用于城市軌道交通的新型能量回饋牽引整流系統(tǒng)的研究.pdf

1、可持續(xù)發(fā)展的城市交通系統(tǒng)，是集土地資源、能源、環(huán)境、居住出行等友好交通模式為一體的城市綜合交通系統(tǒng)。城市軌道交通（簡(jiǎn)稱城軌交通），作為一種低能耗、低污染、高效率的運(yùn)輸方式，在世界各國(guó)的大中型城市都得到了廣泛的應(yīng)用。
　　 目前的城軌交通供電模式存在兩個(gè)問(wèn)題。第一個(gè)問(wèn)題是無(wú)法有效利用制動(dòng)能量。第二個(gè)問(wèn)題是，由于目前城軌交通中主要有晶閘管和二極管兩種整流方式，這樣的整流方式等于向電網(wǎng)注入了大量諧波和無(wú)功功率，會(huì)引起網(wǎng)側(cè)電流畸變，甚至

2、嚴(yán)重影響電力系統(tǒng)的電能質(zhì)量。
　　 本論文提出了一種用于城軌交通的新型能量回饋牽引整流系統(tǒng)。在現(xiàn)有晶閘管、二極管整流的基礎(chǔ)上并聯(lián)上小容量的四象限變流器。該變流器有能量回饋和有源濾波兩種運(yùn)行模式。當(dāng)有制動(dòng)能量需要回饋時(shí)，四象限變流器工作在逆變模式，將電能逆變回電網(wǎng)，并可保持網(wǎng)側(cè)功率因數(shù)接近-1;其他時(shí)間則作為有源濾波器，改善電網(wǎng)的諧波和功率因數(shù)特性。
　　 以該整流系統(tǒng)為研究目的，本文首先詳細(xì)介紹了四象限變流器的數(shù)學(xué)模型、

3、參數(shù)設(shè)計(jì)原理、電流控制技術(shù)和網(wǎng)側(cè)電流優(yōu)化技術(shù)。并對(duì)參數(shù)設(shè)計(jì)部分，兩種電流控制技術(shù)，兩種電流優(yōu)化技術(shù)進(jìn)行了仿真驗(yàn)證。同時(shí)還實(shí)現(xiàn)了變流器仿真的四象限運(yùn)行。其次，本文還詳細(xì)介紹了有源濾波器的諧波提取原理和電流控制原理，并對(duì)單臺(tái)有源濾波器的各種不同工況、有源濾波器與12/24脈波整流器的配合運(yùn)行工況和有源濾波器的多重化工況進(jìn)行了仿真驗(yàn)證。
　　 基于前文的理論介紹和仿真研究，本文構(gòu)建了新型能量回饋牽引整流系統(tǒng)的仿真模型。利用這個(gè)模型進(jìn)行

4、了能量回饋、有源濾波和模式切換的仿真分析。同時(shí)還給出了四象限變流器容量問(wèn)題的分析與仿真。
　　 在理論研究和仿真驗(yàn)證的基礎(chǔ)上，本文進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的硬、軟件設(shè)計(jì)，并搭建了新型能量回饋牽引整流系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。在此平臺(tái)的基礎(chǔ)上，對(duì)四象限變流器和有源濾波器的各種模式進(jìn)行了較為詳細(xì)的實(shí)驗(yàn)和結(jié)果分析。并最終實(shí)現(xiàn)了能量回饋與有源濾波兩種運(yùn)行模式的切換。實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了本文對(duì)于四象限變流器和有源濾波器的研究和分析的正確性。同時(shí)也證明了在城軌供電系