Regulace trakčního měniče se středofrekvenčním transformátorem

Bc. Zdeněk HACKER

Master's thesis

Control of traction converter with medium-frequency transformer

Abstract:

Předkládaná diplomová práce se zabývá návrhem algoritmů řízení hlavního trakčního měniče se středofrekvenčním transformátorem, který je určen pro lokomotivy a příměstské jednotky napájené ze střídavé troleje. Přenos energie ze střídavé troleje k trakčnímu střídači napájejícímu trakční motor je u zkoumaného měniče proveden s využitím středofrekvenčního transformátoru. Primární vysokonapěťový frekvenční měnič, který je přes vstupní tlumivku připojen přímo na trolej, je řešen kaskádně spojenými nepřímými frekvenčními měniči sestávajícími z napěťového pulsního usměrňovače a napěťového střídače. Sériově řazené primární pulsní usměrňovače jsou regulovány pomocí klasického řízení vycházejícího z matematického modelu pulsního usměrňovače - regulace řídícího úhlu e s přesazenou PWM. Napěťové střídače tvořící výstupní část primárních měničů a napájející primární stranu středofrekvenčního transformátoru jsou provozovány s obdélníkovým řízením. Sekundární napěťové pulsní usměrňovače jsou řízeny pomocí dvouhodnotové regulace proudu sekundární stranou středofrekvenčního transformátoru. Chování navržených algoritmů řízení bylo analyzováno pomocí simulací laboratorního prototypu trakčního měniče v ustálených a vybraných přechodových stavech.

Abstract:

This diploma thesis deals with the design of algorithms for the main traction converter with medium frequency transformer, which is designed for locomotive and suburban unit powered by AC trolley. In case of researched converter the energy transfer from AC trolley wires to traction inverter powering traction engine is carried out using the medium frequency transformer. Primary high voltage inverter, which is through the input coil connected directly to the trolley, is handled by cascade connected indirect frequency inverters, which consist of a voltage pulse rectifier and voltage inverter. Serial connected primary pulse rectifiers are regulated by the classical procedure based on a mathematical model of pulse rectifiers - control of steering angle e with displaced PWM. Voltage inverter in output part of the primary converters and powering the primary side of medium frequency transformer are operated with a rectangular control. Secondary voltage pulse rectifiers are controlled by current hysteresis control secondary windings medium frequency transformer. The behaviour of the proposed control algorithms was analyzed by simulations with laboratory prototype of traction converter in steady state and in selected transient conditions.

Keywords

Trakce, trakční měnič, lokomotiva, příměstská jednotka, napěťový pulsní usměrňovač, napěťový střídač, středofrekvenční transformátor, regulace, simulace.

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 11. 5. 2011

Identifier: 40920

Thesis defence

• Date of defence: 31. 5. 2011
• Supervisor: Doc. Ing. Zdeněk Peroutka, Ph.D.

University of West Bohemia

Fakulty of Electrical Engineering

Master programme / field:
Electrical Engineering and Informatics / Industrial Electronics and Electromechanical Engineering