上海高速磁懸浮地面牽引供電系統(tǒng)
加入技術(shù)交流群
3.2 牽引逆變器
?。?） 逆變器的結(jié)構(gòu)
上海磁浮列車三相逆變器中的一相結(jié)構(gòu)如圖3所示，主管采用gto全控器件，主電路采用兩主管串聯(lián)與中點帶箝位二極管的方案，該電路又稱為三點式（或三電平中點嵌位式）逆變器，這樣可使主管耐壓值降低一半，同時在相同開關(guān)頻率及控制方式下，其輸出電壓或電流的諧波較兩電平更少，且輸出電壓在電機端產(chǎn)生的共模電壓也更少，有利于延長電機的使用壽命。
每相橋臂的四個主管有三種不同的通斷組合，分別輸出不同的電壓（見表1）。主管gto的峰值電壓4.5kv，峰值電流4.3ka。三點式逆變器要求主管v1與v4不能同時導(dǎo)通，并且v1和v3、v2和v4的控制脈沖是互反的，此外上述主管通斷轉(zhuǎn)換時必須遵守先斷后通的原則。
三電平逆變器是在二電平逆變器的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，把二電平逆變器成熟的控制技術(shù)引入到三電平逆變器中就形成了多種逆變器控制策略。如今對三電平逆變器用的比較成熟的控制策略主要有：單脈沖控制方法、上下雙調(diào)制波的spwm控制方法、120°導(dǎo)電pwm控制方法、錯開90°相位的pwm控制方法、抑制中性點電位偏移的pwm控制方法、開關(guān)頻率最優(yōu)pwm控制方法、特定低次諧波消除法（shepwm）、三電平逆變器電壓空間矢量控制方法（svpwm）以及抑制中性點電位偏移的電壓空間矢量控制方法等［2，3］。
?。?） gto驅(qū)動電路
大功率gto驅(qū)動電路必須首先解決隔離及抗干擾等問題。上海磁浮列車主牽引逆變器中g(shù)to的觸發(fā)脈沖信號采用光纖電纜傳輸，這樣隔離及抗干擾的問題迎刃而解， 從而確保了gto觸發(fā)脈沖的準確性，間接地保證了磁浮列車的行車安全。另外，大功率gto驅(qū)動電路能否正常工作的關(guān)鍵還在于電源， gto門極觸發(fā)脈沖的幅值要足夠高，且其前沿要陡，而后沿則要求平緩些。為滿足此要求，磁浮列車主牽引逆變器中g(shù)to的門極驅(qū)動電源為45v/27a，且gto觸發(fā)脈沖的后沿信號和電壓信號均被送回到控制系統(tǒng)中。此外，上海磁浮列車主牽引逆變器采用了多種保護：有制動斷路器的過電壓保護、過電流保護電流限制、脈沖中斷和接地故障檢測等。
?。?） 吸收電路
gto的吸收電路很多，上海磁浮列車三電平主牽引逆變器的吸收電路如圖3所示。吸收電路必須保證gto工作時的di/dt、du/dt不超過規(guī)定的允許值，這樣gto的吸收電路必須要有電感和電容c。圖3中電感l(wèi)1、l2和gto串聯(lián)，用于限制gto的di/dt。二極管d11、d12、電阻r1與電感l(wèi)1構(gòu)成了電感本身的能量釋放回路。電容c11、c12用于限制gto的du/dt，二極管d12、d13構(gòu)成了電容的能量釋放回路。與rcd吸收電路相比，上述吸收電路增加了大電容c12，因而關(guān)斷吸收電容c11為rcd吸收電路電容值的一半，所以損耗也減小了一半;同時電容c12起電壓嵌位作用，用于抑制gto的關(guān)斷過電壓，對于1500kva逆變器，此吸收電路的損耗和非對稱吸收電路的損耗大體相同。
4 結(jié)束語
上海高速磁懸浮列車牽引供電系統(tǒng)具有以下特點：
（1） 采用高速常導(dǎo)直線同步電機，整個牽引供電系統(tǒng)安置在地面上，不受車體的空間限制，有利于采用最有效的三步供電方式;
?。?） 采用適合于高壓大功率場合的中性點箝位三電平變流器技術(shù)，避開了gto晶閘管的直接串聯(lián)，從而可以充分發(fā)揮大功率電力電子器件的容量;
（3） 輸入變流器中采用兩套可調(diào)壓的12脈沖整流橋，既減小了諧波與干擾，同時也抑制了中點電位的偏移;
?。?） 晶閘管和gto采用光纖電纜傳輸脈沖信號， 具有高抗干擾性。供電與牽引控制系統(tǒng)是控制磁懸浮列車安全穩(wěn)定運行的關(guān)鍵之一，對其原理與結(jié)構(gòu)還有待于進一步研究與分析。
評論