1. 研究目的与意义（文献综述）

随着经济的不断发展，交通运输网络在不断发展，其中高速铁路已经成了很多国家重点发展的目标。从以煤为能源的蒸汽机车和以油为能源的内燃机车到现在的以电为能源的电力机车，从直流电机牵引到现在的交流电机牵引，铁路交通的发展经历了很多阶段。现在，以交流电机作为牵引的高速铁路已经成为轨道交通的发展趋势。

直流电机传动在上世纪六七十年代在轨道交通中曾被普遍应用，但是在实际的应用中也逐渐暴露出直流传动的缺点与局限性。包括直流换向受到限制，电机频繁出现故障，电机日常维护困难、电机输出功率较低且难以大幅提升等等问题，这些问题制约着轨道交通的发展。随着1979年交流传动机车的出现，突破了限制轨道交通发展的瓶颈。到上世纪九十年代，许多国家都开始大力发展交流传动技。随着电力电子器件技术的发展，交流传动技术取得了重大发展。与直流传动相比，交流传动具有很多优越性。在电机转速与功率方面，交流电机比直流电机提高了一倍，重量却轻了很多。交流传动可以使网侧电压电流同相位，功率因数接近1，并且具有再生制动功能，能将电能反馈给电网。同时，交流电机维修成本较小，维修量相对减少。这些优势使得交流传动系统必然逐步取代直流传动系统，成为我国电力机车发展的趋势。网侧变流器作为动车组交流传动系统的重要组成部分，作用是将电网交流电压整流成直流电压提供给机车传动系统，主要是将变压器二次侧交流电源整流成直流电，从而给逆变电路提供稳定的直流电压。它的结构及控制方法对于电网供电质量、稳定输出直流电压及保证整个交流传动系统正常工作具有决定性的影响。传统的整流电路采用的是二极管或晶闸管相控整流电路，输入交流电流谐波含量高，功率因数低；直流输出电压纹波大，需要较大的滤波电抗器，导致损耗及设备成本增加；动态响应慢，能量不能双向流动，造成能量的浪费。因此，减小电网污染，改善电能质量，提高电能的利用率成为研究网侧变流技术中一个具有现实意义的课题。现在电压型pwm(pulse width modulation)整流器广泛用于列车的交流传动系统中，其优点主要体现在：(1)能够四象限运行，可以在列车制动时通过再生工况运行将电能反馈给电网；(2)在正常运行时，交流侧电流谐波含量低，减小了对电网的“污染”，同时交流电流与电压在整流时保持着高功率因数，提高了有功的利用率：(3)直流侧能保持输出直流电压稳定，保证了负载的正常工作。因此，高速动车组网侧变流器普遍采用的是pwm整流器。

二十世纪八十年代，各国开始了对pwm变流器及其控制策略的研究。在1982年，busse alfred等人提出了三相桥交流器拓扑结构和电流幅相控制策略。1984年，akagi hirofumi等人提出无功补偿器控制策略。二十世纪八十年代末，a．w．green等人提出了整流器的离散动态数学模型与控制方法№1。自二十世纪九十年代到现在，pwm变流器获得了快速的发展，pwm变流器及其控制技术日益完善。

2. 研究的基本内容与方案

以我国 crh 系列动车组网侧变流器为研究对象，以提高其控制系统动态响应性能为目的，分析网侧变流器工作原理和数学模型，然后对其瞬态直接电流控制和 dq电流解耦控制两种常用算法进行了对比分析，尤其是两者在负载突变情况下的动态响应性能；在此基础上，运用自抗扰控制技术，优化上述两种控制算法，分别对几种控制算法进行计算机仿真和半实物实验测试。最后将结合了瞬态直接电流控制和 dq电流解耦控制的混合优化控制算法加入自抗扰优化，比较各种算法的直流侧电压动态调节能力，分析加入自抗扰后优化控制算法的优缺点。

本文主要研究内容有：

1．分析pwm变流器的主电路结构与原理，并针对动车组两种主要的网侧变流器结构、原理进行分析。

3. 研究计划与安排

2018年2月26日至2018年3月20日

设计相关资料的查找以及学习，撰写开题报告。

2018年3月21日至2018年3月31日

4. 参考文献（12篇以上）

1.张杰 等.一种动车组网侧变流器的动态性能优化控制算法 。电工技术学报, 2015，30 (18)

2.王 晖 等.电气化铁路低频振荡研究综述。电工技术学报, 2015，30 (17)

3.韩坤 等.动车组牵引电动机全速域控制的研究与仿真 。电工技术学报, 2011 ，26