[发明专利]电力牵引交流传动变流器中间直流回路故障建模仿真方法

说明书

技术领域

本发明属于电力牵引交流传动技术领域，涉及一种电力牵引交流传动变流器中间直流回路故障建模仿真方法。

背景技术

对于电力电子技术领域的技术开发，通常需要采用仿真的方式先对所设计的方式方法进行理论层面的分析验证，以避免在开发过程中由于技术理论设计层面上的缺陷导致的不必要的经济损失。电力牵引变流器中间直流回路主要应用于交流牵引传动领域，是交直流变换器中间环节的主要设备。当电力牵引变流器中间直流回路在运行过程中出现故障时，会对整个传动系统的正常运行产生一定的危害。现今对于传动系统中相应的故障建模以及故障诊断越来越被重视，但目前为止，对电力牵引变流器中间直流回路相应的故障仿真手段较少。

任何电力电子设备都存在正常工作状态以及故障工作状态，对于电力牵引变流器中间直流回路而言，其运行工作时存在电路中某个部件故障的可能。电力牵引变流器中间直流回路中的部件故障时，中间直流回路输出电压必定会产生波动，影响电力牵引变流器性能。不同部件故障的影响严重程度和表现形式都会不同，因此，对电力牵引变流器中间直流回路进行建模与仿真，观察研究不同部件故障对中间直流回路输出电压的影响非常有必要。在目前的仿真技术中，尚不存在独立的电力牵引变流器中间直流回路仿真模型，更不存在独立的具有不同部件故障模式的故障仿真模型。

发明内容

本发明的目的是提供一种适用离线仿真以及在线实时仿真系统的，电力牵引交流传动变流器中间直流回路故障建模仿真方法，通过该方法建立的电力牵引交流传动变流器中间直流回路故障仿真模型基于状态方程描述，实现变流器中间直流回路正常工作状态仿真、不同部件不同故障模式仿真，以及正常工作状态和不同部件不同故障模式下的切换，弥补现有仿真模型中无故障仿真模型的技术问题。

为实现上述发明目的，本发明的具体技术手段为：

电力牵引交流传动变流器中间直流回路故障建模仿真方法，在Matlab/Simulink下进行电力牵引变流器中间直流回路正常工作以及故障模式下的仿真，包括以下步骤：

（1）、读取电力牵引变流器网侧脉冲整流器的输出电信号I_r，电机侧逆变器的输入电流信号I_i，短路保护电路控制信号S_x以及过压保护电路开关信号S_o。

（2）、根据不同故障模式下的电力牵引变流器中间直流回路拓扑计算该故障下状态方程：

电力牵引交流传动变流器中间直流回路主要有8种故障模式，根据不同故障模式的拓扑结构可计算得到不同故障模式下的状态方程，每种故障模式下的状态方程计算如下：

（a）正常工作情况的电力牵引变流器中间直流回路状态方程：