变频调速牵引电机端子过电压及其对绝缘破坏机制的研究

作     者：温凤香 

作者单位：西南交通大学 

学位级别：硕士

导师姓名：吴广宁

授予年度：2005年

学科分类：080804[工学-电力电子与电力传动] 0808[工学-电气工程] 08[工学] 

主      题：PWM脉冲 电机高频模型 有限元法 分布参数 绝缘失效 

摘      要：为了满足铁路提速的迫切需求,高速交流传动机车在我国已经成为铁路发展的首选。同时,高速交流传动机车广泛采用高开关频率器件的脉宽调制（PWM）逆变器,使得逆变器输出脉冲具有陡上升沿。高频PWM脉冲电压波在电缆中传播,会在变频调速牵引电机端形成振荡的过电压,这样的电压在电机绕组中又分布不均匀,造成前几匝绕组承受更高的电压,最终容易导致电机绕组绝缘的失效。 针对上述问题,本文首先通过传输线理论建立了机车用电缆的分布参数模型,以及变频调速牵引电机的高频等效电路。基于电缆的结构及布置,解析计算出其分布参数值;利用ANSYS软件对定子槽内电磁场进行有限元分析,得到绕组分布参数值。然后分析了PWM逆变器驱动牵引电机时电机端过电压的产生机理,研究了电机端电压幅值的影响因素,理论分析同仿真结果基本吻合。利用电机高频等效电路研究PWM脉冲电压在电机绕组内的分布情况,探讨了电机分布参数对绕组电压分布的影响。 在以上分析的基础上,以降低电机端过电压、改善绕组电压分布为原则提出抑制电机绕组绝缘失效的对策。对于变频调速牵引系统中加入滤波器后进行仿真研究,合理的设定滤波器参数可以有效的解决上述问题。另外,根据绕组电压分布特性提出改进绝缘结构同样可以达到抑制绕组绝缘失效的目的。