高速列车牵引变流器的设计与仿真开题报告

1. 研究目的与意义（文献综述）

铁路作为一种重要的交通运输方式，在当今社会发展中扮演着至关重要的角色。为了提高铁路的运力以及运输效率，铁路运输的提速势在必行。1964年，日本成功的开通高速动车组。从此之后，世界各国争相规划建设高速铁路。时至今日，中国、日本、法国、德国等国家相继建成高速铁路并投入运行，带来了巨大的经济效益，也为铁路运输带来一场深刻的变革。

牵引变流器是组成高速列车牵引系统的重要装置，其基本功能为将电网电压变换成稳定的高质量的电能供给至牵引电机。早期的动车组采用直流牵引电机，但随着电力电子技术的发展，交流电机的调速性能已经可以与直流电机比肩，所以目前在高速列车上，三相交流电机的使用越来越广泛，而牵引变流器的作用则从将交流电变成直流电转换成将交流电变成幅值可调，频率可调的交流电输出，主要包括交—直—交和交—交两种方式。就我国高速列车牵引变流器而言，其主电路基本上是认可并采用电压型变流器供电的笼型异步电动机系统。该系统的基木结构为:网侧四象限脉冲整流器 中间直流环节 脉宽调制(pwm)电压源逆变器 笼型异步电动机。

目前，各国的高速列车普遍采用三相交流电机作为牵引电机，而使用交流电机代替直流电机最为关键的在于电力电子器件的发展以及交流传动技术的发展，下面分别对以上两者进行说明。

2. 研究的基本内容与方案

本次设计要求设计一个变流装置，其主体包括整流和逆变量部分，从而实现电网到牵引电机之间的电能变换，并可以对牵引电机起控制和调节作用，从而控制机车的运行。本次设计还要求设计的变流装置可以实现电机进行无级调速，尽可能减少电机的启动次数以及启动电流，从而减少机械冲击。系统设计框图如图一所示。

图一 牵引变流器系统框图

3. 研究计划与安排

第1～2周：查阅相关文献资料，了解毕业设计的任务；

第3～4周：完成20000字符的英文翻译；确定总体设计方案并完成开题报告；

第5周： 完成各个硬件的选型并掌握各个元件的作用；

4. 参考文献（12篇以上）

[1]王兆安，刘进军.电力电子技术[m].北京：机械工业出版社，2009.

[2]杨煦.浅谈电力电子变流装置及应用[j]. 城市建设理论研究，2011,(18).

[3] 陈伯时.电力拖动自动控制系统.第2版.机械工业出版社,2005.7.