電氣化鐵路再生制動(dòng)能量回饋系統(tǒng)控制技術(shù)研究.pdf

1、隨著電力電子技術(shù)以及控制技術(shù)的發(fā)展，以高速、重載為代表的電氣化鐵路獲得到了快速發(fā)展。由于電氣化鐵路列車牽引負(fù)荷屬于單相非對(duì)稱性負(fù)荷，在接入電力系統(tǒng)運(yùn)行后，會(huì)給公用電網(wǎng)帶來(lái)負(fù)序和諧波污染等電能質(zhì)量問(wèn)題。當(dāng)列車再生制動(dòng)時(shí)，會(huì)將絕大多數(shù)制動(dòng)能量送到電力系統(tǒng)，為此電力部門對(duì)反送的制動(dòng)能量采取“反送正計(jì)”的收費(fèi)方式，不利于鐵路部門的高效經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。因此，本文研究了一種采用交-直-交變流裝置將27.5kV牽引供電網(wǎng)的再生制動(dòng)能量返送到鐵路10kV供電

2、系統(tǒng)的回收利用方案，著重研究大功率應(yīng)用場(chǎng)合的能量回饋系統(tǒng)，并保證該能量回饋系統(tǒng)穩(wěn)定、可靠運(yùn)行。
　　首先分析了能耗型、儲(chǔ)能型、能饋型等多種再生制動(dòng)能量回收技術(shù)，詳細(xì)分析了幾種回收利用方式的工作原理，并從各種技術(shù)指標(biāo)上將它們進(jìn)行了對(duì)比。對(duì)比結(jié)果表明，本文所研究的交-直-交變流裝置將制動(dòng)能量由牽引網(wǎng)返送回鐵路10kV供電系統(tǒng)加以利用是一種合理、優(yōu)越的能量回收技術(shù)。
　　其次研究了獨(dú)立站點(diǎn)型回饋裝置控制系統(tǒng)的工作原理，分析了系統(tǒng)各

3、個(gè)單元的工作原理。根據(jù)牽引到再生制動(dòng)過(guò)程中接觸網(wǎng)上電壓電流相位變化的特點(diǎn)，選取了合適的相位測(cè)量法。結(jié)合并網(wǎng)電流的特點(diǎn)，分析了一種限制并網(wǎng)電流峰值與有效值的控制算法。從功率因數(shù)校正、直流側(cè)電壓紋波大小以及動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度等性能指標(biāo)對(duì)比了瞬態(tài)直接電流控制與預(yù)測(cè)直接電流控制的單相脈沖整流器的控制策略，并通過(guò)仿真對(duì)比分析了這些性能指標(biāo)，確定了合適的整流器控制策略。最后分析了級(jí)聯(lián)三相橋能量回饋系統(tǒng)的原理，并通過(guò)仿真驗(yàn)證了理論分析的正確性。
　　

4、然后針對(duì)能量回饋系統(tǒng)的并網(wǎng)控制策略進(jìn)行了研究。首先分析了能量回饋系統(tǒng)中并網(wǎng)逆變器的等效數(shù)學(xué)模型，并針對(duì)等效數(shù)學(xué)模型中的相關(guān)參數(shù)進(jìn)行了推導(dǎo)。接著具體分析了帶有LCL濾波器的能量回饋系統(tǒng)的并網(wǎng)控制策略，分別研究了電流內(nèi)環(huán)與電壓外環(huán)的相關(guān)控制策略，并根據(jù)系統(tǒng)傳遞函數(shù)的根軌跡曲線證明了系統(tǒng)穩(wěn)定性。最后通過(guò)仿真對(duì)上述原理分析進(jìn)行驗(yàn)證，仿真結(jié)果表明了系統(tǒng)控制的可行性。
　　最后對(duì)具有有源濾波功能的能量回饋系統(tǒng)進(jìn)行了相關(guān)分析。研究了在沒(méi)有再生制