MATLAB动车组列车牵引变流系统关键电路的分析与仿真(4)
1.2.3 控制元件的发展
到目前为止，单片机的广泛应用实现了简单的智能控制功能。单片机作为控制元件的控制系统虽，随着对控制原件要求的不断增高，单片机也将渐渐推出历史的舞台。DSP应运而生，被单片机作为控制核心所表现出来的不足的缺点被克服。DSP是一种高速专用微处理器，它具有多总线结构，将程序和数据可以存储在不同的独立的存储空间，又具有优于通用微处理器对数字信号处理的运算能力，有流水线操作的特点和专用的硬件乘法器，快速的指令周期和多机并行运行特性，而且它的低能耗和高精度也适应了市场的需要。性价比很高。所以凭借这些特性，DSP芯片己经在交流电机传动系统中越来越多地展示出其卓越的性能和很大的市场潜力。
1.3 本文研究的主要内容
多电平变流器技术作为目前电力电子技术研究的主流，在广受青睐的同时也取得了一定的研究成果。论文就是以多电平变换器最新研究成果为基础，以动车组牵引变流器为研究对象，从整流电路和三电平逆变器入手，主要研究内容如下：
(1) 分析动车组三电平牵引变流器系统主电路的基本原理。对单相四象限PWM整流器的工作原理及系统进行分析及单相三电平逆变器的主电路结构及空间矢量进行分析。
(2)电平变流器进行研究的理论基础是数学模型，本次论文以变流器的基本理论为基础，详细分析和研究动车组变流器工作原理，以此为基础建立单相三电平变流器数学模型。
(3) 对单相四象限三电平整流器和三相三电平逆变器控制系统进行研究。分别对单相四象限三电平整流器瞬态电流控制策略及SPWM控制策略进行分析研究。
(4) 利用MATLAB/SIMULINK的软件平台，建立三电平变流器系统仿真模型。对单相和三相桥式全控整流电路、三相电压型SPWM逆变器和三电平牵引变流器等类型的电路进行了仿真，并得出结论。
2 动车组三电平牵引变流器系统分析
CRH3型动车组牵引变流器结构合理，牵引变流器设计成车下牵引箱，便于运用和检修。而且 交流传动是我国铁道牵引动力发展的一个重要方向。所以CRH3动车组的主电路以M1车和M2车的两辆车作为一个动力单元，而且一个基本动力单元的牵引传动系统主要由网测高压电气设备。组成部分包括一个牵引变压器，两个牵引变流器，八个三相交流异步牵引电机。输出端为一个PWM逆变器，将直流环节电压转换成牵引系统所要求的变压变频三相电驱动4个并联的异步牵引电机。列车工作在牵引状态时作为逆变器，将直流电转变成电压频率变化的三相交流电供给牵引电动机；列车处于再生制动时牵引电动机作为发电机运行，牵引逆变器工作于整流状态，将三相交流电转变成直流电，再由四相限整流器回馈电网。
2.1 牵引变流器主电路结构
CRH3牵引传动系统组成原理图如图3.1所示，在动车组中装有4个完全相同且互相独立的动力单元，每个独立的动力单元都相同，其电路如图2.1所示。牵引变压器原边额定电压为单相交流25 KV/50 Hz，副边电压1 550 V/50 Hz。牵引变流器的输入侧的整流器为四象限脉冲整流器(4QC)。两个4QC并联为一个共同的DC供电，并产生脉冲DC电压。输出端有一个PWM逆变器，它把DC连接电压转换成牵引系统所要求的变频和变压的三相电源，驱动4个并联的异步牵引电机。