基于MATLAB/SIMULINK的地鐵牽引逆變器建模與仿真

褚衍廷，余雨婷，李坤

（1.湖南鐵路科技職業(yè)技術(shù)學(xué)院，湖南 株洲 412006；2.湖南省高鐵運行安全保障工程技術(shù)研究中心，湖南 株洲 412006；3.湖南鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院，湖南 株洲 412006；4.株洲中車時代電氣股份有限公司，湖南 株洲 412006）

0 引言

地鐵牽引系統(tǒng)主要由熔斷器、濾波電容、濾波電感、制動斬波電路（制動斬波器、制動電阻）、牽引逆變器及電動機等部分構(gòu)成。牽引逆變器主電路采用電壓型直-交逆變電路，其主電路如圖1所示。牽引逆變器將DC1500V直流電轉(zhuǎn)換成三相交流電。牽引逆變器包括IGBT模塊（逆變器單元、斬波單元），當(dāng)電網(wǎng)電壓在0～30%的范圍內(nèi)波動時，主電路能正常工作[1]。

圖1 牽引逆變器主電路圖

在直流回路得到DC1500V直流電壓時，啟動逆變器，通過控制3個逆變橋臂上的6個IGBT的開通和關(guān)斷實現(xiàn)輸出三相正弦電流。試驗時其輸出電壓、電流波形分別如下圖2、圖3所示[2-3]。

圖2 輸出電壓波形

圖3 輸出電流波形

1 模型搭建與仿真分析

根據(jù)以上對主電路的介紹，結(jié)合現(xiàn)場試驗所得到的波形，本節(jié)通過MATLAB/SIMULINK搭建其仿真電路模型，如圖4所示[4-5]。

圖4 地鐵牽引變流器仿真模型搭建

當(dāng)給定電壓時，啟動逆變器，其輸出的A、B、C三相電壓、電流波形分別如圖5、圖6所示[6-7]。

將圖5和圖6所示的仿真結(jié)果與圖2和圖3相比較，可以看出此模型的輸出波形與現(xiàn)場實測結(jié)果相似。通過此模型可以根據(jù)實際運行需要對地鐵牽引變流器進(jìn)行仿真分析。

圖5 電壓輸出波形

圖6 電流輸出波形

2 結(jié)語

本論文通過搭建地鐵牽引變流器仿真模型，為后續(xù)解決現(xiàn)有調(diào)試方案所存在的不足提供了仿真驗證基礎(chǔ)，同時也為優(yōu)化電氣保護(hù)和進(jìn)行設(shè)備測試提供理論基礎(chǔ)。