基于离散状态事件驱动仿真方法的牵引变流器能量平衡控制策略

目前,面向牵引的电力电子变换器应用广泛,但是这类大功率装置对可靠性的要求较高,并且需要避免器件应力导致的过压问题,因而对直流母线电压的稳定性提出了很高的要求。由于牵引变流器的工况随着机车运行情况的变化而变化,因此其单向整流器的控制策略应具有可靠的高性能,以保证直流母线电压的抗扰性和随动性。该文提出针对牵引变流器的单相整流器能量平衡控制策略,该策略能够提高单相整流器动态性能。在研究控制策略的过程中,需要进行多组参数的对比测试以及多种工况的仿真,因此需要一种高效、高精度、收敛性好的仿真工具。该文利用离散状态事件驱动(discrete state event driven,DSED)仿真方法,针对牵引变流器搭建了数值仿真平台,在同平台实现了多时间尺度(系统级动态过程和器件级瞬态过程)的高效、准确仿真评估。基于DSED牵引变流器仿真平台,将单相能量平衡控制与经典PI控制方法进行了对比。实验结果表明:能量平衡控制在各类动态过程中均表现出响应速度快,有效抑制直流母线波动的特点。同时,结合能量平衡控制与模组电容连接母排结构,能够明显减小关断电应力和器件使用所需留出的余量。