2。3 三相三电平变流器主电路结构和它的空间矢量分析 9

2。3。1 三电平整流器的主电路结构 9

2。3。2 三电平逆变器空间矢量分析 11

3 动车组三电平变流器数学建模 15

3。1 单相三电平整流器数学模型 15

3。2 SPWM控制技术 16

3。2。1 SPWM波形的原理及产生 16

3。2。2 三电平整流器的SPWM原理分析 17

4 动车组三电平牵引变流器的仿真研究 18

4。1 MATLAB软件简介 18

4。2 交-直流变换器的仿真 20

4。2。1 晶闸管单相交流调压器电路的仿真模型 20

4。2。2 单相桥式全控整流电路的仿真研究 21

4。2。3 三相全桥整流器的仿真 24

4。2。4 整流器仿真小结 27

4。3 三相三电平逆变器的仿真 28

4。3。1 三相三电平逆变器的仿真 28

4。3。2 逆变器仿真小结 32

5 结论与展望 33

致谢 34

参考文献 35

1绪论

1。1 课题的研究背景和意义

在历史的长河中，电力牵引系统的发展历经了漫长的三个阶段。电力牵引传动的摸索阶段是牵引系统的第一个发展阶段，第二个阶段是交流直流传动系统的控制，第三个阶段是交流传动。这三个阶段经历了很长一段时间的过渡。1879年，德国发明了史上第一台电力机车。1881年，第一台城市电车被发明。这两种列车都采用的是直流供电的牵引方式。然而因为直流换向的限制，限制了功率和转速进一步的提升。所以开始了交流传动机车的发展。电力机车与蒸汽机车和内燃机车相比具有极大的优越性。直流传动和交流传动两种方式都属于电力牵引传动方式。1891年德国设计出了用三相交流电供电牵引的机车。让牵引电力传动技术发生值得飞跃的是1957年晶闸管整流器的发明。牵引供电有4种电流制式，四种制式中25kv、50HZ的单相工频交流供电方式是中国电气化铁路现今统一使用的。

20世纪70年代交流传动技术开始被应用于牵引传动中。1971年，德国对DE2500型交流传动机车进行了研究测试之，发现三相交流电机有很多优点。如制动性能好、黏着力强、维修周期长等等。从而三相交流电开始流行使用起来。20世纪80年代末开始，已经发明了多种型号的三相交流电力机车。20世纪发达国家已经不生产交-直流牵引传动的电力机车，在城市轨道交通、干线、高速上逐渐开始普及交流传动，使用交流传动装置。

交流传动模式可以分为同步传动和异步传动两种。在这两种传动方式中异步传动的应用比较广泛。交流传动电力机车有以下优点：（1）因为电网功率因数是很高的，干扰的谐波几乎没有产生。在动车组上，要想调节输入电流的相位，就要用脉宽调制的方法来操控电源侧变流器使用四象限脉冲整流器，电流经过调整后和正弦波形很接近，尽可能让动车组功率因数接近于1。四象限整流器可以实现牵引和再生之间能量的转换，以此达到节能的效果。（2）交流传动系统具有调压特性之后，可以进行大范围的提速。改变了动车组的特性，让动车组具有良好的牵引性能。可以使动车组启动的时候起到较大的转矩。（3）牵引系统功率大、质量轻、体积小、运行起来可靠。直流电机的换向器所占用的空间被交流电机充分利用，这样可以避免了产生火花的问题，所以功率大、质量轻、并且运行起来比较可靠。（4）黏着利用以及动态性能好。异步交流电机的防空转性能好，当轮对产生空转情况是，牵引力立即下降，黏着力自然就上升了。随机应变的特性也体现了它动态性能的强大。