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摘 要

如今，高速铁路的飞速发展，社会各行业的进步发展都离不开电力牵引机车的发展，电力牵引系统作为电力机车的重要组件，其安全工作对经济社会的发展有重要的影响，所以对牵引系统的研究具有重大的价值和意义。本文通过建立牵引变压器的二维有限元模型和牵引变流器整流侧的主电路结构模型，将其进行联合仿真，通过有限元仿真讨论参数设计对变压器电磁特性和整流侧输出特性的影响，对整个系统的拓扑结构、工作原理、控制方法进行了理论研究和软件仿真分析。

通过对CRH2型动车组列车牵引变流主电路进行深入的研究，通过理论分析和仿真实验的方式，验证CRH2型动车组列车的控制方式的主电路结构和控制方法，在电力机车牵引系统主电路的优化设计中，场路耦合联合仿真的应用大大可以减少研究人员的研发成本，为我国的动车组牵引变流器主电路的研究提供理论参考，促进了国外高速列车的吸收细化，大大加快了优秀的高速动车组列车的国产化进程，提高了高速动车组列车自主研发和优化的能力。

关键词：电力牵引变流器 电力牵引变压器 整流电路 场路耦合联合仿真

Design and simulation analysis of rectifier side circuit of electric traction converter

Abstract

Nowadays, the rapid development of high-speed railway and the progress and development of various sectors of society are inseparable from the development of electric traction locomotive. As an important component of electric locomotive, the safety work of electric traction system has an important impact on the development of economy and society, so the research on traction system has great value and significance. This article through the establishment of two-dimensional finite element model of traction transformer and traction rectifier side of the main circuit structure model of the converter, the joint simulation, through the finite element simulation to discuss electromagnetic properties parameter design of transformer and rectifier side output characteristic, the influence of the topology of the whole system structure, working principle, control method has carried on the theoretical study and simulation analysis software.

Type of CRH2 emu train traction converter main circuit, in-depth study, by means of theoretical analysis and simulation experiments verify type CRH2 emu train control method of main circuit structure and control method, the optimal design of the electric locomotive traction system main circuit, the application of field-circuit coupling joint simulation can greatly reduce the researchers research and development costs, the research in our country of the emu traction inverter main circuit to provide theoretical reference, promote the absorption of the foreign high-speed train refinement, greatly speed up the localization process of excellent high-speed bullet train, The capability of independent research and development and optimization of high-speed emu trains has been improved.

Key words：Power traction converter power traction transformer rectifier circuit field - circuit coupling joint simulation

目 录

目录

摘要 I

Abstract II

目 录 III

第一章 绪论 1

1.1课题研究的背景及意义 1

1.2 国内外研究现状 1

1.2.1 高速列车牵引系统发展现状 1

1.2.2国外高速列车牵引系统的发展 2

1.2.3国内高速列车牵引系统的发展 3

1.2.4 牵引变流器的发展 3

1.3 本文的主要工作 4

第二章 电力牵引系统整流侧的结构和工作原理 5

2.1 电力牵引系统概述 5

2.2 牵引变压器的基本原理 5

2.3 电力牵引变流器的基本原理 6

第三章 基于Maxwell的牵引变压器有限元分析 8

3.1 软件介绍 8

3.2 牵引变压器参数设计和建模仿真 8

3.2.1 仿真方法的选择 8

3.2.2牵引变压器参数设计 9

3.2.3 牵引变压器的建模过程 10

3.3 有限元仿真分析 12

第四章 基于Simplorer和Maxwell的牵引变流器的场路联合仿真 17

4.1 Simplorer软件介绍 17

4.2 牵引系统整流侧的场路联合仿真 17

4.2.1 牵引系统整流器的参数设定 17

4.2.2 牵引系统整流侧的场路联合仿真过程 18

4.3 场路联合仿真的结果分析 23

第五章 结论与展望 30

5.1结论 30

5.2 展望 31

参考文献 32

致谢 34

附录 35

第一章 绪论

1.1课题研究的背景及意义

当今时代，我国高速铁路的飞速发展，有效地缓解了我国铁路运输严峻的形势，对提高铁路运输效率，改善现有的交通模式有着十分积极的影响，促进了我国国民经济的发展。基于现有的电力机车牵引系统控制技术上，当前研究人员把研究方向投入在引导电力牵引系统向高功率、体积小、可靠性高和成本低的方向发展。但是基于现有的技术上，还有一些问题尚未得到完美的解决，比如在牵引系统中直流电和交流电的能量转换效率过低；电磁干扰；电磁兼容；通讯设备信号的问题；谐波含量依然较高的问题等。在交-直-交这种供电模式中，由于变换器的非线性运行的特性而产生的谐波问题成为铁路交通干扰源的主要来源之一。

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