上海で運行されている高速リニアモーターカーはドイツから輸入されたTR08リニアモーターカーで、ロングステーターリニア同期モーターと定電流通電浮上システムを採用している。その主電源システムは図1に示されており、高圧変圧器(110kv/20kv)、入力変圧器、入力コンバータ、インバータ、出力変圧器などの主要コンポーネントで構成されています。
リニアモーターカーの主電源システムは、高圧変圧器を介して110kvの系統電圧から20kvに変換され、入力変圧器と入力コンバータによって±2500vの直流電圧に変換されます。 DC リンクからの DC 電圧は、三相 3 回路によって、可変周波数 (0 ～ 300Hz)、可変振幅 (0 ～ × 4.3kv)、調整可能な位相角 (0 ～ 360°) の三相 AC 電力に変換されます。 -ポイントインバータ。リニアモーターカーの牽引コンバーターには 2 つの動作モードがあります。
(1) インバータパルス幅変調の直接出力モードは、モータがスイッチング周波数 0 ～ 70Hz の低周波で動作する場合の出力モードです。このとき、図1に示すように2組の3点インバータが並列接続され、出力は出力トランスの一次巻線を介して接続されます。このとき、出力トランスの一次巻線は、並列バランスリアクトルとして機能し、フィルタリングの役割も果たします。
(2) トランス出力モードは、モーターが高周波で動作するときの出力モードで、スイッチング周波数は 30Hz ～ 300Hz です。このとき、主変換器の２組のインバータは出力変圧器の一次側に直列に接続され、出力変圧器で昇圧されて出力されます。
3.1 入力コンバータ
入力コンバータの前段は、高圧トランスと入力トランスで構成されます。入力変圧器は 2 つの整流変圧器で構成され、その機能は 2 次変圧器を介して高電圧グリッド電圧を低減し、それを入力コンバータに送信することです。大容量高圧整流トランスには、整流効率を高めるため、6パルス整流ブリッジを2組使用しています。整流器変圧器の各セットは、2 セットの三相巻線、つまり 1 つの Y 接点と 1 つの D 接点によって電力を供給されます。静止形コンバータシステムは、3 つの単相 3 巻線変圧器の方式を採用しており、各巻線の所定の接続を通じて図 2 に示す y/y、d グループ整流変圧器方式を形成するように接続されます。その主な利点は次のとおりです。
(1) 予備容量が小さく、より経済的。
(2) 単一容量が小さく、装置サイズの輸送要件を満たすのが容易です。
(3) 3 つの巻線を同一コア列上に配置できるため、トランスの高調波損失を低減できます。
中間回路の DC リンク電圧を制御し、系統側励磁を低減するために、システムの各整流器は 6 パルス三相完全制御整流器ブリッジと 6 パルス三相非制御整流器ブリッジで構成されています。図 2 に示すように、2 組の整流器が直列に接続され、中間点が高抵抗を介して接地され (図 1 を参照)、3 電位の中間回路 DC リンクが形成されます。 。 DC リンクの電圧は 2×1500V ～ 2×2500V の範囲で制御可能で、定格電流は 3200A です。滑らかな直流電流を得るために、中間回路に平滑リアクトルを直列に接続します。同時に、整流器ブリッジと DC リンクの過電圧を防ぐために、DC 側過電圧保護が採用されています。 DC リンク中間回路には、過電圧を抑制するための DC 側吸収デバイスとして、放電保護機能を備えたサイリスタと高電力抵抗器があります。また、中間回路のDCリンクの中間点は高抵抗保護により接地されており、地絡表示機能を備えています。
3.2 トラクションインバータ
(1) インバータの構造
上海リニアモーターカーの三相インバーターの1相の構造を図3に示します。主管にはGTOフル制御装置が採用されています。メイン回路は2本のメインチューブを直列に採用し、中点にクランプダイオードを設けています。この回路は、3 ポイント (または 3 レベル中点埋め込み) インバータとも呼ばれます。これにより主管耐電圧が半減する可能性があります。同時に、同じスイッチング周波数と制御モードでは、出力電圧または電流の高調波は 2 レベルの高調波よりも小さく、モーター端の出力電圧によって生成されるコモンモード電圧も小さくなります。 、これはモーターの耐用年数を延ばすのに有益です。
各フェーズブリッジアームの 4 本のメインチューブには 3 つの異なるオン/オフの組み合わせがあり、それぞれ異なる電圧を出力します (表 1 を参照)。メイン GTO のピーク電圧は 4.5kV、ピーク電流は 4.3ka です。 3 点インバータでは、主電源 V1 と V4 を同時にオンにすることはできず、V1 と V3、V2 と V4 の制御パルスは相互に逆になります。さらに、上記の主なオン/オフ変換は、最初にオフしてからオンにする原則に従う必要があります。
3 レベル インバータは 2 レベル インバータに基づいて開発されました。 2 レベル インバータの成熟した制御技術を 3 レベル インバータに導入することにより、さまざまなインバータ制御戦略が形成されました。現在、3 レベル インバータに使用されているより成熟した制御戦略は、単一パルス制御方式、上下二重変調波 SPWM 制御方式、120 度通電 PWM 制御方式、90 度位相スタガ PWM 制御方式、中性点電位偏差です。抑制PWM制御方式、スイッチング周波数最適PWM制御方式、特定低次高調波除去方式（SHEPWM）、3レベルインバータ電圧空間ベクトル制御方式（SVPWM）、中性点電位偏差抑制電圧空間ベクトル制御方式[2,3] ]。
(2) GTO駆動回路
高出力 GTO 駆動回路は、まず絶縁と干渉防止の問題を解決する必要があります。上海リニアモーターカーの主牽引インバーターのGTOのトリガーパルス信号は光ファイバーケーブルで伝送されるため、絶縁と干渉防止の問題が解決され、GTOトリガーパルスの精度が確保され、間接的にリニアモーターカーの走行安全が確保されます。電車。また、ハイパワーGTO駆動回路が正常に動作するかどうかの鍵は電源にあります。 GTO ゲート トリガー パルスの振幅は十分に大きく、その立ち上がりエッジは急峻で、立ち下がりエッジは緩やかである必要があります。この要件を満たすために、リニアモーターカーの主駆動インバータの GTO のゲート駆動電源は 45V/27A であり、GTO トリガー パルスの後縁信号と電圧信号が制御システムに送り返されます。さらに、上海リニアモーターカーの主力インバーターには、ブレーキサーキットブレーカーの過電圧保護、過電流保護電流制限、パルス遮断、地絡検出などのさまざまな保護機能が採用されています。
(3) 吸収回路
GTOの吸収回路は多数あります。上海リニアモーターカーの 3 レベル主トラクション インバーターの吸収回路を図 3 に示します。吸収回路は、GTO の di/dt および du/dt が指定された許容値を超えないことを保証する必要があります。働く。このように、GTO の吸収回路にはインダクタとコンデンサ C が必要です。図 3 では、GTO の di/dt を制限するためにインダクタ L1、L2 と GTO が直列に接続されています。ダイオード D11、D12、抵抗 R1、インダクタ L1 は、インダクタ自体のエネルギー放出回路を形成します。コンデンサ C11 と C12 は GTO の du/dt を制限するために使用され、ダイオード D12 と D13 はコンデンサのエネルギー解放回路を形成します。 RCD吸収回路と比較して、上記の吸収回路は大きなコンデンサC12を追加しているため、ターンオフ吸収コンデンサC11はRCD吸収回路の容量値の半分になり、損失も半分に減ります。同時に、コンデンサ C12 は電圧クランプの役割を果たし、GTO のターンオフ過電圧を抑制するために使用されます。 1500kva インバータの場合、この吸収回路の損失は非対称吸収回路の損失とほぼ同じです。
ER型トランス 結合型トランス 5V-36Vフェライトコアトランス
4 結論
上海高速リニアモーターカーの主電源システムには次のような特徴があります。
(1) 従来の高速リニア同期モーターを採用。主力電源システム全体が地上に配置され、車体のスペースに制限されないため、最も効果的な 3 段階電源方式が実現します。
(2) 高電圧および大電力の用途に適した中性点クランプ 3 レベル コンバータ技術を採用し、GTO サイリスタの直接直列接続を回避し、高電力パワー電子機器の容量を最大限に活用できます。
(3) 入力コンバータには 2 組の調整可能な 12 パルス整流器ブリッジが使用されており、高調波や干渉を低減するだけでなく、中点電位の偏差も抑制されます。
(4) サイリスタやGTOは、高い耐干渉性能を持つパルス信号の伝送に光ファイバケーブルを使用しています。リニアモーターカーの安全かつ安定した運行を制御する鍵の一つが電源・走行制御システムです。その原理と構造についてはさらなる研究と分析が必要です。
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投稿日時: 2024 年 5 月 30 日