1引言電力機車110伏直流穩壓電源主要由110伏穩壓電源柜和蓄電池共同組成。110伏穩壓電源柜主要為電力機車的控制電路供電,而蓄電池在降弓情況下是為機車照明及低壓試驗提供能量,在升弓時則當電源柜發生故障時為控制電路供電。傳統的110伏直流穩壓電源主要采用晶閘管作為功率器件,使用半橋式整流,功率因素低,重量重,體積大,并且可靠性低不便于維護。本文的研究主要是為模塊化分布式電力機車110伏直流電源項目的研制提供一些理論指導。電力機車110伏直流電源輸入電壓為277V~495V,輸出額定電流為60A,因而輸出額定功率為6600W。功率器件選用IGBT,利用全橋進行整流。由于輸出電流大、功率高,同時對可靠性要求非常嚴,因而設計的難度主要在IGBT的控制、變壓器以及保護電路上。限于篇幅有限,本文重點闡述了利用MATLAB對模塊的主電路中變壓器進行仿真研究,分析討論了變壓器參數設置對輸入輸出電壓電流的影響。2電源主電路電力機車110伏直流電源主電路由輸入全橋整流器、逆變器、降壓變壓器、輸出全橋整流器以及濾波電感和濾波電容共同組成。如圖1所示。(由于電壓高,電流大,需要為整流管和IGBT設計一個緩沖電路。)圖1電力機車110伏直流電源主電路原理圖圖2變壓器等效電路3變壓器仿真等效電路其中:R1:變壓器原邊線圈電阻;L1:變壓器原邊漏感;R2:變壓器副邊線圈電阻;L2:變壓器副邊漏感;Rm:變壓器鐵芯磁阻;Lm:變壓器鐵芯漏感。變壓器電阻和電感采用標幺值:R=RR(base)L=LL(bHase)其中原邊及鐵心Rbase=UP1N2副邊Rbase=UP2N2,Lbase=2RbafsNe4主電路變壓器仿真參數設置:假設變壓器的額定功率為1800W,工作頻率20kHz,占空比0.8,輸入有效電壓626V,輸出有效電壓108V。則:Rbase1=UP1N2=16820602=217.71Lbase1=2RbafsNe1=23.2417.2710103=17.3310-4Rbase2=UP2N2=11800802=6.48Lbase2=2RbasfeN2=23.46.4280103=0.5210-4仿真結構模型如圖3所示。仿真方法:在模塊主電路中,影響變壓器工作的主要因素包括變壓器原邊線圈電阻、原邊線圈漏感、副邊線圈電阻副邊線圈漏感以及變壓器鐵芯磁阻和磁感。因此,分別改變這些參數,觀察對整個主電路的影響。(1)原邊線圈電阻R1的影響藍:R1=2.18;綠:R1=21.8;紅:R1=218(2)原邊線圈漏感L1的影響藍:L1=0.19uH;綠:L1=1.91uH;紅:L1=19.06uH(3)副邊線圈電阻R2的影響藍:R2=0.65;綠:R2=6.48;紅:R2=64.8(4)副邊線圈漏感L2的影響藍:L2=0.06uH;綠:L2=0.57uH;紅:L2=5.72uH(5)變壓器鐵芯磁阻Rm的影響藍:Rm=50.01;綠:Rm=502.91;紅:Rm=5.03k(6)變壓器鐵芯磁感Lm的影響藍:Lm=0.19*10-6uH;綠:Lm=1.91*10-6uH;紅:Lm=19.06*10-6uH圖3主電路仿真結構模型圖4在不同原邊線圈電阻情況下,變壓器的輸入、輸出電流仿真波形圖5在不同原邊線圈漏感情況下,變壓器的輸入、輸出電壓仿真波形圖6在不同副邊線圈電阻的情況下,輸入整流器輸出電壓(R2)圖7在不同副邊線圈漏感的情況下變壓器的輸入、輸出電流仿真波形圖8在不同鐵芯磁阻的情況下,變壓器的輸入、輸出電壓仿真波形圖9在不同鐵芯漏感的情況下5模塊主電路變壓器仿真結果分析增加變壓器原

總結

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