摘要：选用级联H桥变换器和双有源桥式变换器的电力电子牵引变压器存在直流电压平衡控制和输出电流均衡控制问题,即功率平衡控制问题。针对此问题,本文提出一种功率平衡控制策略,该控制策略由电压平衡控制方法和基于双有源桥式变换器的无电流传感器均流控制方法两部分组成。其中,所提出的无电流传感器均流控制方法依据双有源桥式变换器的功率表达式得出,该方法使用计算电流值替代实际电流值来完成均流控制。构建系统仿真模型,对所提出的功率平衡控制策略进行了仿真研究。设计并搭建了两个功率单元组成的实验平台,对上述控制策略进行了实验研究。仿真与实验结果一致,验证了本文所提出的电压平衡控制方法及无电流传感器均流控制方法的正确性和有效性。

摘要：电力电子牵引变压器PETT(Power Electronic Traction Transformer)与传统工频牵引变压器相比具有体积小、质量轻、效率高等优点。针对采用级联H桥和双有源桥式DAB(Dual Active Bridge)变换器的PETT主电路拓扑,首先对级联H桥进行数学建模分析,在此基础上,提出一种基于平均电压调节的直流电压平衡控制方法。同时,通过分析并联输出DAB变换器传输功率不平衡的影响因素,得出其功率平衡原理,进而提出一种基于平均输出电流调节的均流控制方法。构建PETT系统仿真模型,对所提出的级联H桥直流电压平衡控制方法以及并联输出DAB变换器均流控制方法进行仿真研究。设计并搭建2个功率单元组成的PETT实验平台,对上述控制方法进行实验研究。仿真和实验结果相符,验证所提出控制方法的有效性和正确性。

摘要：电力电子牵引变压器是下一代高能效牵引传动系统的核心部件,现有采用分布式控制系统的电力电子牵引变压器由于通信时延导致载波同步时PWM脉冲异常,进而造成电感电流突变问题。针对此问题,对基于双有源桥式变换器的电力电子牵引变压器PWM脉冲异常的产生机理进行分析,提出一种电力电子牵引变压器多模块载波移相同步控制策略,通过实时触发SCL时钟来消除同步信号的通信延时误差,在此基础上给出同步频率的设定原则,进一步消除同步偏差。所提出的多模块载波移相同步控制策略能够可靠地产生PWM驱动脉冲,保证电力电子牵引变压器各模块载波同步正常。构建系统仿真模型,对所提出的多模块载波移相同步控制策略进行仿真研究。设计并搭建五单元电力电子牵引变压器试验平台,对上述控制策略进行试验研究。仿真与试验结果一致,验证本文所提出的电力电子牵引变压器多模块载波移相同步控制策略的正确性和有效性。

摘要：提出一种基于双有源桥式(DAB)DC-DC变换器的电力电子牵引变压器(PETT)的电压平衡控制策略,分析这种控制策略的作用机理,并提出一种PETT的起动控制方法。建立单个DAB的数学模型、DAB并联系统的整体模型以及DAB并联系统的电压平衡控制模型,以方便、有效地进行输出电压控制器、输入电压平衡控制器的设计。基于两单元PETT实验平台,开展仿真和实验研究,仿真和实验结果一致,变换器的稳态和动态控制性能良好。仿真和实验结果验证了所提方法的正确性和有效性。

摘要：功率模块上IGBT器件的布局,单个IGBT的功耗、散热器流道的设计,冷却液的配比等因素影响功率模块的整体散热性能,本文以电力电子牵引变压器高压输入模块的热设计为例,详细阐述了功率模块IGBT器件的设计选型及功耗计算,并通过仿真和试验验证了功率模块应用于电力电子牵引变压器中,在高开关频率运行条件下热设计的可靠性。

摘要：高压大功率半导体器件的发展,使机车牵引领域中的中频中压变换装置取代传统大体积工频变压器成为可能。由于带有中频变压器的多电平拓扑能有效减小变压器的体积和重量,提高牵引传动系统效率,因此,电力电子牵引变压器受到了越来越多的关注。基于广大学者对电力电子牵引变压器的研究成果,主要对其拓扑结构进行了分类,归纳了各种拓扑结构的特点和适用场合,为深入研究牵引变压器提供参考。

摘要：以环流注入为基础,进行电压平衡控制时,需要计算输出电流幅值和相位,再生成环流参考值,使得平衡控制过渡时间较长。因此,提出基于环流注入的电力电子牵引变压器电压平衡控制方法。根据变压器的主电路结构,建立级联H桥数学模型。结合级联H桥和双有源桥结构,设计变压器电压平衡调制方案。利用电流瞬时值和调制信号,直接计算出二次谐波环流注入参考幅值,作为电压平衡控制的基础。最后,组建包含3个输入分量的闭环控制器,实现电力电子牵引变压器电压平衡控制。实验结果表明:所提方法与基于载波移相、基于纹波电压前馈、基于动态调整控制方法相比,电压平衡控制过渡时间减少了57.14%、73.91%和82.35%,提升了平衡控制效率。

摘要：传统的列车牵引变压器和牵引变流器由于设计的局限性,存在效率低下、可控性能较差、资源浪费的问题。因此,文中设计了三单元级联拓扑结构电力电子牵引变压器功能试验方案并进行试验验证。阐述了基于三单元级联拓扑结构的电力电子牵引变压器(PETT)的基本特性,主要介绍电力电子牵引变压器的工作原理、功能性试验方案设计及试验验证,重点介绍了整个试验系统的组成及参数计算,并对电力电子牵引变压器的基本功能进行试验验证。试验证明,该电力电子牵引变压器(PETT)能够实现H桥变换功能和LLC谐振变换功能,从而给轨道交通列车牵引传动系统提供稳定的中间直流电压,无论在车辆控制性能、效率性能以及节能环保方面,都具有广阔的应用前景。

摘要：为简化电力电子牵引变压器(PETT)的结构,设计了一款高压IGBT模块,其器件电压等级达6.5 kV,并应用软开关技术,使高压IGBT的开关频率达到1.8 kHz以上。模块外壳采取绝缘材料模具压制,绝缘电压达85 kV,有效解决了高电压的绝缘隔离问题;模块机芯采取抽屉式的紧凑结构,同时水电接口一体化,模块整体可实现快速插拔,提高了模块的功率密度。

摘要：为确保电力电子牵引变压器(PETT)后期维护的方便、快捷,在结构设计过程中引入可维护性思想,提出了基于虚拟维护的PETT结构优化设计方法。首先,依据维护频率选择经常维护的器件作为可维护性关键器件;然后,针对关键器件开展虚拟维护评价验证,形象而直观地发现潜在问题;最后,依据可维护性定量评价结果,对其中维护困难的高压模块、电容器进行结构优化设计。优化设计后的PETT比传统设计的PETT在装配及维护方面效率提高20%以上。