高速列車四象限變流器非線性振蕩現(xiàn)象研究.pdf

1、隨著現(xiàn)代交流傳動(dòng)技術(shù)在高速列車上的廣泛應(yīng)用，牽引網(wǎng)與高速列車牽引傳動(dòng)系統(tǒng)相互耦合形成諧振回路，可能會(huì)產(chǎn)生車網(wǎng)諧振現(xiàn)象，導(dǎo)致牽引網(wǎng)過電壓引發(fā)惡性事故，給電網(wǎng)及高速列車的安全運(yùn)行帶來隱患。在高速列車的牽引傳動(dòng)系統(tǒng)中，單相四象限變流器作為AC/DC環(huán)節(jié)，承擔(dān)穩(wěn)定牽引變流器直流環(huán)節(jié)電壓以及網(wǎng)側(cè)單位功率因數(shù)的任務(wù)，是影響車網(wǎng)諧振現(xiàn)象產(chǎn)生的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。一般認(rèn)為其交流側(cè)電流諧波主要為工頻奇數(shù)倍的低次諧波和開關(guān)頻率附近的高次諧波。實(shí)際中，變流器交流側(cè)的輸

2、入電流還存在低于開關(guān)頻率、高于電網(wǎng)頻率的諧波，甚至存在低于電網(wǎng)頻率的低頻波動(dòng)，這些中低頻的諧波電流現(xiàn)象都與變流器系統(tǒng)的非線性相關(guān)，成因難于分析。
　　文章從基本的單相四象限變流器拓?fù)涑霭l(fā)，從三個(gè)方面研究了其非線性行為:基于系統(tǒng)狀態(tài)空間平均模型，利用非線性系統(tǒng)的Hopf分岔理論，解釋了數(shù)字控制延遲導(dǎo)致系統(tǒng)進(jìn)入不穩(wěn)定運(yùn)行區(qū)域的臨界振蕩現(xiàn)象;利用非線性系統(tǒng)分析中常用的描述函數(shù)法，對(duì)PWM本身的飽和特性進(jìn)行建模分析，發(fā)現(xiàn)當(dāng)電流控制器比例系

3、數(shù)超出分岔值一定距離之后，系統(tǒng)存在極限環(huán);針對(duì)數(shù)字控制的單相四象限變流器建立離散時(shí)間映射模型，通過數(shù)值求解進(jìn)行分析，觀察到了系統(tǒng)倍周期分岔和邊界碰撞分岔現(xiàn)象，以及由工頻周期局部相位區(qū)間到全周期范圍的分岔發(fā)展過程。
　　在此基礎(chǔ)上，文章針對(duì)高速列車運(yùn)行過程中四象限變流器的非線性行為進(jìn)行研究。根據(jù)已有文獻(xiàn)中牽引供電系統(tǒng)等效阻抗特性的研究，構(gòu)建牽引網(wǎng)-四象限變流器耦合系統(tǒng)的狀態(tài)空間平均模型。通過模型線性化及離散化過程，利用非線性理論中的