地铁再生电能利用新方案试验与仿真研究

作     者：代静 

作者单位：西南交通大学 

学位级别：硕士

导师姓名：李群湛

授予年度：2018年

学科分类：08[工学] 0814[工学-土木工程] 082301[工学-道路与铁道工程] 0823[工学-交通运输工程] 

主      题：地铁 再生电能 逆变回馈 电流型辨识方法 试验系统 

摘      要：随着经济的发展和城市化进程的加快,我国城市轨道交通事业正处于飞速发展时期。为响应国家节能减排和可持续发展的号召,解决列车频繁制动造成的再生电能浪费问题,近年来地铁再生电能利用技术已成为专家学者的研究重点。现有三种地铁再生电能利用方式中,逆变回馈方式在节能效果、技术成熟度及经济性方面有较大优势,因此,本文以逆变回馈方式为对象展开对地铁再生电能利用的研究。本文首先介绍地铁再生电能利用的研究背景和意义,总结对比现有三种再生电能吸收装置的应用现状及优缺点,选取逆变回馈方式作为研究对象。其次,对牵引供电系统核心部分整流机组的原理及特性进行分析,通过MATLAB/Simulink仿真得出24脉波整流机组对降低电网谐波污染、提高供电质量效果显著。根据逆变回馈方式并网电压等级的不同,分析中压和低压逆变回馈方案的特点及其适用的外部电源供电方式。然后,设计逆变回馈装置主电路和控制电路。采用LCL滤波的三相桥式逆变器结构和基于前馈解耦的电压电流双闭环控制策略。在MATLAB/Simulink仿真平台中搭建逆变回馈装置模型,仿真结果验证了电压外环控制对直流侧电压的稳压效果良好,电流内环控制使交流侧并网处电流谐波含量、功率因数均符合国家标准。最后,分析现有逆变回馈装置投入电压型判定方法在供电系统交流侧电压波动情况下产生的误判,为避免逆变回馈装置误动作,介绍电流型再生电能反馈辨识方法的原理。设计主要包含整流器、两台变流器的再生电能利用试验系统结构,通过MATLAB/Simulink仿真验证了两台变流器并联运行模拟列车再生制动和逆变回馈过程的可行性,并完成试验实物平台的搭建。提出以实际列车负荷过程检验逆变回馈装置的性能,以期替代现场试运行。设计电流型控制方案,试验结果表明试验系统结构能可靠地模拟列车典型工况,并在电流型控制方法下有效地回馈再生电能。