城市軌道交通能饋式牽引供電變流系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、城市軌道交通牽引供電系統(tǒng)用于為城軌車輛提供電能。當(dāng)前世界各國城市軌道交通牽引供電系統(tǒng)仍采用傳統(tǒng)的多脈波二極管整流方式，其具有結(jié)構(gòu)簡單、可靠性高、易于維護等優(yōu)點，但是由于其能量只能單向傳輸，無法回收列車多余的再生制動能量，造成能量的極大浪費。本文提出一種基于大功率PWM整流器和二極管整流器的新型能饋式牽引供電變流系統(tǒng)方案，充分利用二者的優(yōu)點，在保證系統(tǒng)良好的節(jié)能效果和直流電壓穩(wěn)定性的基礎(chǔ)上，使系統(tǒng)具有較高的可靠性和性價比。文中對新型能饋式

2、牽引供電變流系統(tǒng)主電路及控制的關(guān)鍵技術(shù)展開研究，并通過大量的仿真和實驗進行了驗證。
　　 首先，對PWM整流機組主電路及優(yōu)化進行研究。以大容量、低諧波、模塊化、高可靠性為目標(biāo)進行主電路拓?fù)溥x擇，得到一種基于隔離型多重化拓?fù)涞臒o環(huán)流PWM整流機組主電路方案。提出了一種利用變壓器漏感替代交流電感的系統(tǒng)優(yōu)化方案，分析了變壓器一二次側(cè)不同連接方式對PWM整流器控制的影響，給出了“一次側(cè)控制模式”和“二次側(cè)控制模式”兩種不同的PWM整流器

3、控制模式?；诙嘀鼗C波抵消機理，分析了多繞組變壓器二次側(cè)連接方式對諧波抵消效果的影響，并得出采用相同連接方式有利于諧波抵消的結(jié)論。
　　 其次，對基于器件級并聯(lián)的單變流器擴容技術(shù)進行研究。將器件級并聯(lián)分為IGBT直接并聯(lián)和智能功率模塊并聯(lián)兩個層面展開論述。分析了影響IGBT直接并聯(lián)均流效果的主要因素，并給出了相應(yīng)的解決措施。提出一種新的基于智能功率模塊并聯(lián)的單變流器擴容方案，并對其存在的動態(tài)環(huán)流問題進行了重點研究。在深入分析動

4、態(tài)環(huán)流產(chǎn)生機理及影響因素的基礎(chǔ)上，提出一種利用差模電抗抑制動態(tài)環(huán)流的解決方案，并借助仿真和實驗進行了驗證。
　　 第三，對PWM整流器多重化串并聯(lián)控制進行研究。介紹了PWM整流器基于dq旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系的數(shù)學(xué)模型和控制方法。分析了基于電壓源和電流源模型的串并聯(lián)控制方案的工作原理和優(yōu)缺點，提出了一種基于功率源模型的串并聯(lián)控制方案，解決了多變流器復(fù)雜系統(tǒng)的串并聯(lián)控制問題，并大大簡化了控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。
　　 第四，對新型能饋式牽引供電

5、的協(xié)調(diào)控制策略進行研究。分析了現(xiàn)有二極管整流機組的輸出特性，給出了PWM整流機組下垂特性的兩種實現(xiàn)方法--“減弱電壓環(huán)控制”和“輸出電流前饋控制”。建立了包含供電站、線路和列車的牽引供電系統(tǒng)簡化模型，給出了供電站優(yōu)化控制目標(biāo)，提出三種典型的協(xié)調(diào)控制策略，并對各自的工作機理及優(yōu)缺點進行了對比分析。搭建了基于二極管整流機組和PWM整流機組的新型能饋式牽引供電變流系統(tǒng)仿真模型，對三種典型的協(xié)調(diào)控制策略進行了仿真驗證。
　　 最后，搭建