基于SS4B型交直机车主电路仿真的谐波建模.doc

基于SS4B型交直机车主电路仿真的谐波建模 摘 要：本文采用牵引计算在Matlab/Simulink中仿真和实测建模结合的方法对韶山4B型交直型电力机车进行谐波模型研究。分析模型中机车不同工况下谐波含量随基波电流的分布情况进行分析，并对比精伊霍铁路的实测电流数据分析，证明SS4B交直机车的谐波模型是有效的。 关键词：SS4B； The Harmonic Modeling Based on SS4B AC-DC Locomotive Main Circuit Simulation Abstract: This paper uses the traction calculation in Matlab/Simulink and combined with the method of modeling of SS4B AC/DC electric locomotive to study the harmonic model. Analysis the locomotive under different working conditions the distribution of harmonic currents change along with the fundamental current. And then use this model to compare with the real current data of Jing- Yi-Huo railway to prove SS4B AC/DC electric locomotive harmonic model is effective. Keywords: SS4B; harmonic models; Matlab/Simulink; fundamental current 引言 随着电气化铁路的高速发展，交直机车的比例虽然逐步减少，但是在重载线路上交直机车仍然是占有很大比例。交直机车作为谐波源的来源之一，会产生含量较大的低次谐波对牵引网接触线产生过电压同时也可能损害供电设备，对铁路正常运营秩序产生影响。本文以韶山4B型电力机车作为研究对象，基于Matlab/Simulink仿真计算各主要低次谐波的含量，同时比对在精伊霍铁路上的实测数据，从而得到可以通过Matlab/Simulink来建立的各次谐波的模型。 建立SS4B电力机车仿真模型 2.1 SS4B电力机车主电路 SS4B型电力机车主电路采用大功率晶闸管与二极管组成的不对称半控桥式整流电路,机车传动采用传统的直流传动方式，牵引电机为串励脉流牵引电动机。根据文献[1], 韶山4B是8轴重载电力 基金项目:中央高校基本科研业务费专项资金资助（2013JBM017）Project supported by the Fundamental Research Funds for the Central Universities (2013JBM017) 图1. SS4B型电力机车主电路示意图 机车，共有4组整流器，每组整流器连接有2台型号为ZD114型牵引电机，每台额定功率为800kW。由此可画出SS4B主电路示意图如图1。 整流器等效电路如图2所示，其中电动机模型用反电势E和电动机总电阻R表示。每一组整流器组成一独立体，由两段不对称桥组成。其中桥1为六臂桥，由两支路四臂晶闸管T1,T2与T3,T4及一支路两臂二极管D1,D2组成，由牵引绕组a1x1供电；桥2为普通四臂桥，由晶闸管T5,T6及二极管D3,D4组成，由牵引绕组a2x2供电。 图2. SS4B变流器等效电路图 从结构上看，主整流器由不等分三绕组供电，即a1b1,b1x1和a2x2绕组，其中a1b1与b1x1绕组共抽头b1。空载额定电压分别为347.7V、347.7V与695.4V，即成1/4、1/4和1/2的三段不等分比例。通过T1-T6之间的顺序控制与开关控制相结合的控制方式可达到等分四段的效果。下表1为三段桥工作情况： 表1. SS4B型电力机车移向晶闸管导通顺序表 一段桥 二桥段 三桥段 a1b1 封锁 移相调节 满开放 b1x1 封锁 封锁 移相调节 a2x2 移相调节 满开放 满开放 整流电压 （0-1/2）U2 （1/2-3/4）U2 （3/4-1）U2 晶闸管 T1T2T3T4 封锁 T5T6移相 T3T4封锁 T5T6满开放 T1T2移相 T1T2 T5T6 满开放 T3T4移相 各段桥Matlab/Simulink仿真电路 由于韶山4B型电力机车运行时并不是三段整流桥都在工作，而是根据运行状态对应使用相应的几个整流桥电路，因此仿真应根据具体情况分为三类：（1）仅T5T6移相整流电路，使用一段整流桥。（2）T5