电力机车辅助变流器控制措施分析

电力机车辅助变流器控制措施分析

徐兆琪

中车兰州机车有限公司 甘肃，兰州， 730050

摘要：随着社会科学技术的不断发展和进步，交通运输行业逐渐实现了智能化。为了更好的满足大众的出行要求，铁路交通行业要重视对自身的服务能力以及各方面性能进行提升。电力机车辅助变流器的应用，对电网谐波污染的降低有着积极的影响，在此过程中会借助 PWM 整流器，来实现整流控制，并且对于功率因数不足的问题，还能够起到一定的缓解作用。在此背景下，文章针对电力机车辅助变流器控制措施进行了分析和探讨，希望能给有关部门带来帮助。

关键词：交通运输；电力机车；辅助变流器；控制措施

引言

现代铁路运输随着社会技术的不断发展，而提出了更高的要求。在对电力机车的优劣进行区分时，主要是依靠重载、高速、以及安全性等相关指标。PWM整流器是电力机车辅助变流器的整流部分，在此过程中如果采用相控整流，那么能够有效的对电网污染以及功率因数低等问题进行解决。为了保证控制效果得到相应的提升，在制定相关措施时要结合具体情况。

1 对机车辅助变流器的发展进行介绍

机车辅助系统是机械系统的一个重要的组成部分，通风、冷却系统、以及空调等设备都在该辅助系统中，在对机车进行牵引以及制定时，该系统起着非常重要的作用，机车的安全有效运行，在很大程度上取决于辅助系统的质量。电动发电机组以及劈相机供电模式是原来的电力机车辅助系统经常会使用到的，这些技术系统常常会被应用到交直流传动机车中，在具体使用过程中会产生很大的噪音，并且重量也比较大，在对其进行维护时，具有一定的困难，除此之外，还不利于节能工作的开展。劈相机够电辅助常常会被应用到胶质传动电力机车中，该系统在应用过程中三相输出电压不稳定，并且不具有平衡性，这在一定程度上会对辅助电机造成影响。部分交直型车以及交直型交流传动机车，常常会使用到辅助变流器供电模式，该辅助系统在应用过程中具有很大的优势，并且不会出现噪音，对节能工作的开展也有积极的影响，由于系统的重量比较轻，所以维护工作也很容易开展。近年来辅助交流器的发展速度是非常快的，并且也具有了一定的规模。

2 PWM 整流器类型

升压整流器以及四象限整流器都是PWM 整流器。随着科学技术的不断发展和进步，与此相关的技术也得到了相应的发展，在此背景下，对交流侧电流波形正弦化的实现有着积极的影响，如果功率的影响因素是恒定的，那么就能够对能量的流动方向进行科学有效的控制，从而实现节能的目的。 通过对 PWM 整流器的进一步研究，又得到了与此相关的一系列产品。在对有关部门进行划分时，要严格按照整流后的直流侧储能模式差异等相关标准进行划分，如果按照上述模式进行划分，那么就可以得到电压型拓扑结构以及电流型拓扑结构。在拓扑结构的基础之上进行划分，那么可以得到半桥以及全桥结构。如果是在网侧交流电源电压相数的基础之上进行划分，那么可以得到单相以及三相拓扑结构。如果是在电平调制的基础之上进行划分，那么可以划分为多个电平类型。由以上可知，在对PWM 整流器进行分类时，由于其种类以及分类方式比较多，所以要积极地对其特点进行研究，然后在主电路结构的基础之上，进行科学合理的划分，从而得到电压型和电流型整流器类型。

3对PWM整流器进行控制的措施

电力机车辅助变流器往往是单相供电的模式，整流器是主电路拓扑结构的一个主要组成构件，所以要想保证其单位功率因数，满足相关要求，那么就要科学合理的选择控制措施，这样不仅能够保证电流波形趋于正弦，同时还能够有效地降低对环境的干扰。另外，整流器的稳压性，在一定程度上取决于网压和输出负载特性的变化情况，只有上述两个条件发生相应的变化，才能够确保直流侧电压以及网侧电流具有一定的稳定性。在对PWM 整 流器进行控制时，可以采取间接电流法以及预测电流法等多种控制措施。该文章主要介绍了间接和直接电流控制法。

3.1 间接电流控制法

如果使用间接电流控制法，那么需要把整流器的输入电压与相应的网侧电压幅值保持一致，另外相位也要保持一致，这样才能够很好地实现电流的控制。在对PWM整流 器进行控制时，应用间接电流控制法，具有很大的优势。首先应用该方法，则省去了电流采样步骤。其次，使用该方法不需要投入过高的成本，再次，在具体进行操作时，具有一定的简便性，最后它具有一定的静态特性。但是该方法在使用过程中也存在着一定的问题。例如该方法在具体使用过程中往往会忽视暂态过程中状态量的影响，这就会对电流产生一定的影响，很有可能会发生电流震荡不稳的情况，与此同时，还会出现响应过程缓慢的现象，在此过程中可以选择科学合理的方法来改善上述现象，例如可以加入店里卫生后的反馈措施，还可以使用合适的补偿器。所以由于该方法在使用过程中具有上述缺陷，所以不能够在结构复杂的场合进行使用，但是在一些结构比较简单的场合可以使用该方法。随着行业的不断发展和进步，直接电流控制法已经将上述方法代替。

3.2 直接电流法

使用直接电流法进行控制，需要事先完成给定信号的设定，然后就能够对网侧电流进行直接的控制。直接电流控制卡具有一定的动态特性，在具体应用过程中，需要对电流值进行采样，然后在电流控制环的作用下，能够对给定电流值进行跟随。目前，在对PWM整流器进行相应的控制时，经常使用到的控制措施是电流电压双闭环控制，在此过程中可以利用电压外环的相应输出，来为电流内环下达一定的指令，在对输入电流进行控制时，会借助电流内环，从而能够很好地对给定电流信号进行跟踪，并且在跟踪过程中具有非常快的特点。直流电流控制法引入了电流闭环控制，而间接电流法则没有使用，所以直接电流控制法能够有效的提升整流器网侧电流的性能。正是因为直接电流法具有很大的应用优势，所以得到了广泛的应用。在直接电流法的基础之上所采取的控制措施可以分为以下两种。首先可以通过对开关频率进行固定来实现 PWM 电流控制，在此过程中载波频率是不变的，调制波可以通过电流的偏差量来实现。该种控制方法具有比较简单的优势，所以很容易得到应用。另外，在对网侧滤波电感进行设计时，由于开关频率是不变的，所以设计难度会有一定的降低，并且能够很好的抑制功率开关的损耗。该方法的应用缺点是电流动态上用比较缓慢，在电流动态发生变化的情况下，电流变化率会对偏差有一定的影响。其次是滞环电流法，该方法能够对瞬时电流反馈进行控制，该方法会被用到电压型整流以及控制逆变器的过程中。该方法在使用过程中，需要对采样交流信号以及给定值信号进行比较，然后对相应的偏差进行输入，从而就能够对开关管通断进行控制。

结束语

由以上可知，对电力机车辅助变流器进行控制是至关重要的，它不仅能够有效地保证电力机车的正常运行，还能够有效地降低运行成本。所以有关部门一定要积极地对控制措施进行深入的研究。

参考文献：

[1]周楠.电力机车辅助变流器控制措施[J].科学与信息化,2018,(12):126,128.

[2]李哲.电力机车辅助变流器控制系统设计及信号完整性分析[D].北京:北京交通大学,2013. DOI:10.7666/d.Y2428242.

[3]张红.电力机车辅助变流器PWM整流器的控制研究[D].北京:北京交通大学,2008. DOI:10.7666/d.y1340437.

[4]刘刚刚.HX_D3D电力机车辅助变流器控制策略研究[J].中小企业管理与科技,2017,(25):169-170. DOI:10.3969/j.issn.1673-1069.2017.25.081.