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弓网离线时牵引变压器直流偏磁及其抑制方法研究

王瑾  
【摘要】:随着高速列车运行速度的提高,接触网导线不平顺、轨道不平顺、接触网振动、受电弓振动也随之加剧,使得受电弓滑板与接触网导线在高速滑动接触受流的过程中脱离接触,发生弓网离线现象,同时伴随产生弓网电弧放电。弓网电接触特性及弓网受流特性的变化将对牵引传动系统造成不利影响,受流质量制约着运行速度的提高。牵引变压器是列车牵引传动系统中能量传递的重要环节之一所以研究弓网受流特性对牵引变压器特性的影响对于研究其对整个牵引传动系统的影响尤为重要。 本文分析了考虑散热系数和弧柱长度的电弧模型;并基于弓网耦合有限元模型分析了不同速度对弓网间接触压力的影响。本文在MATLAB/SIMULINK中建立了牵引变压器与四象限变流器模型,将得到的电弧模型及弓网离线规律作为牵引变压器的输入,分别分析弓网离线电弧及弓网高频离线对牵引变压器直流偏磁、以及直流偏磁后对牵引变压器输出电压、电流特性的影响。同时,为研究直流偏磁对牵引变压器电磁场特性的影响,本文建立了牵引变压器与四象限变流器的场路耦合有限元模型,分析了不同直流偏磁程度对牵引变压器磁密变化及电感参数的影响。由于直流偏磁会引起一次侧电流增大,危及绕组绝缘;且直流偏磁还会导致牵引变压器二次侧漏感减小,从而导致二次侧电流THD增大,对牵引电机输出转矩造成不利影响,因此本文讨论了两种抑制直流偏磁的方法:一种是增加附加绕组,为附加绕组注入反向补偿电流抑制直流偏磁:另一种是改进四象限变流器的控制策略抑制直流偏磁,并在实验室小功率平台上对第二种方法进行了实验验证。


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