城市軌道交通再生制動能量回饋系統(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行站間距離相對較短，列車啟動、制動頻繁，在列車制動時會產(chǎn)生制動能量。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能量還會引起直流牽引網(wǎng)壓的升高，影響列車安全穩(wěn)定運行。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)定運行和節(jié)省電能。論文從以下幾個方面展開：
　　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行所需要的一切外部條件進而引出列車在制動時的供電系統(tǒng)運行狀況，為解決再生制動能量的問題提供了方向和條件。
　　其次，分析列車的制動方式，主要以電制動為主進行

3、分析。從列車再生制動原理來進行闡述，主要以列車在直流牽引電機和交流牽引電機兩種典型的制動系統(tǒng)下的再生制動原理分析為主。以交流電機牽引的列車制動為例進行再生能量的分析，以動力學(xué)角度和再生制動特性曲線從理論上分析計算出兩站間單列車在不同制動初速度的制動能量大小。根據(jù)當(dāng)前對再生制動能量處理的三種方案耗能型、儲能型、能饋型進行對比分析，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)進行設(shè)計，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進行脈寬調(diào)制來輸出主變流