变流器启动及外部扰动导致直流侧电压变化，取过电压保护动作值为直流侧电压的1.5倍，即IGBT关断时所承受的峰值电压Udcsp为：

Udcsp=1.5*Udc

(1)

(二)支撑电容值

直流侧支撑电容在变流器中起到稳定直流电压，过滤电压纹波的作用。在整流器开关管进行调制中，会通过最大电流值Imax输出到支撑电容，输出电压很快从初始电压Udc0变到额定电压值Udc，根据电路原理计算得：

电容取值范围

(三)变压器漏感值

其中n为牵引变压器匝数比。

设整流器输入功率因数为1，用整流器输入功率P与输入电压Uac代替电流Iac，由上式(5)得出

(6)

三、软件仿真

基于某型动车牵引系统，搭建两重两电平整流器仿真模型。

相关主要参数：

变压器输出电压： AC2000V

直流侧电压： DC3000V

漏感： 5.3mH

直流侧支撑电容： 8.4mF

仿真如下：

图2为整流器输入电压、输入电流波形图，图3为直流侧电压波形图。

图2 整流器输入电压与电流波形图

图3 直流侧电压波形图

从图2与图3仿真图中看出，输入电流很短时间内达到稳定值，响应较快，而且功率因素高；直流侧电压约在0.25秒迅速稳定在3000V，响应速度较快。

四、结论

本文根据动车网侧整流器的电路原理，确定了整流器主电路中主要元器件电气参数，并通过仿真进行验证。仿真结果表明在一定程度上有效确定主要元器件参数，有助于设计中过程中对电气元器件的选型。但是该仿真将整流器的负载用电阻来替代了逆变器与电机，具有一定的局限性，还有待在今后实验中更进一步研究。