动车组牵引传动系统瞬态电流控制策略对电网冲击的影响分析

杨逸帆

摘 要 动车组的牵引传动系统是高铁实现稳定运行的关键环节，而瞬态状况下的电流控制情况对于电网的冲击性影响是非常大的，甚至会影响到动车组的正常运行，可见瞬态电流控制策略在其中发挥着至关重要的作用。对此，动车组牵引传动系统瞬态电流控制策略对电网冲击的影响展开了分析。

关键词 动车组牵引传动系统 瞬态电流控制 电网冲击 分析

在现代化科学技术与社会经济的推进下，使得动车这种具有快捷、安全、舒适等优势的新型运输方式广受广大人民群众的欢迎，随着动车组铁路规模不断扩大速度不断提升，其所面临的电磁环境的侵扰性愈加复杂，使得动车组运行的安全性受到严重的影响。

一、动车组牵引传动系统的主要结构

动车组牵引传动系统是动车组实现运行的技术核心部分，他有效的实现了系统对于电能与机械能之间实施转换的具体需求。当前国内铁路的动车组采用的牵引传动系统一般都是交—直—交结构系统，比如高速铁路CRH2型、动车组CRH3型采用的都是这种结构系统。该种牵引传动系统结构涉及到的内容比较多，比如牵引变压器、主断路器、牵引整流器、中间直流环节、牵引逆变器以及牵引电机等是其重要的组成部分。而牵引变压器能够实现交流电的改变，将原来牵引网27.5kV的单相工频交流电转变成为1.5kV的单相工频交流电模式。其中采用的牵引整流器是建立在SPWM调制与瞬态电流控制基础上的单相三电平整流器，能够有效的实现电流的整流，将原来1.5kV的单相工频交流电实现整流使其成为2.8kV的直流电（如图1所示）。

二、牵引整流器系统的仿真模型

结合牵引传动系统架构中的整流器电路，需要建立在C RH2的基础上实现对牵引整流器系统的仿真，在这个过程中主要涉及到三电平四象限整流桥、三电平SPWM调制以及瞬态电流控制这三大模型（如图2所示）。牵引整流器仿真模型中对社和参数进行了相关设定，其中牵引变压器二次侧电压设定为1.5kV，牵引变压器二次侧电感LN和电阻RN的参数值分别设定为4.3mH、0.2Ω，牵引整流器直流侧支撑的电容值C1与C2均设定为8.5mF，A、B相桥臂之间的二极管的IGBT一共有4个，并且都带有相应的阻尼，设定其内阻值为0.001Ω，设定缓冲电阻值为1MΩ，箝位二极管的数量为4个，其内阻设定为0.001Ω，三角载波频率值设定为1.25kHz，建立在牵引整流器瞬态电流控制的基础上建立仿真模型，设定PI控制器在其中的比例参数值为2，设定积分参数值为1.5，设定电流比例的放大系数值为7，牵引变压器的二次侧电感LN的参数值为4.3mH、电阻RN的参数值设定为0.2Ω，而整流器的直流侧电压参数值则建立在牵引工况下设定为2.8kV，再生制动工况设定为3kV。

三、动车组牵引传动系统不同工况下对于电网的冲击影响分析

以我国CRH2型高铁动车组为例，该动车组采用的传动系统为动力较为分散的交-直-交传动动车组，是建立在日本新干线E2-1000型动车组的原车型基础上，实施相应的改进与设计而成，并实现了200km级别的高速列车，该列车的运行速度实现了200km/h，最高运行速度能够达到250km/h。该型动车组的编组采用了8节编组的形式，在动力配置方面也发生了变动，由原来E2-1000的6动2拖的动力配置转变成为4动4拖的动力配置。其采用的牵引供电网电压则为单相AC25kV/50Hz，牵引变压器采用的二次侧电压设定为单相AC1.5kV/50Hz，牵引整流器直流侧支撑的电容值为16mF，中间直流环节中的电压值为DC2.6kV/DC3.0kV（牵引/再生制动），牵引电机的额定功率值设定为300kW，采用的额定电压为线电压其电压值为2kV，相关的额定频率值为140Hz。依据相关理论展开分析，对CRH2动车组建立的牵引传动系统模型实施充分的利用，进而实现处于不同工况下对于网侧电压电流产生的影响进行分析，在这个过程中对辅助牵引系統功率值进行了设定，功率值为300kVA。（一）牵引工况：单列从0km/h加速到200km/h利用上述CRH2牵引传动系统模型，可得单列CRH2动车组由0km/h加速至200km/h时，220kV、25kV和1.5kV网侧电压电流波形，启动瞬间，220kV供电电网电流谐波为13.15%；25kV牵引网电流谐波为19.35%。（二）再生制动工况：单列从200km/h减速至150km/h利用上述CRH2牵引传动系统模型，可得单列CRH2动车组由200km/h减速至150km/h时，220kV、25kV和1.5kV，制动瞬间，220kV供电电网电流谐波为65.54%；25kV牵引网电流谐波为187.23%。

四、结束语

总而言之，在当前时代背景下，铁路已经成为人们出现的重要交通工具，动车组的牵引传动系统运行的安全性在其中显得极为重要，因此有必要结合不同工况选的网侧电压对于电流各个方面产生的影响实施分析，以促进动车组牵引传动系统运行的稳定性获得保证。