检索结果-南通市图书馆

从列车运行能耗角度探讨逆变回馈装置节能效果

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铁道科学与工程学报 2020年第9期17卷 2381-2386页

作者：李由张浩卜立峰刘炜张戬吴拓剑西南交通大学电气工程学院四川成都611756 广州地铁集团有限公司广东广州510000

针对逆变回馈装置节能效果的评估问题,对安装有逆变回馈装置的广州地铁21号线进行测试,记录列车运行相关数据。分析不同逆变回馈装置启动电压下,在不同运行时段内车载制动电阻能耗占总再生制动能量的比例。从列车运行能耗的角度提出列... 详细信息

针对逆变回馈装置节能效果的评估问题,对安装有逆变回馈装置的广州地铁21号线进行测试,记录列车运行相关数据。分析不同逆变回馈装置启动电压下,在不同运行时段内车载制动电阻能耗占总再生制动能量的比例。从列车运行能耗的角度提出列车运行总节能量及系统级节能评估指标——再生制动能量利用变化率,评估指标只需要测量列车数据。研究结果表明:投入逆变回馈装置后,投入区间的再生制动能量利用率提高了45.45%,全线再生制动能量利用率提高了16.00%,全线全天列车运行节省电量可达5952.114 kWh,逆变回馈装置的节能效果较为显著。逆变回馈装置的启动电压对系统的节能效果也有较大影响,启动电压为1720 V与1770 V时,全线再生制动能量利用变化率相差14.11%。

关键词：城市轨道交通逆变回馈再生制动车载制动电阻节能指标

逆变回馈型再生制动滤波环节的改善和直流电容的选定

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电测与仪表 2015年第12期52卷 13-17页

作者：丁菊霞邓泽靖西南交通大学峨嵋山校区四川峨眉山614202 广州电力机车有限公司广州510850

逆变回馈型再生制动装置是目前研究较多的一种再生制动能量处理方案。为减小再生制动装置回馈电网的电流的谐波含量,针对逆变回馈型再生制动装置中的滤波环节进行了研究和改善,并对直流电容选定以及对整个系统的影响进行了分析。并通过M... 详细信息

逆变回馈型再生制动装置是目前研究较多的一种再生制动能量处理方案。为减小再生制动装置回馈电网的电流的谐波含量,针对逆变回馈型再生制动装置中的滤波环节进行了研究和改善,并对直流电容选定以及对整个系统的影响进行了分析。并通过Matlab对改善后的系统进行了仿真和验证,结果表明,LCL滤波器的滤波效果优于LC滤波器,同时对直流电容的选择也提供了一定的参考。

关键词：逆变回馈再生制动滤波环节直流电容

逆变回馈装置在城市轨道牵引供电系统中的建模与仿真

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逆变回馈装置在城市轨道牵引供电系统中的建模与仿真

作者：刘聪西南交通大学

学位级别：硕士

城市轨道逆变回馈装置的系统仿真成为牵引供电系统设计亟需解决的新问题。含逆变回馈的牵引供电系统建模与仿真,是完成相关牵引供电计算、逆变回馈装置的位置、容量优化和能量反馈效果评估等研究工作的基础。本文主要对含有逆变回馈装... 详细信息

城市轨道逆变回馈装置的系统仿真成为牵引供电系统设计亟需解决的新问题。含逆变回馈的牵引供电系统建模与仿真,是完成相关牵引供电计算、逆变回馈装置的位置、容量优化和能量反馈效果评估等研究工作的基础。本文主要对含有逆变回馈装置的城市轨道牵引供电系统交直流一体化计算进行研究,从系统建模与仿真层面为供电系统设计提供技术支持。本文首先介绍了城轨供电系统直流网络、交流电网各组成部分的建模方式,包括交流网络潮流计算等值网络,直流供电系统的牵引变电所、列车和牵引网络模型。分析交流网络计算和直流网络计算的求解原理和算法实现过程。在逆变回馈装置的建模部分,本文研究了可实现逆变回馈功能的两种牵引变电所换流器方案,即采用SCR晶闸管元件的三相有源逆变器电路和采用全控型开关器件的VSC电压源换流器电路,整理了各自的换流器回路模型、稳态功率模型,以及各自方案的运行控制方式。本文使用matlab作为编程工具,采用交替迭代方式实现了交直流一体化供电计算算法。针对安装有逆变回馈装置的牵引变电所,本文给出了基于电流流向判据的状态转换方法,实现了牵引变电所整流、关断、逆变的三种工作状态的闭环转换;并确定以VSC换流电路为主体的逆变回馈装置,在容量范围内选用恒直流电压、恒交流电压的运行控制策略组合。通过交直流一体化供电计算求解整个供电系统的潮流分布,分析再生制动能量经变电所逆变回馈至交流网络后再分配和利用的情况。最后在算法中实现了含有逆变回馈装置的交直流全网络动态仿真功能,并依据上海地铁4号线车辆能耗测试统计结果,在实测列车负荷数据和上海地铁4号线实际供电系统结构和参数基础上进行动态仿真。通过仿真评估了逆变回馈装置在不同启动电压和不同运行发车密度下,各变电所再生制动能量回馈利用的效果,分析了逆变回馈型再生制动能量利用方案的节能效果。

关键词：再生制动能量逆变回馈交直流一体化计算交替迭代状态转换动态仿真

城市轨道交通再生制动逆变回馈装置锁相技术研究

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城市轨道交通研究 2016年第2期19卷 46-49,64页

作者：陈自强严长辉朱刚阳张平军湖南恒信电气有限公司湘潭工程师411104

以PWM(脉宽调制)整流器为核心的逆变回馈型吸收装置,已逐渐成为城市轨道交通车辆再生制动能量吸收装置的主流。提出的基于双同步坐标系变换的软件锁相环(DDSRF-SPLL)相比传统的单同步坐标系软件锁相环(SSRF-SPLL),更能快速有效地提取三... 详细信息

以PWM(脉宽调制)整流器为核心的逆变回馈型吸收装置,已逐渐成为城市轨道交通车辆再生制动能量吸收装置的主流。提出的基于双同步坐标系变换的软件锁相环(DDSRF-SPLL)相比传统的单同步坐标系软件锁相环(SSRF-SPLL),更能快速有效地提取三相电压在三相不对称、三相畸变、单相或两相电压接地等情况下的电压相位、基波频率和正负序分量的大小,为逆变回馈型吸收装置提供有力的相位保障。仿真结果验证了所提方法的正确性与有效性。

关键词：城市轨道交通再生制动逆变回馈软件锁相环

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城市轨道交通逆变回馈式再生制动的研究

城市轨道交通逆变回馈式再生制动的研究

作者：周俊西南交通大学

学位级别：硕士

21世纪以来我国经济迅速发展,交通问题日益严重,城市轨道交通具有大运量、安全快速、舒适性好、清洁环保等特点,是各大城市解决交通问题的首要选择。但是城市轨道交通站间距较短,列车启动和制动频繁,可再生制动的牵引电机在列车制动时... 详细信息

21世纪以来我国经济迅速发展,交通问题日益严重,城市轨道交通具有大运量、安全快速、舒适性好、清洁环保等特点,是各大城市解决交通问题的首要选择。但是城市轨道交通站间距较短,列车启动和制动频繁,可再生制动的牵引电机在列车制动时会产生大量电能回馈到牵引网,并使牵引网电压升高。本文以再生制动能量利用和稳定牵引网电压为研究方向,建立了逆变回馈式再生制动吸收装置仿真模型,将电能回馈至380V低压交流电网。首先阐述了我国轨道交通发展背景及现状,对现有的再生制动能量利用方案及原理进行分析对比,结合目前国内外的研究现状,最终确定研究方案为逆变回馈式再生制动的研究。其次,分析了城市轨道交通牵引供电系统的组成结构和供电方式及等效模型,并在Matlab/Simulink中建立了基于延边三角形移相的24脉波整流电路仿真模型,分析多脉波整流电路输出电压和网侧电流谐波含量。然后,列举车辆常用制动方式并分析交流异步电机再生制动原理,由坐标变换及交流异步电机电磁转矩和磁链公式,建立电机SVPWM矢量控制仿真模型,模拟了列车牵引制动状态运行情况和牵引网电压变化情况,为回馈装置直流侧的输入提供数据支持。第四章考虑实际投入方案,根据牵引供电方式说明中压回馈及低压回馈方案的适用条件及优缺点;并根据列车制动特性曲线计算单车再生制动功率及电流大小,然后通过概率论分析计算变流器容量大小,确定装置回馈方案和容量及安放位置。提出外部电源或负载波动对直流接触网电压影响时回馈装置启动值的优化设计。最后,简述逆变回馈装置整体电路结构,分析主电路部分三相电压型全桥逆变器数学模型,对比分析L型、LCL型滤波器滤波效果,设计电感电容参数,并采用无源阻尼抑制谐振尖峰。控制电路采用基于坐标变换的电压外环电流内环及电网电压前馈解耦思路。为稳定牵引网压、提高系统响应和稳定性,对电压电流环PI参数、SVPWM调制和系统锁相环的设计开展了详细的分析。最终在Matlab/Simulink仿真平台得到了较理想的并网结果。

关键词：城市轨道交通再生制动电机矢量控制 SVPWM 逆变回馈

基于逆变回馈的地铁再生制动能量回收方案研究

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基于逆变回馈的地铁再生制动能量回收方案研究

作者：高博石家庄铁道大学

学位级别：硕士

城市交通是城市经济与社会发展的大动脉,必须保持其高效的运转功能。但是,受城市化进程过快和私家车数量增多的影响,目前国内一些中心城市在交通资源供需关系方面已失去应有的平衡。以地铁为代表的现代城市轨道交通,不仅可减缓城市的交... 详细信息

城市交通是城市经济与社会发展的大动脉,必须保持其高效的运转功能。但是,受城市化进程过快和私家车数量增多的影响,目前国内一些中心城市在交通资源供需关系方面已失去应有的平衡。以地铁为代表的现代城市轨道交通,不仅可减缓城市的交通压力,还可提升城市的整体形象。然而,地铁站间距离短和行车密度大的线路特性,决定了地铁车辆频繁在启动加速与制动减速之间切换,这样的特点使得地铁既消耗大量牵引电能又产生大量的再生制动能量。为了减缓再生电能对牵引供电系统的反向猛烈冲击,并切实解决再生电能的快速转移和综合利用问题,合理的设计再生制动能量吸收利用方案很有必要。首先对国内外现有的几种再生制动能量吸收应用方法,以及各方法优缺点进行分析和比较,确定了逆变回馈型再生制动能量利用的方案。根据石家庄地铁车辆的实际参数,建立基本阻力计算模型并分析车辆的制动特性,通过能量转换和平衡方程推导出再生能量计算方法,再利用实例解释再生制动能量的计算步骤,并验证计算结果的精确性,其中得到的相关参数,为论文后续设计逆变并网装置提供理论基础以及建模时参数设置的依据。然后对地铁牵引供电系统、地铁牵引传动系统的原理、结构、数学模型和基于SVPWM的矢量控制等进行了详细研究,在simulink中分别搭建了仿真模型,对同一供电区间内地铁单列车处于不同速度运行以及多列车同时运行的多种情况进行了仿真分析。然后根据前文的计算结果和仿真分析,设计了逆变回馈型再生制动能量吸收利用系统,对系统包含的DC/AC逆变器、LCL滤波器、PLL锁相环模块以及逆变器的SVPWM控制方法等进行了详细研究,并搭建了包括牵引供电系统、牵引传动系统以及逆变回馈系统的完整仿真模型,仿真分析了再生制动能量的产生以及吸收再利用的整个过程。最后利用中车永济电机厂生产的城轨交通实验平台进行多次试验,通过对采集到的大量实验数据进行分析,进一步验证设计的逆变回馈系统的合理性。

关键词：再生制动能量逆变回馈仿真模型

基于TOPSIS法的城市轨道交通逆变回馈装置的优化配置方案研究

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基于TOPSIS法的城市轨道交通逆变回馈装置的优化配置方案研究

作者：杨慧芳南京理工大学

学位级别：硕士

随着城市轨道交通的迅速发展,其牵引能耗与日俱增,而地铁列车制动频繁,产生的大部分制动能量被车载制动电阻消耗损失。为了减小系统能耗,降低运营成本,本文从提高再生制动能量利用率的角度出发,以逆变装置投资成本和系统节能率为优化目... 详细信息

随着城市轨道交通的迅速发展,其牵引能耗与日俱增,而地铁列车制动频繁,产生的大部分制动能量被车载制动电阻消耗损失。为了减小系统能耗,降低运营成本,本文从提高再生制动能量利用率的角度出发,以逆变装置投资成本和系统节能率为优化目标,研究了逆变回馈装置选址定容的优化方法,具体研究内容如下:本文分析了地铁列车运行过程,并结合列车牵引电机的牵引/制动特性,建立了列车动力学仿真计算模型,又对列车制动能量的产生和利用方案进行研究,并对逆变装置控制策略进行分析建模。分析了牵引变电所整流机组和逆变回馈装置的等效电路模型及工作特性,确定了整流机组和逆变回馈装置不同工作状态的转化条件及能量流动关系;建立了含逆变回馈装置的城市轨道交通直流牵引时变网络模型并进行潮流仿真计算,分析了逆变装置启动电压、整流机组空载电压及列车发车对数对系统节能率的影响。本文以逆变回馈前期投资成本和供电系统节能率为目标,以逆变回馈装置启动电压、逆变回馈装置容量、逆变回馈装置数量和上网开关最大电流为约束条件,建立逆变回馈装置多目标优化模型,设计了基于NSGA-Ⅱ算法(A fast and elitist multi-objective genetic algorithm)的逆变回馈装置优化配置算法和流程,再采用基于信息嫡的TOPSIS(Technique for Order Preference by Similarity to Ideal Solution)法选取算法最优解。以某地铁线路实际数据为例,通过上述模型及算法对该线路逆变回馈装置进行优化设计,仿真结果表明:该线路逆变回馈装置最优方案的投资成本为590万,供电系统节能率为15.3%,与全线安装逆变回馈装置相比,同等成本下系统节能率提高了26.2%。分析最优解集可发现随着系统中逆变装置投入成本的增加,系统节能率明显提高,但当逆变装置成本超过950万后,继续增加投资成本,对系统节能率的影响效果会减小;本文提出的优化模型及其求解方法可用于对实际逆变回馈装置的优化设计。

关键词：城市轨道交通再生制动能量逆变回馈 NSGA-Ⅱ 系统节能率

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基于逆变回馈的地铁再生制动能量吸收的研究

基于逆变回馈的地铁再生制动能量吸收的研究

作者：陈勇西南交通大学

学位级别：硕士

由于地铁站间距离较短,列车启动、制动频繁,大约40%左右的能量被浪费,可回收的制动能量相当可观。目前,国内地铁车辆普遍采用电阻式再生制动吸收装置,制动时产生的能量未被有效利用,被电阻以发热的形式消耗掉,存在能源浪费,并且电阻散... 详细信息

由于地铁站间距离较短,列车启动、制动频繁,大约40%左右的能量被浪费,可回收的制动能量相当可观。目前,国内地铁车辆普遍采用电阻式再生制动吸收装置,制动时产生的能量未被有效利用,被电阻以发热的形式消耗掉,存在能源浪费,并且电阻散发的热量会引起隧道内温度升高,加重空调和通风设施的负担,进一步造成能源浪费,同时存在车辆自重大等问题。逆变回馈型再生制动能量吸收装置将列车制动能量反馈回交流中压环网,供其他负载使用,达到节约能源、改善环境的目的,这符合国家节约能源的基本国策。随着国内关键技术的掌握,开发逆变回馈型再生制动能量吸收装置无论从技术上还是造价上已经具有可行性。因此,建立精确的仿真模型,研究基于逆变回馈的再生制动能量吸收装置,是十分必要的。本论文分析了城市轨道交通供电系统的整体构架及其数学模型、再生制动的原理及剩余能量的处理方式,讨论了目前地铁普遍使用的电阻耗能型再生制动能量处理方式,针对其存在的不足,提出了一种基于逆变回馈的再生制动能量吸收方案。它是将列车制动时产生的能量通过逆变回馈装置反馈回交流中压环网供其它负载使用,以达到节约能源、改善环境的目的。利用MATLAB/SIMULINK工具建立再生制动能量逆变回馈系统方案的仿真模型,研究了再生制动能量的吸收过程,其中列车用等效电流源模型。该仿真模型包括主电路和和控制电路两部分,控制电路采用SPWM控制策略及数字式比例积分PI调节控制来实现闭环控制,并为仿真模块进行参数计算及设置。然后,利用快速傅里叶变换工具（FFT）对仿真结果进行谐波含量分析。通过对仿真输出结果校验表明：再生制动能量逆变回馈装置的仿真模型输出电压、电流大小与理论计算值基本一致,其谐波含量符合国家标准要求。最后详细分析了逆变回馈装置的挂网试验方案及其保护功能配置,以确保该方案不会影响行车和系统的安全可靠运行

关键词：城市轨道交通牵引供电再生制动逆变回馈建模仿真

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城市轨道交通再生制动逆变回馈系统研究

城市轨道交通再生制动逆变回馈系统研究

作者：栾桂海西南交通大学

学位级别：硕士

目前城市轨道交通的牵引供电系统一般采用不可控的二极管整流器,实现能量由交流电网向直流牵引网单向流动。当机车到站制动时,机车上的电动机此时作发电机用,产生制动能量。这一部分能量除了被正在取流的机车利用外,剩余的则会导致直流... 详细信息

目前城市轨道交通的牵引供电系统一般采用不可控的二极管整流器,实现能量由交流电网向直流牵引网单向流动。当机车到站制动时,机车上的电动机此时作发电机用,产生制动能量。这一部分能量除了被正在取流的机车利用外,剩余的则会导致直流牵引网压升高。目前正在应用的解决办法有设置车载或地面制动电阻来吸收这部分能量,但是由于城市轨道交通的站间距离相对较短,所以机车的起动制动比较频繁,因此这些制动能量也是相当可观的。现阶段,由于普遍采用的是电阻制动,剩余的能量全部是由电阻消耗,这样不仅造成了再生制动能量的利用率低,还会增加散热通风系统的负担。此外,从节约能源的角度来说,城市轨道交通采用再生制动技术也是很有必要的。城市轨道交通再生制动能量利用的根本问题是供电系统采用不可逆整流器,本文针对以上情况提出一种再生制动逆变回馈式牵引供电系统,采用逆变回馈系统与现有不可控二极管整流器并联的结构方式。逆变回馈系统可以工作在整流、逆变两种工况下,既能实现将制动能量回馈给交流电网,也可以起到辅助整流器的作用,与现有的二极管整流器分担负荷。之后,讨论了再生制动逆变回馈式牵引供电系统的主电路拓扑结构,并分析了系统的工作原理。其次,建立了逆变回馈系统的数学模型,并进行了主电路参数设计、系统投切原则的探讨。为了实现逆变回馈装置能量双向流动,达到回馈制动能量及稳定直流侧网压的目的,给出了采用SVPWM调制,基于同步旋转坐标系PI电流控制的电压外环电流内环控制策略。最后,为了验证系统和控制策略的可行性,在Matlab/Simulink环境下搭建了系统仿真模型,对逆变回馈工况、由整流切换至逆变工况、辅助整流工况进行了建模和仿真。仿真结果表明所采用的控制策略可以实现对逆变回馈机组逆变、整流的快速、有效控制,系统可以起到反馈制动能量、稳定直流侧网压的作用,并且具有低谐波含量、高功率因数、动态响应快等特点。

关键词：城市轨道交通再生制动逆变回馈数学模型控制策略