检索结果-内蒙古大学图书馆

铁道科学与工程学报 2025年第1期22卷 344-356页

作者：丁颢曾一鸣李卓鑫向超群成庶范子寅中南大学交通运输工程学院湖南长沙410075 中国铁道科学研究院集团有限公司机车车辆研究所北京100081

为解决高速列车牵引变流器直流环节LC谐振回路体积大、质量重,造成整体功率密度降低,不利于轻量化等问题,引入有源功率解耦回路代替LC谐振抑制母线电压的二次纹波。为适应大功率低开关频率的轨道交通应用场景,选择Buck斩波有源功率解耦... 详细信息

为解决高速列车牵引变流器直流环节LC谐振回路体积大、质量重,造成整体功率密度降低,不利于轻量化等问题,引入有源功率解耦回路代替LC谐振抑制母线电压的二次纹波。为适应大功率低开关频率的轨道交通应用场景,选择Buck斩波有源功率解耦拓扑作为LC谐振回路的替代方案。通过粒子群优化(particle swarm optimization,PSO)算法设计基于CR400AF高速动车组的拓扑参数,使解耦电容容值,解耦电感感值和4次脉动幅值尽量接近群体最优值,据此建立多目标优化函数,得到最优参数。针对该解耦电路提出了基于重复控制的功率解耦策略,以解耦电容电压为控制目标,包括二阶广义积分器(second order generalized integrator,SOGI)二次脉动电流提取、直流分量跟踪、交流分量跟踪以及脉宽调制(pulse width modulation,PWM)4个部分。研究结果表明:Buck斩波有源功率解耦拓扑,相比LC谐振回路减少28.3%,相比增大支撑电容拓扑减少5%,符合直流环节轻量化目标,在直流电压纹波方面,相比LC谐振回路增大约90V,相比增大支撑电容减少35V,约为3.47%,符合少于5%的规定。同时,对比负载变化50%响应时间,Buck斩波有源功率解耦用时最少,比LC谐振回路减少34.8%,说明动态性能得到了提升。Buck斩波有源功率解耦不仅可以有效滤除二次脉动,稳定直流电压输出,使网侧电流波形更加接近于正弦波,并在低带宽条件下实现高精度的指令跟踪,提高动态性能。研究结果可为直流环节轻量化的解耦拓扑选型与控制策略优化提供参考。

关键词：牵引变流器轻量化有源功率解耦重复控制 Buck斩波拓扑

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电力机车牵引变流器的振动与温度测试分析

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湖南文理学院学报(自然科学版) 2025年第1期37卷 32-38,84页

作者：丁杰冯江华王一伟郝艺宣湖南文理学院国际学院湖南常德415000 中车株洲电力机车研究所有限公司湖南株洲412001

牵引变流器作为电力机车的核心部件,振动与温度特性对于牵引变流器的稳定运行至关重要。通过对某型电力机车牵引变流器开展线路运行条件下的振动与温度测试,并从时域和频域角度分析振动特性,从系统级和部件级角度分析温度特性。研究结... 详细信息

牵引变流器作为电力机车的核心部件,振动与温度特性对于牵引变流器的稳定运行至关重要。通过对某型电力机车牵引变流器开展线路运行条件下的振动与温度测试,并从时域和频域角度分析振动特性,从系统级和部件级角度分析温度特性。研究结果表明:牵引变流器柜脚振动主要来自主变压器的高频振动,主要频率为800和1500 Hz;功率模块以轮轨作用的低频振动为主,高频成分少;在GB/T 21563—2018推荐的频率范围,冷却风机的横向振动超出标准值;功率模块水冷散热器相对于进水处的温差约为5.5℃,牵引变流器的温升裕量较大。

关键词：电力机车牵引变流器振动温度

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基于任务剖面的牵引变流器IGBT模块焊料层疲劳应力与剩余使用寿命的映射方法

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中国电机工程学报 2022年第S1期42卷 269-278页

作者：王磊周明超郭梦雪沙妍蓓刁利军东野忠昊姜学东徐春梅北京交通大学电气工程学院北京市海淀区100044

牵引变流器中绝缘栅双极型晶体管(insulatedgate bipolar transistor,IGBT)模块的可靠性与列车的安全可靠运行息息相关。针对列车在运行过程中具有牵引、制动、惰行等多任务剖面,使得IGBT模块焊料层承受着变化的热应力而发生老化,进而影... 详细信息

牵引变流器中绝缘栅双极型晶体管(insulatedgate bipolar transistor,IGBT)模块的可靠性与列车的安全可靠运行息息相关。针对列车在运行过程中具有牵引、制动、惰行等多任务剖面,使得IGBT模块焊料层承受着变化的热应力而发生老化,进而影响IGBT模块的可靠性的问题,提出一种基于任务剖面的焊料层应力与剩余使用寿命映射的模型。首先,分析牵引变流器的功率损耗,依据牵引特性曲线并结合双机对拖模型建立IGBT和续流二极管的功率损耗数据空间,进而分析不同牵引特性区间的损耗–转矩–转速规律。然后,建立IGBT模块的有限元模型,以限速为80km/h任务剖面的平均损耗为输入条件,分析全新、25%、50%等3种不同老化程度焊料层的温度场和热应力场,讨论直接覆铜板(directbondedcopper,DBC)焊料层和芯片焊料层的热应力与温度、老化程度的关系。最后,引入优化后的疲劳寿命模型,通过求解不同老化程度下DBC焊料层所受热应力对应的弹性应变,拟合得到DBC焊料层热应力和剩余使用寿命的映射关系模型,得到的寿命趋势与分析相吻合。研究内容可为牵引变流器中IGBT模块焊料层的寿命评价提供一定指导意义。

关键词：牵引变流器绝缘栅双极型晶体管任务剖面焊料层应力剩余使用寿命

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高速动车组牵引变流器热容量

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电工技术学报 2011年第10期26卷 205-210页

作者：刘建强郑琼林郭超勇游小杰北京交通大学电气工程学院北京100044

在分析高速动车组牵引变流器冷却系统结构及工作原理的基础上,利用ANSYS软件构建了冷却系统中空气—水热交换器的有限元仿真模型,对热交换器温度场及空气流场进行了仿真研究;为了验证更高运行速度下高速动车组牵引变流器冷却系统能否满... 详细信息

在分析高速动车组牵引变流器冷却系统结构及工作原理的基础上,利用ANSYS软件构建了冷却系统中空气—水热交换器的有限元仿真模型,对热交换器温度场及空气流场进行了仿真研究;为了验证更高运行速度下高速动车组牵引变流器冷却系统能否满足散热需求,设计并搭建了牵引变流器热容量测试平台,利用该测试平台在武广客运专线对CRH3型高速动车组牵引变流器温升参数及冷却系统通风量进行了动态测试研究。试验结果表明在高速运行工况下,牵引变流器冷却系统进风量将减小,但CRH3型高速动车组牵引变流器冷却系统仍然能满足动车组以330km/h高速持续运行的要求,试验测试结果验证了仿真结果的正确性。在国内首次对高速动车组牵引变流器热容量进行了实车测试研究,为新一代时速380km/h高速动车组的设计奠定了一定的理论和实践基础。

关键词：高速动车组牵引变流器流量测量温升

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地铁牵引变流器冲击强度仿真与试验对标研究

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内燃机与配件 2025年第5期 98-100页

作者：姚伍军吴书舟田纵横周磊株洲中车时代电气股份有限公司湖南株洲412001

以地铁牵引变流器为对象,研究其柜体冲击强度的有限元仿真及试验测试方法,并对其Mises应力进行对标。根据三维模型建立对应的有限元模型,建模时忽略重量很小的零件,保证模型重量误差可控;提取有限元模型中壳单元的Mises应力,与冲击试验... 详细信息

以地铁牵引变流器为对象,研究其柜体冲击强度的有限元仿真及试验测试方法,并对其Mises应力进行对标。根据三维模型建立对应的有限元模型,建模时忽略重量很小的零件,保证模型重量误差可控;提取有限元模型中壳单元的Mises应力,与冲击试验中通过应变花所测量的应力进行对比。试验结果表明,仿真结果和实际受力符合性较好。

关键词：牵引变流器对标冲击仿真应变花 Mises应力

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全碳化硅牵引变流器在城轨车辆中的应用研究

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电力机车与城轨车辆 2025年第3期 37-42页

作者：彭有根钱江林李岩王虎高吴桂林白春光何涛广州地铁集团有限公司中车株洲电力机车有限公司中车株洲电力机车研究所有限公司

以某时速80 km的6编组A型地铁列车的永磁牵引系统为例，对全碳化硅（SiC）牵引变流器在城轨车辆中的应用进行分析研究。文章首先介绍了基于SiC MOSFET器件的全SiC牵引变流器功率模块的集成设计及整柜总体布局设计，实现了牵引变流器的... 详细信息

以某时速80 km的6编组A型地铁列车的永磁牵引系统为例，对全碳化硅（SiC）牵引变流器在城轨车辆中的应用进行分析研究。文章首先介绍了基于SiC MOSFET器件的全SiC牵引变流器功率模块的集成设计及整柜总体布局设计，实现了牵引变流器的高度集成化、轻量化及小型化，然后对全SiC牵引变流器开关频率提高后的脉冲宽度调制（PWM）策略进行了分析研究，最后针对全SiC牵引变流器开关频率提升带来的电压变化率（dv/dt）大、电磁干扰强及电机绝缘寿命降低等应用问题，提出了对应的解决措施，验证了全SiC牵引变流器在城轨车辆中的应用可行性与技术优势。

关键词：牵引变流器全碳化硅绝缘栅双极型晶体管(IGBT) 脉冲宽度调制(PWM)

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电力机车牵引变流器的线路振动测试及载荷谱归纳

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振动与冲击 2022年第15期41卷 252-262页

作者：丁杰尹亮湖南文理学院机械工程学院湖南常德415000

针对部分型号电力机车牵引变流器功率模块故障率高的问题,首先开展电力机车车辆设备的振动试验标准研究,然后开展迎水桥、兰州等机务段的实际线路运行振动测试,获得HXD1,HXD1B,HXD2等型电力机车牵引变流器功率模块的振动特性,并与IEC 61... 详细信息

针对部分型号电力机车牵引变流器功率模块故障率高的问题,首先开展电力机车车辆设备的振动试验标准研究,然后开展迎水桥、兰州等机务段的实际线路运行振动测试,获得HXD1,HXD1B,HXD2等型电力机车牵引变流器功率模块的振动特性,并与IEC 61373标准进行对比分析,最后基于载荷谱归纳理论得到牵引变流器及其部件的实测载荷谱。研究结果表明:HXD1,HXD1C型电力机车牵引变流器功率模块的振动分为30-80 Hz的低频振动和700-1600 Hz的高频振动,加速度有效值普遍超出其他型号电力机车,超过IEC 61373标准值;HXD1型电力机车在迎水桥-武威线路运行时,功率模块的偏斜度接近于0,归零化峭度在2.39-4.03内,属于超高斯振动;功率模块实测载荷谱与IEC 61373标准功能试验载荷谱差异显著。线路振动测试及载荷谱归纳可为电力机车牵引变流器的振动特性分析及可靠性研究提供理论基础。

关键词：电力机车牵引变流器振动载荷谱归纳

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电力机车牵引变流器功率模块的减振优化

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中国铁道科学 2022年第6期43卷 140-151页

作者：丁杰湖南文理学院机械工程学院湖南常德415000

通过对标准IEC 61373在电力机车牵引变流器功能性随机振动试验中的适用性分析,发现该项标准仅考虑了5~150 Hz低频段振动,而忽略了中高频振动的影响。为此,开展不同型号电力机车线路振动测试,从时域和频域角度进行数据统计,并利用统计容... 详细信息

通过对标准IEC 61373在电力机车牵引变流器功能性随机振动试验中的适用性分析,发现该项标准仅考虑了5~150 Hz低频段振动,而忽略了中高频振动的影响。为此,开展不同型号电力机车线路振动测试,从时域和频域角度进行数据统计,并利用统计容差法编制实测载荷谱,发现HX_(D)1和HX_(D)1C型电力机车牵引变流器功率模块的振动超出其他型号电力机车,且超过IEC 61373标准值。基于实测数据,分析牵引变流器功率模块振动来源,研究振动对功率模块驱动板及其安装板和IGBT器件等主要部件的影响,提出减振优化方案,并进行仿真分析和试验验证。结果表明:HX_(D)1型电力机车牵引变流器功率模块30~80 Hz低频振动的主要来源为轮轨作用,700~1600 Hz高频振动的主要来源是电容振动;驱动板及其安装板的固有频率处于实测载荷谱峰值频率区间,存在共振风险,而高频振动通过长母排的传递会对IGBT器件可靠性造成影响;对驱动板及其安装板和长母排增加约束、功率模块采用减振器和电缆连接的减振优化方案具有可行性。

关键词：电力机车牵引变流器功率模块 IGBT器件振动

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高速列车牵引变流器故障诊断研究

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振动．测试与诊断 2020年第5期40卷 997-1002,1029页

作者：顾佳黄明关岳大连交通大学机械工程学院大连116028 大连交通大学软件学院大连116028 中车青岛四方机车车辆股份有限公司信息技术部青岛266111 中车青岛四方机车车辆股份有限公司国家工程试验室青岛266111

针对高速列车牵引变流器冷却滤网状态异常引发的牵引变流器故障问题,通过综合分析牵引变流器故障分类和滤网堵塞程度之间的相关性,提出一种基于多任务深度学习的故障诊断方法。首先,构建了包含牵引变流器故障诊断主任务及滤网堵塞程度... 详细信息

针对高速列车牵引变流器冷却滤网状态异常引发的牵引变流器故障问题,通过综合分析牵引变流器故障分类和滤网堵塞程度之间的相关性,提出一种基于多任务深度学习的故障诊断方法。首先,构建了包含牵引变流器故障诊断主任务及滤网堵塞程度子任务的多任务深度神经网络(multi-task deep neural networks,简称MT-DNN);然后,为了准确预测牵引变流器失效退化趋势,将多任务深度神经网络预测结果与自组织映射(self organizing map,简称SOM)方法结合,构建了多任务深度神经网络自组织映射模型(multi-task deep neural networks self-organizing map,简称MTDNN-SOM),该方法根据历史故障数据特征变量演化规律定义退化状态曲线,直接反映故障特征量和退化状态之间的关系,最终实现了牵引变流器滤网脏堵故障诊断和维修预测。试验结果表明,该方法在精度和效率上都明显优于单任务或传统故障诊断方法,得到了较好的效果。

关键词：高速列车牵引变流器故障诊断多任务深度神经网络自组织映射

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HXD系列机车牵引变流器冷却系统保护方案优化

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电力机车与城轨车辆 2025年第3期 92-96页

作者：甘才发中国铁路青藏集团有限公司机务部

为了高效、准确地诊断机车牵引变流器冷却系统的工作状态，避免因传感器异常、冷却系统运行参数波动导致故障保护误动作，文章以HXD系列机车为例，详细介绍了牵引变流器冷却系统的工作原理及相关保护方案，通过分析典型的故障案例，指... 详细信息

为了高效、准确地诊断机车牵引变流器冷却系统的工作状态，避免因传感器异常、冷却系统运行参数波动导致故障保护误动作，文章以HXD系列机车为例，详细介绍了牵引变流器冷却系统的工作原理及相关保护方案，通过分析典型的故障案例，指出了目前保护方案存在的不足，并提出了三点优化方案。优化方案已应用在成熟的机车系统中，且具有良好的改善效果。

关键词：机车牵引变流器冷却系统传感器

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