U trenu maglev d'alta velocità operatu in Shanghai hè un trenu maglev TR08 impurtatu da Germania, chì usa un mutore sincronu lineare di statori longu è un sistema di levitazione di cunduzzione di corrente constante. U so sistema di supply power di trazione hè mostratu in a Figura 1, è hè custituitu da cumpunenti principali cum'è un trasformatore d'alta tensione (110kv / 20kv), un transformatore di input, un convertitore di input, un inverter è un transformatore di output.
U sistema di alimentazione di trazione di u trenu maglev hè cunvertitu da a tensione di rete 110kv à 20kv attraversu un trasformatore d'alta tensione, è dopu cunvertitu in una tensione DC di ± 2500v da u trasformatore di input è u convertitore di input. A tensione DC da u ligame DC hè cunvertita in putenza AC trifase cù frequenza variabile (0 ~ 300Hz), amplitude variabile (0 ~ × 4.3kv), è angolo di fase regulabile (0 ~ 360 °) da una trifase trifase. - inverter di puntu.U cunvertitore di trazione di u trenu maglev hà dui modi di travagliu:
(1) U modu di output direttu di a modulazione di larghezza di impulsu di l'inverter hè u modu di output quandu u mutore travaglia à bassa frequenza, cù una frequenza di commutazione di 0 ~ 70Hz. À questu tempu, dui setti di inverter di trè punti sò cunnessi in parallelu, è l'output hè cunnessu à traversu l'avvolgimentu primariu di u transformatore di output cum'è mostra in Figura 1. À questu tempu, l'avvolgimentu primariu di u transformatore di output hè equivalente à un reattore d'equilibriu parallelu, è ghjoca ancu un rolu di filtrazione.
(2) U modu di output di trasformatore hè u modu di output quandu u mutore travaglia à alta frequenza, cù una frequenza di commutazione di 30Hz ~ 300Hz. À questu tempu, i dui gruppi di inverter in u cunvertitore di trazione principale sò cunnessi in serie à u latu primariu di u trasformatore di output, è l'output hè uscita dopu chì u trasformatore di output aumenta a tensione.
Trasformatore EFD trasformatore EI Trasformatore PQ
3.1 Convertitore di input
U stadiu frontale di u cunvertitore di input hè custituitu da un transformatore d'alta tensione è un transformatore d'ingressu. U transformatore di input hè custituitu da dui transformatori di rettificatori, chì a so funzione hè di riduce a tensione di a rete d'alta tensione attraversu u transformatore secundariu è poi mandà à u cunvertitore di input. Per i transformatori di rettificatori d'alta tensione di grande capacità, per migliurà l'efficienza di a rettificatura, sò usati dui gruppi di ponti di rettificatori di 6 impulsi. Ogni inseme di trasformatori di rettificatori hè alimentatu da dui gruppi di avvolgimenti trifasi, una junction y è una junction d. U sistema di cunvertitore staticu adopra un schema di trè trasformatori monofasi à trè avvolgimenti, chì sò cunnessi per furmà u schema di trasformatore di rettificatore di gruppu y / y, d mostratu in Figura 2 per mezu di a cunnessione prescritta di ogni avvolgimentu. I so vantaghji principali sò:
(1) Piccola capacità di riserva, più ecunomica;
(2) Piccola capacità unica, più faciule per risponde à i requisiti di trasportu per a dimensione di u dispusitivu;
(3) I trè avvolgimenti ponu esse disposti nantu à a stessa colonna core, chì aiuta à riduce a perdita armonica di u transformatore.
Per cuntrullà a tensione di u ligame DC di u circuitu intermediu è riduce l'excitazione di u latu di a griglia, ogni rettificatore di u sistema hè cumpostu da un ponte rettificatore trifase cuntrullatu cumplettamente cuntrullatu à sei impulsi è un ponte rettificatore trifase senza cuntrollu di sei impulsi. in serie, cum'è mostra in a Figura 2. In questu modu, i dui gruppi di rettificatori sò cunnessi in serie, è u puntu di u centru hè in terra per una alta resistenza (cum'è mostra in Figura 1), chì formanu un ligame DC di circuitu intermediu di trè potenziali. . A tensione di u ligame DC hè cuntrullabile, chì varieghja da 2 × 1500V à 2 × 2500V, è a corrente nominale hè 3200A. Per ottene una corrente continua liscia, un reattore di lisciatura hè cunnessu in serie in u circuitu intermediu. À u listessu tempu, per prevene u ponte di rettificatore è u ligame DC da a sovratensione, a prutezzione di l'overtensione di u latu DC hè aduttatu. In u circuitu intermediu di u ligame DC, ci sò tiristori è resistori d'alta putenza cù prutezzione di scaricamentu cum'è dispositivi di assorbimentu laterale DC per suppressione a sovratensione. Inoltre, u puntu intermediu di u ligame DC di u circuitu intermediu hè in terra per una prutezzione di alta resistenza è hà una visualizazione di difetti di terra.
3.2 Inverter di trazione
(1) Struttura Inverter
A struttura di una fase in l'inverter tri-fase di Shanghai Maglev Train hè mostrata in Figura 3. U tubu principalu adopta un dispositivu di cuntrollu tutale GTO. U circuitu principale adopta dui tubi principali in serie cù un diodu di clamping à u puntu mediu. Stu circuitu hè ancu chjamatu un inverter à trè punti (o à trè livelli incrustati in u centru). Questu pò riduce a tensione di resistenza di u tubu principale da a mità. À u listessu tempu, sottu a stessa frequenza di commutazione è modalità di cuntrollu, l'armoniche di a so tensione di output o currente sò menu di quelli di i dui livelli, è a tensione di modu cumunu generata da a tensione di output à l'estremità di u mutore hè ancu menu menu. , chì hè benefica per allargà a vita di serviziu di u mutore.
I quattru tubi principali di ogni bracciu di ponte di fasi anu trè diverse cumminazzioni on-off, è produci diverse tensioni rispettivamente (vede Table 1). A tensione di punta di u GTO principale hè 4.5kV, è a corrente di punta hè 4.3ka. L'inverter à trè punti richiede chì i principali V1 è V4 ùn ponu micca esse attivati à u stessu tempu, è l'impulsi di cuntrollu di V1 è V3, V2 è V4 sò mutuamente opposti. Inoltre, a cunversione principale sopra-off deve rispettà u principiu di prima è dopu.
L'inverter à trè livelli hè sviluppatu nantu à a basa di l'inverter à dui livelli. L'intruduzioni di a tecnulugia di cuntrollu maturu di l'inverter à dui livelli in l'inverter à trè livelli hà furmatu una varietà di strategie di cuntrollu di l'inverter. Attualmente, e strategie di cuntrollu più mature utilizzate per l'inverter à trè livelli sò: metudu di cuntrollu di impulsu unicu, metudu di cuntrollu SPWM d'onda di modulazione duale superiore è inferiore, metudu di cuntrollu PWM di cunduzione 120 °, metudu di cuntrollu PWM in fase di 90 °, deviazione potenziale di puntu neutru. U metudu di cuntrollu PWM di suppressione, u metudu di cuntrollu PWM ottimale di frequenza di commutazione, u metudu specificu di eliminazione armonica d'ordine bassu (SHEPWM), u metudu di cuntrollu di vettore spaziale di tensione inverter à trè livelli (SVPWM) è u metudu di cuntrollu di vettori spaziali di tensione inverter à trè livelli è u metudu di cuntrollu di vettori spaziali di tensione inverter à u puntu neutrale di deviazione potenziale di soppressione [2,3] ].
(2) Circuitu di guida GTO
U circuitu di guida GTO d'alta putenza deve prima risolve i prublemi di isolamentu è anti-interferenza. U signale di impulsu di trigger di GTO in l'inverter di trazione principale di Shanghai Maglev Train hè trasmessu da un cable di fibra ottica, cusì i prublemi di isolamentu è anti-interferenza sò risolti, assicurendu cusì l'accuratezza di l'impulsu di trigger GTO è indirectamente assicurendu a sicurezza di guida di Maglev. Trenu. Inoltre, a chjave per sapè se u circuitu di guida GTO d'alta putenza pò funzionà normalmente si trova in l'alimentazione. L'amplitude di l'impulsu di scatula di a porta GTO deve esse abbastanza alta, è u so bordu di punta deve esse ripida, mentre chì u bordu di uscita deve esse più dolce. Per risponde à questa esigenza, l'alimentazione di l'alimentazione di a porta di GTO in l'inverter di trazione principale di Maglev Train hè 45V / 27A, è u signale di punta è u signale di tensione di l'impulsu di trigger GTO sò rimandati à u sistema di cuntrollu. Inoltre, l'inverter di trazione principale di Shanghai Maglev Train adopta una varietà di prutezzione: prutezzione di sovratensione di l'interruttore di frenu, limitu di corrente di prutezzione di sovracorrente, interruzzione di impulsi è rilevazione di difetti di terra.
(3) Circuit d'absorption
Ci sò parechji circuiti di assorbimentu di GTO. U circuitu di assorbimentu di l'inverter di trazione principale di trè livelli di Shanghai Maglev Train hè mostratu in a Figura 3. U circuitu di assorbimentu deve assicurà chì u di / dt è du / dt di u GTO ùn superanu micca i valori permessi specificati quandu hè. travagliendu. In questu modu, u circuitu di assorbimentu di u GTO deve avè un inductor è un condensatore C. In a Figura 3, l'induttori L1, L2 è u GTO sò cunnessi in serie per limità u di / dt di u GTO. I diodi D11, D12, a resistenza R1 è l'inductor L1 formanu u circuitu di liberazione d'energia di l'inductor stessu. I condensatori C11 è C12 sò usati per limità u du / dt di u GTO, è i diodi D12 è D13 formanu u circuitu di liberazione d'energia di u condensatore. In cunfrontu cù u circuitu di absorption RCD, u circuitu di absorption sopra aghjusta un grande capacitor C12, cusì u capacitor di absorption turn-off C11 hè a mità di u valore di capacità di u circuitu di absorption RCD, cusì a perdita hè ancu ridutta da a mità; à u listessu tempu, u capacitor C12 ghjoca un rolu di clamping voltage, chì hè utilizatu per suppressione l'overvoltage turn-off di u GTO. Per un inverter 1500kva, a perdita di stu circuitu di assorbimentu hè apprussimatamente uguale à quella di u circuitu di assorbimentu asimmetricu.
Trasformatore di tipu ER Trasformatore di tipu d'accoppiamentu Trasformatore 5V-36V Ferrite Core
4 Cunclusioni
U sistema di alimentazione di energia di trazione di u trenu maglev d'alta velocità di Shanghai hà e seguenti caratteristiche:
(1) Adopta un mutore sincronu lineale convenzionale à alta velocità. Tuttu u sistema di suminazione di l'energia di trazione hè piazzatu nantu à a terra è ùn hè micca limitatu da u spaziu di u corpu di u veiculu, chì conduce à u metudu di alimentazione più efficace in trè tappe;
(2) Aduttà u puntu neutru clamped ticnoluggìa dâ cunvertitore tri-livellu adattatu per occasioni high-voltage è high-putere, evitendu a cunnessione seria diretta di tiristori GTO, cusì chì a capacità di i dispusitivi ilittronica high-power putenza pò esse cumplettamente utilized;
(3) Dui setti di ponti rectifier 12-pulse regulable sò usati in u cunvertitore di input, chì ùn solu riduce l'armoniche è l'interferenza, ma ancu suppresses a deviazione di u putenziale di u midpoint;
(4) I tiristori è i GTO utilizanu cavi di fibra ottica per trasmette segnali di impulsu, chì hà un altu rendimentu anti-interferenza. L'alimentazione elettrica è u sistema di cuntrollu di trazione hè una di e chjave per cuntrullà l'operazione sicura è stabile di i treni maglev. U so principiu è a struttura necessitanu più ricerca è analisi.
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