牵引变流器电磁干扰机理研究

【摘要】：随着现在电力电子技术的高速发展,牵引变流器系统逐渐往高频化、高容量、高功率的方向发展,其在轨道交通行业得到广泛的应用。随之产生的电磁干扰不但会降低自身的可靠性和工作性能,而且会影响周围设备的正常工作。因此,对牵引变流器电磁干扰机理的研究对解决其电磁兼容问题具有理论意义与工程价值。本文以地铁列车牵引变流器为研究对象,首先介绍了电磁兼容的相关概念与发展历史,牵引变流器电磁兼容的国内外研究现状;接着对牵引变流器基本工作原理进行分析。针对某地铁列车牵引变流器进行传导干扰分析,确定其干扰源与传播路径,指出IGBT导通关断带来的电压电流变化率是主要的传导干扰源。在对牵引变流器内的IGBT、散热器、三相输出线缆和滤波器等关键部件进行理论分析的基础上,针对如何快速准确地获取变流器元器件高频等效参数的难点,运用软件仿真与理论计算相结合的方法提取IGBT与散热器间的寄生电容、线缆高频等效参数以及无源器件的高频等效参数。运用Simplorer、Matlab和Q3D三款软件建立了适用于传导干扰仿真的牵引变流器高频电气模型。为深入研究牵引变流器传导干扰机理,对共模电流的时域与频域特性进行分析,分析各杂散参数对传导干扰的影响,验证了前面的理论分析。最后指出可以从设计滤波器和IGBT缓冲电路两方面入手抑制牵引变流器共模干扰。本文研究内容不仅可以为牵引变流器电磁兼容设计和整改提供理论指导。提出的一些新的IGBT建模与元器件高频参数提取法对其它电力电子设备的电磁干扰仿真建模有一定的借鉴意义。