高速动车组再生制动控制系统的研究与仿真

研究目的:制动控制是高速动车组安全运行的关键技术之一,也是动车组牵引传动系统的重要组成部分。高速动车组的制动系统采用再生制动和电气指令式空气制动相结合的方式。在所有制动方式中,再生制动是唯一一种向电网回馈能量的方式,日益成为交流传动动车组的首选制动方式。如何实现牵引、制动、恒速、惰行等不同控制方式之间的平滑切换、回馈电网的单位功率因数控制是再生制动控制系统的核心技术。本文以CRH2型动车组为研究对象,对动车组再生制动关键技术进行研究,研究成果对高速动车组牵引变流关键技术的消化、吸收、再创新具有一定参考价值。研究结论:(1)设计出一种基于双滞环调节的恒速控制器,实现动车组在0～250 km/h范围内任意速度下稳定运行。(2)仿真系统在动车组制动时能够实现能量的回馈和电网的单位功率因数控制,且可以按照特性曲线发出再生制动力指令,满足动车组运行要求。     

CRH3型动车组司机控制器牵引手柄优化设计

介绍CRH3型动车组司机控制器和司机控制器牵引手柄的结构,针对牵引手柄在使用及维修过程中极易出现卡滞、卡死和无法拆卸等问题,提出优化方案。优化后的CRH3型动车组司机控制器牵引手柄经过测试验证,功能良好,可批量应用于CRH3型动车组司机控制器的改造。     

高速动车组牵引传动控制系统仿真研究

以CRH380A型动车组为研究对象,阐述了牵引传动系统的工作原理,探讨了脉冲整流器的瞬态电流控制策略和三电平逆变器的空间矢量脉宽调制技术。着重分析了转子磁场定向间接矢量控制和牵引传动控制系统的工作原理。根据CRH380A型动车组实际设计参数,构建了牵引传动控制系统的MATLAB仿真模型,分析了该模型在牵引工况、再生制动工况和不同运行速度下的电机输出转矩和定子相电流波形。仿真结果表明,所建的恒速控制模块能够实现动车组在牵引恒速、惰行和再生制动恒速等不同运行状态间的平滑切换;牵引传动控制系统仿真模型能够实现动车组在牵引和再生制动工况下的稳定运行,达到了预期目标。     

CRH5动车组牵引脉冲整流器自适应优化控制方法研究

针对CRH5动车组牵引主回路脉冲整流器在牵引网压波动下的稳定性问题,提出一种基于自抗扰算法的参数自适应优化控制策略。在CRH5动车组牵引脉冲整流器现采用的dq双环控制结构基础上,针对电流内环采用最速综合fal函数实现控制响应及控制量大小随误差变化自适应调整,基于状态空间方程构建一阶线性自抗扰电压外环控制器以实现对系统扰动的观测及跟踪。由此改善控制器对外部扰动的估计及补偿能力,增强控制器对车网耦合特性变化的适应能力。通过Matlab/Simulink仿真对比分析了基于PID控制和基于参数自适应优化控制的dq电流控制器性能,仿真结果表明,基于参数自适应的dq电流优化控制策略下的整流器直流侧输出电压在启动过程中超调量更小,且在应对网压波动时输出电压波动恢复后的稳态误差小于指标值的1/6,抗干扰能力更强。为进一步验证该控制器应对网压低频振荡的抗扰动效果,在RT-LAB半实物实验平台上搭建动车组-牵引网级联耦合模型对比分析2种控制策略下的牵引网网压波形。结果表明：基于参数自适应的dq电流优化控制更能适应多列动车组同时接入而引发的扰动,抑制牵引网网压大幅度振荡;fal电流环的参数自适应特性能改善控...     

接触网网压波动下动车组恒速控制策略的仿真研究

动车组运行时,接触网网压会在一定范围内波动.为使动车组在接触网网压波动范围内实现在0～250km/h范围内任意速度下稳定运行而引入了一种恒速控制策略.此恒速控制策略通过牵引控制与恒速控制之间平滑过渡,防止在不同控制方式之间切换时引起较大的转矩和电流波动.仿真模型采用直接转子磁场定向控制系统,牵引整流器采用正弦脉宽调制控制的带中点箝位二极管的三电平拓扑结构,牵引逆变器采用空间电压矢量控制的带中点箝位二极管的三电平拓扑结构,仿真结果验证系统具有良好的动、静态特性,并能够很好的实现接触网网压波动下动车组恒速控制.     

CRH1型动车组牵引系统的仿真研究

CRH1型动车组是中国高速动车组的重要组成部分。对CRH1型动车组牵引系统进行仿真研究,对我国高速铁路的发展有着及其重要的意义。介绍了CRH1动车组牵引系统的基本概况,重点介绍了网侧变流器和矢量控制系统的数学模型。利用仿真软件MATLAB/SIMULINK中的电气系统模块,构建了CRH1型动车组牵引系统的仿真模型,并对其牵引特性进行仿真试验。仿真结果基本符合CRH1型动车组真车试验结果。     

基于三态滞环控制的电气化铁路电能质量治理装置

针对电气化铁路造成的电网无功、负序、谐波等电能质量问题,提出一种基于三态滞环调制方法的电能质量治理装置。文章基于平衡牵引变压器,通过对该调节器的基本结构和补偿原理的详细分析,提出装置的系统控制策略和三态滞环电流调制方法。PSCAD/EMTDC仿真和样机试验结果表明:三态滞环调制方法具有响应速度快、等效开关频率高、电流脉动小等优势,调节器能很好地解决牵引变电所电能质量问题。     

中国铁道科学研究院2013年度科技成果简介(续二)

<正>9 CRH3型动车组自主化牵引变流器及辅助变流器在保证CRH3型动车组技术体系和牵引变流器及辅助变流器质量标准不变的前提下,以完全自主化、接口一致性、性能一致性、功能一致性为原则,采用仿真计算和试验相结合的方法,开展牵引变流器和辅助变流器的自主设计、研制,实现对原型车牵引变流器和辅助变流器的自主替代。自主研制的CRH3型动车组牵引变流器和辅助变流器通过了铁道部产品     

CRH3优化项目牵引电机通风道结构设计与分析

为保证运行中的动车组牵引电机散热正常,目前采用的方式为强迫风冷,即通过牵引电机通风道实现将牵引电机通风机新风送入牵引电机进风口.针对CRH3优化项目中牵引电机通风道,利用STAR-CCM+仿真软件,对两种方案风道模型内部空气流动情况、风量分配均匀性问题进行了分析.     

CRH_3型动车组牵引电机矢量控制策略研究与仿真

为了研究矢量控制技术在高速动车组中的应用,以CRH_3型动车组牵引电机为研究对象,分析其牵引、制动特性,阐述了转子磁场定向矢量控制的基本原理,建立了CRH_3型动车组牵引电机转子磁场定向间接矢量控制系统。并利用MATLAB建立了CRH_3牵引电机矢量控制系统的仿真模型,对牵引、制动工况进行了仿真分析。仿真的结果表明,搭建的模型正确,CRH_3型动车组静、动态性能均较好,从而验证了CRH_3型动车组牵引电机采用矢量控制策略的正确性与有效性。     

CRH1A动车组牵引系统参数计算与分析

介绍了CRH1A动车组牵引系统的基本结构,根据整车性能的基本指标对牵引系统的参数匹配进行分析和计算;通过对整车进行牵引计算确定牵引电机的轮周牵引功率,进而对牵引变流器、牵引变压器、网侧变流器的参数进行计算。验证了CRH1A型动车组牵引系统满足总体技术指标。     

CRH3型高速动车组牵引变流器冷却系统试验研究

为验证动车组高速运行时牵引变流器的冷却系统能否满足散热需求,设计并构建了牵引系统热容量测试平台,利用该平台对CRH3型动车组牵引变流器冷却系统进行了地面测试,验证了装置的可靠性,并在武广客运专线进行了CRH3型动车组牵引系统热容量的动态测试研究,测试结果表明该牵引变流器的冷却系统能够满足动车组在高速运行时的冷却性能需求。     

基于实测数据的CRH380AL动车组电气负荷特性分析

近年来CRH系列动车组大量投入高速铁路,其功率因数、谐波含量等方面的电气特性与传统交一直型机车有较大区别。简要分析了CRH380AL动车组的电气原理,根据实测数据,并利用曲线拟合的方法,主要对该车型功率因数和网侧电流谐波含量进行分析。这些基础工作对分析该系列车型运用性能及牵引供电系统电能质量具有一定的参考价值。     

CRH380B(TX)动车组保护接地方案设计

介绍了动车组设置接地的重要意义,简述CRH380B(TX)动车组牵引系统主回路结构形式,通过对CRH_(3C)动车组接地系统结构分析,并结合其他车型接地特点,提出了新的接地方案,经线路试验验证,数据表明CRH380B(TX)动车组保护接地方案技术可行。     

动车组中央控制单元冗余切换不降弓功能的研究

为解决CRH5型动车组中央控制单元冗余切换过程中受电弓不能保持升弓状态的问题,对CRH5型动车组中央控制单元冗余切换和受电弓控制原理进行深入研究,分析中央控制单元冗余切换过程中受电弓不能保持升弓状态原因,提出了中央控制单元冗余切换不降弓的优化策略。大量现车试验证明,该优化策略能够实现中央控制单元冗余切换不降弓的功能,保证动车组运用的可靠性和稳定性。     

回转质量系数对高速列车牵引电算的影响

高速铁路电动车组在列车编组方式、牵引及制动性能、列车运行控制模式等方面与普速铁路旅客列车有着较大区别。本文以高速动车组列车牵引计算特点分析为基础,从回转质量系数因素阐述了高速列车牵引计算指标参数的影响,并推导了基于回转质量系数的高速列车加速度、运行时分、加速距离及制动距离等指标国际单位制表达式,最后以CRH3型动车组及京津城际铁路线路纵断面为依据,进行模拟计算分析得出回转质量系数对牵引计算指标的影响规律。     

CRH3与CRH5型动车组中压供电方式对比分析

介绍了CRH3与CRH5型动车组车辆在各种情况下的中压分配情况,分别分析了CRH3、CRH5型动车组的中压供电方式及其控制条件和逻辑关系,对比分析了CRH3、CRH5型动车组中压供电的优缺点。供电技术的不断提升,使CRH3、CRH5型动车组的供电更加可靠、安全和稳定,同时也推动了高速列车技术的发展,使旅客乘坐更加舒适。     

地面水冷却循环装置的研制

依据CRH3高速动车组牵引变流器冷却循环系统技术指标,研制的地面水冷却循环装置主要由板式换热器、内循环系统、外循环系统和电控柜构成。经选型计算,采用德国萨莫威孚TL90 KCCL型板式换热器,共17片不锈钢板片,板片总面积为4.1 m2,传热功率为209.9 kW;内侧和外侧循环泵分别选用格兰富TP50—190/2型水泵和凯泉KQL65/110—2.2—2型水泵;冷却塔选用GBNL—3/20T型冷却塔;选用西门子SKB62型电动液压阀门执行器,与配置的西门子VVF45.50型调节阀构成冷却液流量调节器;选用可编程的西门子ACX32型控制器;构建了远程监控系统。该装置已应用于CRH3和CRH350牵引变流器机组出厂例行的试验和型式试验。