清华大学学报(自然科学版)

作者：鞠佳禾, 赵争鸣, 施博辰, 朱义诚, 虞竹珺, 罗云飞, 张志学, 胡斯登, 何湘宁

单位：1. 清华大学 电机工程与应用电子技术系, 电力系统及发电设备安全控制和仿真国家重点实验室, 北京 100084;<br>2. 中车株洲电力机车研究所有限公司, 株洲 412000;<br>3. 浙江大学 电气工程学院, 杭州 310027

关键词：牵引变流器,能量平衡控制,离散状态事件驱动(DSED),电力电子仿真

基金：赵争鸣,教授,

目前，面向牵引的电力电子变换器应用广泛，但是这类大功率装置对可靠性的要求较高，并且需要避免器件应力导致的过压问题，因而对直流母线电压的稳定性提出了很高的要求。由于牵引变流器的工况随着机车运行情况的变化而变化，因此其单向整流器的控制策略应具有可靠的高性能，以保证直流母线电压的抗扰性和随动性。该文提出针对牵引变流器的单相整流器能量平衡控制策略，该策略能够提高单相整流器动态性能。在研究控制策略的过程中，需要进行多组参数的对比测试以及多种工况的仿真，因此需要一种高效、高精度、收敛性好的仿真工具。该文利用离散状态事件驱动（discrete state event driven，DSED）仿真方法，针对牵引变流器搭建了数值仿真平台，在同平台实现了多时间尺度（系统级动态过程和器件级瞬态过程）的高效、准确仿真评估。基于DSED牵引变流器仿真平台，将单相能量平衡控制与经典PI控制方法进行了对比。实验结果表明：能量平衡控制在各类动态过程中均表现出响应速度快，有效抑制直流母线波动的特点。同时，结合能量平衡控制与模组电容连接母排结构，能够明显减小关断电应力和器件使用所需留出的余量。

来源：2020年第9期

《清华大学学报(自然科学版)》期刊编辑部

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