基于周期控制的载波移相策略研究

为了抑制系统内部网侧四象限变流器产生的高频谐波,减小对电网的谐波污染,防止产生车网高频谐振,提出一种基于周期控制的载波移相策略及实现方法。针对同一列车多个牵引系统之间无同步线的情况,提供一种以网压过零点为参考,通过微调PWM载波周期,实现准确且稳定的校正载波移相角的方法。通过Matlab/Simulink仿真及混合动力动车组牵引系统运行实验,验证该载波移相策略的可行性及有效性,为工程实践提供指导。     

牵引变流器网侧电流低次谐波抑制的研究

分析了二次脉动电压产生的原因及对网侧电流的影响,提出采用陷波器和嵌入式奇次谐波重复控制器相结合的电压电流双闭环控制算法来抑制网侧电流的低次谐波。介绍了电流环嵌入式奇次谐波重复控制器的设计方法,通过提高基波及奇次谐波频率处增益,实现电流环无稳态误差控制来抑制网侧电流的奇次谐波,在电压外环中采用陷波器抑制直流侧的脉动电压对网侧电流的影响。最后通过Matlab仿真验证了该方案的有效性。     

一种考虑山区路段牵引网电压波动及谐波治理的车载储能型解决方案

针对高速铁路山区路段列车运行特性导致的牵引网电压出现抬升与降落及网侧谐波含量较高易引起牵引网谐振过电压的问题,提出一种基于车载储能系统的解决方案.首先提出考虑牵引网电压波动的车载储能系统拓扑,并根据储能系统SOC及列车实时功率对储能系统的工作状态进行划分.其次研究山区路段列车行车致使牵引网电压波动的机理,在此基础上分析储能系统对牵引网电压的补偿原理.进一步研究了基于车载储能系统的牵引网谐波电流治理方案,并根据控制目标研究储能系统中四象限变流器及双向DC/DC的控制策略.通过多工况下仿真测试,验证了所提拓扑及控制策略在山区路段出现的因列车运行特性引起的牵引网电压波动及牵引网谐波电流引起谐振过电压的治理效果.仿真结果表明,本文所提方案能有效抑制因列车工况引起的山区路段牵引网电压波动,并改善牵引网侧谐波电流,抑制谐振过电压的发生.     

城际动车组网侧谐振仿真分析与抑制

针对发生在城际动车组项目上的网侧谐振现象,文章通过对车网系统的原理分析,研究了谐振发生的原因,并对系统进行了建模仿真分析,提出了抑制谐波的方法。最后在仿真系统和车辆上进行了验证,取得了很好的谐振抑制效果。     

地铁列车在不同工况下的网侧电流谐波分析

建立了24脉波整流供电系统和牵引传动系统的联合仿真模型,基于Matlab/Simulink仿真软件实现了24脉波整流机组、三电平牵引逆变器和三相异步电机的联合仿真。介绍了24脉波整流供电系统的谐波特性,以及列车在起动、制动、加载等不同工况下的网侧电流谐波特性。仿真结果表明,在列车运行状态改变,甚至是突变时,网侧电流所受影响较大,谐波会随之增大,谐波受到负载大小和运行状态的改变程度等因素的影响;在再生制动工况下,谐波含量远高于其他牵引工况,而且以低次谐波为主。     

交直交传动方式下的车网低频振荡研究

如果牵引网电压持续低频率大幅度振荡,会影响机车或动车牵引系统网压的保护,导致变流器牵引封锁,影响列车正常运行。针对近年来我国多地发生牵引网电压的低频振荡现象,通过阻抗比判据和Bode图分析车网振荡主要影响因素,再根据计算机仿真验证车网振荡的影响因素,在不增加任何硬件电路的前提下,提出通过优化控制参数来抑制车网低频振荡的方法。通过半实物仿真研究,验证了该方法的可行性。     

地面谐波治理装置的研制及工程应用

提出了一种交流牵引网谐波治理地面方案,通过有源滤波装置和无源滤波装置分别滤除牵引网的低次和高次谐波电流,同时还兼有对牵引网进行无功功率补偿的功能。对利用该方案研制的地面谐波治理装置进行了测试和实际应用,结果表明:其治理牵引网谐波及无功功率效果良好,可有效消除车网谐振风险。     

某新型动车组网侧电流谐波特性测试分析

通过对某新型动车组运行实测跟踪,采用傅里叶法分析了该动车组的网侧电流谐波特性。根据电功率法计算了该动车组的牵引力,给出了其牵引特性曲线。结果表明,无论处于牵引工况还是制动工况,被测动车组网侧电流谐波含量较低,功率超过5MW时,网侧电流各次谐波含有率不超过1%,总谐波畸变率在3%以下,等效干扰电流在1.5A以下,功率因数在0.98以上。     

基于N次陷波器和比例谐振控制的整流器谐波抑制算法研究

为了抑制网侧电流低次谐波,首先对其产生机理及分布规律进行了推导,并在此基础上给出了基于N次陷波滤波器以及带谐波补偿的比例谐振控制器的电压电流双闭环谐波抑制算法。基于N次陷波滤波器的电压外环控制能有效滤除直流侧电压的纹波而不影响控制系统的动态性能;基于谐波补偿比例谐振控制的电流内环控制能实现对交流信号的无稳态误差控制,并能有效抑制网侧电流的3、5、7次等低次谐波。最后分别基于Matlab仿真软件和d SPACE+TMS320F2812半实物实验平台进行了仿真和试验验证,结果均验证了本控制算法的正确性和有效性。     

电气化铁路综合补偿器控制策略研究

为解决电气化铁路牵引供电系统中存在的负序、谐波与无功等电能质量问题,设计一套由三相三电平补偿器通过多绕组降压变压器并联构成的综合补偿器。根据综合补偿器的基本结构与工作原理,设计适用于牵引供电系统中有害电流的检测策略,提出基于正、负序双闭环控制与预测电流控制相结合的复合控制策略,以实现综合补偿器直流侧电压的稳定与负序、无功和谐波电流的实时补偿。通过仿真和试验验证综合补偿器及其电流检测、控制策略在解决牵引供电系统三相网侧的负序、谐波和无功等电能质量问题方面的可行性与优越性。补偿后,变电所网侧功率因数可达0.99以上,总谐波畸变率低于3%,电流三相不平衡度低于2%,为工程应用提供了有价值的参考。     

基于列车传动系统的24脉波整流供电系统仿真研究

建立了基于列车传动系统的24脉波整流供电系统仿真平台,对城轨24脉波供电整流机组移相原理进行分析和建模,将基于SVPWM三电平逆变器供电的矢量控制牵引传动系统作为负载,模拟仿真了在理想电源供电和24脉波供电时电机的运行情况。同时,对列车各种运行状态下电网的谐波和直流侧电压进行了分析。仿真结果表明,24脉波供电性能良好,联合仿真平台能有效地分析交流侧、直流侧及列车运行之间的相互影响。     

集成谐波阻尼功能的单相光伏发电系统

针对单相LC型并网逆变器与电网阻抗间可能发生的谐振现象进行了研究。为了提高公共连接点电压质量,抑制背景谐波电压在公共连接点的谐振放大,将阻性有源滤波器的功能引入光伏并网逆变器。集成谐波阻尼功能的单相光伏并网系统可有效抑制背景谐波电压的谐振放大,但交直流侧瞬时功率交换会导致直流侧电压出现高频纹波分量脉动。为此,通过引入低通滤波环节和优化电压电流环参数设计,达到了减少直流侧电压纹波对电流环控制影响的目的。理论分析和仿真结果验证该方案的有效性。     

一种基于策略梯度强化学习的列车智能控制方法

近年来,我国已初步建成巨大的城市轨道交通和高速铁路网络,逐步开始走向提升整体运营效率的新阶段。城市轨道交通系统的大规模和高密度运营,使得系统能耗急剧增长。现有的自动驾驶控制方法基于已有的模型,能够完成在正常场景下的自动驾驶。基于现有列车自动驾驶技术的控制原理和优秀司机的驾驶经验,提出一种列车智能控制方法,以减小列车的牵引能耗。首先,建立列车控制专家系统,能满足乘客舒适度要求;在此基础上,利用神经网络作为列车驾驶控制器,设计了一种基于策略的强化学习算法,优化神经网络的参数,以适应变化的运营场景。基于地铁现场运行数据仿真结果表明,该智能算法比现有算法具有更好地节能效果和准时性。     

交直流机车混跑牵引网谐波特性仿真研究

随着电气化铁路的快速发展和电力机车的更新换代,交直电力机车与交直交动车组混跑引起的牵引网谐波问题越发严峻。为分析多车混跑线路谐波传输特性,以现阶段运行最多的交直机车SS6B和交直交动车组CRH2为例,利用Matlab/Simulink仿真软件建立车网联合仿真模型。通过对SS6B电力机车和CRH2动车组谐波特性的仿真分析,验证模型的正确性。在车网联合仿真模型的基础上,分别针对不同牵引网长度、不同机车位置及机车工况变化3种情况下的牵引网谐波特性进行分析。该研究结果表明联合仿真模型能精确反映交直流机车混跑对牵引网谐波的影响。     

基于替代图的列车运行实时预测调度

对目前国内外列车运行优化调度的研究现状和方法进行了分析,进而结合替代图模型提出了一种基于预测控制机理的列车运行实时预测调度策略(RTPS).针对一个小型铁路网络,研究并验证了仿真平台对列车运行动态特性描述的功能.针对一个大型的荷兰铁路网络进行仿真.仿真结果表明,所提出的算法优于目前文献中的先到先服务(FCFS)、先离开先服务(FLFS)和避免最大当前代价(AMCC)的算法.本文所提出的调度算法可以为调度员提供更加优化的冲突决策方案.     

机车自动驾驶系统模式切换策略研究

受铁路基础装备技术和国内复杂运用环境限制,机车自动驾驶系统仍需在有人值守的情况下工作,所以应有完善的自动驾驶系统模式切换策略来界定值守人员和自动驾驶的权限边界。以机车运行安全为原则,基于列车纵向动力学分析动态切换时列车的平稳性,阐述了机车自动驾驶系统的模式切换策略,该策略已经运用于机车自动驾驶实际应用中。大量实践案例证明,提出的机车自动驾驶模式切换策略能够有效保证机车控制权模式切换过程中列车的安全、平稳运行,取得了良好的运行效果。     

旅客列车开行方案的双层规划模型和算法

在既有旅客列车开行方案研究的基础上,基于客运专线和高速铁路建设路网发展规划,分析旅客列车开行方案的相关费用和优化目标,均衡考虑企业利益和旅客需求,将列车开行方案与旅客换乘方案结合起来,以客流在铁路换乘网络上的分配作为下层规划,建立旅客列车开行方案优化的双层规划模型。通过抽象归纳制定开行方案的经验,将开行方案优化与客运径路确定、旅客列车换乘网络设计、旅客换乘的客流分配、旅客列车停站优化、旅客列车开行方案的评价指标分析等相关子问题结合起来,设计基于模拟退火算法求解的优化算法。根据优化模型和求解算法,开发铁路旅客列车开行方案优化系统,对某客运专线的开行方案实例进行测算,结果表明,该系统具有良好的优化质量和运算效率。     

城市轨道交通列车节能控制策略研究

以广州地铁信号系统所控制的列车为例,根据城轨列车运行过程中的受力情况构建单列车的运动方程,依据单列车的运动方程构造哈密尔顿函数、共轭函数、互补松弛函数,研究了列车运行过程的数学模型和模型成立的条件。由此得出单列车运行过程中的最节能控制策略。针对最快速度列车运行控制策略和最节能列车运行控制策略,分别在列车运行仿真环境和广州7号线进行了对比实验,结果表明,最节能列车控制策略能够减少能量消耗14.8%,同时,显著提高列车运行平稳性。     

建立在信号系统上的牵引供电实时模拟系统

一个建立在信号系统之上的多车运行实时模拟系统可以优化和确定列车最小运行间隔,在预定的时刻表、发车间隔、线路条件、列车性质下,对全线的列车运行情况进行虚拟仿真模拟;同时在该系统中嵌入供电模块,可以实时再现列车、牵引网、供电臂、变电所的电压及电流情况,并就网压变化对列车运行的影响进行模拟分析。因此,该系统将成为铁路运营及牵引供电系统设计有利的计算机辅助设计工具。