城市軌道交通再生制動(dòng)能量回饋系統(tǒng)仿真研究.pdf

1、城市軌道交通低污染、低能耗、高效率的特點(diǎn)在緩解城市交通的緊張狀況和拓展城市空間等方面發(fā)揮著重要作用，但是由于城市軌道交通中列車運(yùn)行站間距離相對較短，列車啟動(dòng)、制動(dòng)頻繁，在列車制動(dòng)時(shí)會(huì)產(chǎn)生制動(dòng)能量。由于一般直流牽引系統(tǒng)中多采用的是單向的二極管整流，再生制動(dòng)產(chǎn)生的電能無法流回到交流網(wǎng)側(cè)，并且過多的再生制動(dòng)能量還會(huì)引起直流牽引網(wǎng)壓的升高，影響列車安全穩(wěn)定運(yùn)行。因此亟需解決再生能量的處理問題，本文提出利用大功率能量回饋裝置并聯(lián)在直流牽引網(wǎng)將再生

2、能量回饋到中壓交流網(wǎng)側(cè)，從而穩(wěn)定直流網(wǎng)壓來保證列車安全穩(wěn)定運(yùn)行和節(jié)省電能。論文從以下幾個(gè)方面展開：
　　首先，分析當(dāng)前城市軌道交通供電系統(tǒng)的整體構(gòu)成，主要從交流外部電源構(gòu)成、直流牽引網(wǎng)系統(tǒng)構(gòu)成及城市軌道交通供電系統(tǒng)中其他的組成部分。從這些供電系統(tǒng)構(gòu)成中可以清晰的了解列車運(yùn)行所需要的一切外部條件進(jìn)而引出列車在制動(dòng)時(shí)的供電系統(tǒng)運(yùn)行狀況，為解決再生制動(dòng)能量的問題提供了方向和條件。
　　其次，分析列車的制動(dòng)方式，主要以電制動(dòng)為主進(jìn)行

3、分析。從列車再生制動(dòng)原理來進(jìn)行闡述，主要以列車在直流牽引電機(jī)和交流牽引電機(jī)兩種典型的制動(dòng)系統(tǒng)下的再生制動(dòng)原理分析為主。以交流電機(jī)牽引的列車制動(dòng)為例進(jìn)行再生能量的分析，以動(dòng)力學(xué)角度和再生制動(dòng)特性曲線從理論上分析計(jì)算出兩站間單列車在不同制動(dòng)初速度的制動(dòng)能量大小。根據(jù)當(dāng)前對再生制動(dòng)能量處理的三種方案耗能型、儲(chǔ)能型、能饋型進(jìn)行對比分析，選擇能饋型再生能量方式將能量回饋到交流中壓網(wǎng)側(cè)，選擇NPC型三電平大功率變流器作為能量回饋系統(tǒng)的核心部分。

4、r>　　然后，考慮回饋能量的大小和對交流側(cè)產(chǎn)生諧波的影響，本文選擇具有四象限運(yùn)行功能的二極管鉗位式三電平PWM變流器，主要研究回饋系統(tǒng)的構(gòu)成、控制、回饋能量的效果及對交、直流網(wǎng)側(cè)產(chǎn)生的影響等。對核心部分NPC型三電平主變流器的結(jié)構(gòu)、工作原理及數(shù)學(xué)模型進(jìn)行分析和建模。通過建模和分析對主變流器的控制系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)，為了使控制策略簡化易行以及綜合考慮控制效果，采用傳統(tǒng)的電壓外環(huán)、電流內(nèi)環(huán)的雙閉環(huán)控制方案，利用 SVPWM進(jìn)行脈寬調(diào)制來輸出主變流