城市轨道交通列车再生制动能量利用系统方案对比分析

城市轨道交通列车再生制动能量利用系统包括再生制动能量回馈系统、再生制动能量储存系统和混合型再生制动能量利用系统。回馈型系统可实现交流电网与直流母线的能量双向流动;储能型系统是将列车多余制动能量存储到储能单元中,起动时再将能量释放出来供列车使用,储能元件有超级电容、蓄电池及飞轮;混合型系统是回馈型和储能型的组合,其功能及性能兼具2种系统的特点。3种系统方案各有特点,均可实现列车制动能量回馈利用,减少电网能耗,不仅在节能环保方面有重要意义,对于整个城市轨道交通行业降低运营成本将具有重大影响。     

直流与脉流牵引电机结构与制修要求(续) 第六讲 牵引电机的换向与改进换向的措施(续)

详细列举了牵引电机型式试验、例行试验及研究性试验所需进行的各试验项目,分别介绍了电阻直接消耗法和回馈法两种电机试验线路,并分析其各自的优缺点和试验时应注意的事项。采用回馈法进行了牵引电机的换向试验。     

直流母线支撑电容纹波电流研究

直流母线支撑电容的纹波电流是影响变流器产品寿命的关键因素之一。为了节约能源、扩充容量、优化设计等,工业生产时通常采用多个电机共用一条直流母线的结构。文章分析了变流器直流母线的理想纹波电流的形成机理,研究了共直流母线谐振对电容纹波电流的影响,提出了抑制纹波电流的方法,并通过仿真验证了分析结论的正确性。     

异步电机参数辨识系统研究

在异步电机矢量控制系统中,电机参数的准确性对电机的控制效果有着重要的影响。采用传统的异步电机辨识方法,结合DSP芯片和变频器自身的性能,研制了异步电机参数辨识系统。系统对直流、堵转、空载3个实验进行整合,运用最小二乘法、PI控制、SVPWM技术、离散傅里叶变换等方法,准确地测得电机的定转子电阻、定转子漏感、励磁电感等电机参数。该方法简单,操作简便,用时短,易于实现,准确度高,与已有的矢量控制参数对比,可以证实其参数的准确性。     

城轨列车再生制动能量回馈系统研究

为了对城轨列车再生制动能量回馈系统的功能及系统可靠性进行验证,阐述了能馈变流器数学模型、双闭环控制策略及SVPWM调制模式,进行仿真及现场带车试验。仿真及试验结果表明:该方案能够很好地稳定直流母线电压,保证车辆的安全运行,能可靠、稳定地实现制动能量回馈功能,回馈的交流电能质量良好。     

直线感应电机牵引互馈试验台控制策略研究

在分析直线感应电机动态数学模型的基础上,研究一种新型的能量互馈式直线牵引传动试验系统.主要讨论该系统的构成及运行原理.直线牵引传动试验系统由两台直线感应电机组成,一台作为电动机,另一台作为发电机.系统用于模拟牵引电动机的负载特性,并能将电动机输出的机械能通过发电机转变为电能送回到直流母线.该系统具有高效节能、控制灵活等优点.在分析互馈双电机推力平衡关系的基础上,提出基于矢量控制的互馈双电机联合控制策略,研究牵引电机侧速度调节和负载侧推力模拟的方法.仿真和试验结果都表明,采用互馈双电机联合控制策略的直线感应电机牵引互馈系统具有良好的稳态性能和动态调节能力,验证了所提方案的正确性.     

新型轨道交通再生制动能量吸收装置研究

城市轨道交通具有站间距离短、车辆运行密度高等特点,列车在频繁的起动与制动过程中会产生数量可观的制动能量。目前再生制动能量回收较多采用电阻吸收或逆变回馈加电阻的形式,能量回收率和利用率都较低。根据逆变回馈和电容储能的特点,组成逆变+储能的新型再生制动能量吸收装置:直流母线制动电能通过逆变器接入400 V车站低压配电系统,超级电容通过DC/DC双向变换器并联在直流母线上,较平稳的制动功率直接经逆变器给车站负荷供电,较大的尖峰功率由超级电容吸收,再供负荷或车辆起动加速用。根据列车的制动特性,以某地铁线路实际数据为例,计算了列车实际的制动功率和能量,给出了逆变器和储能的功率及容量配置方案。所提方案能够完全吸收利用再生制动能量,且所需储能容量较小。     

牵引电动机的效率测定

效率测定是牵引电动机的型式试验主要项目之一。在TB1449-82“机车用直流电机基本技术条件”中规定,可采用损耗分析法、回馈法和直接测量输入和输出功率法来确定电机的直流效率。那么究竟什么场合最宜采用哪种方法?这几种方法各有什么特点,准确性如何?同一台电机采用不同方法测定的效率有多大差异,如何解释这些差异?怎样才能使效率测定完成得既快又准确? 下面根据我们对几种电机、采用不同方法所作的效率试验,通过大量实测数据的分析比     

城轨供电双线圈接入式中压能馈系统研究

城市轨道交通车辆再生制动能量的有效吸收利用是牵引供电技术发展的一个重要课题。本文提出了一种新型城轨供电双线圈接入式中压能馈系统,逆变回馈装置从整流变压器1 180 V侧双线圈接入供电系统,制动能量通过整流变压器回馈到35 k V中压电网,从而实现节能效果。本文主要从能馈型再生制动装置方案设计出发,着重介绍了系统的数学模型、控制策略及控制逻辑等内容。为验证方案可靠有效,利用Matlab/Simulink仿真平台搭建仿真模型,重点对共用整流变压器方案时1.8 MW间歇循环峰值时直流母线电压波形,整流支路电流波形,能馈系统回馈效率,交流侧AC 35 k V相电压、相电流、功率因数及谐波这几个方面进行分析。仿真结果表明:该方案能可靠稳定的实现能量回馈功能,能馈过程中各性能指标良好,对整流机组的正常运行没有影响。     

逆变回馈型再生制动能量吸收装置系统的控制

在牵引变电所的直流母线上设置各种再生制动能量吸收装置的核心是其控制系统,本文采用逆变回馈型方案,阐述了基于单片机一单片机硬件结构的系统控制原理,详细说明了ARM9和DSP芯片的各接口功能,并给出了谐波抑制措施。     

基于导抗变换的DC／DC变换器的研究

分布式电源系统应用的普及推广以及电池供电移动式电子设备的飞速发展，对其电源系统的DC／DC电源模块的需求越来越大，对其性能要求也越来越高。文章提出一种基于导抗变换器的单相全桥DC／DC变换器的主电路拓扑结构。详细分析了该主电路的工作原理及控制策略，并通过仿真验证了本方案的正确性、可行性和优越性。     

内燃机车中间直流电压的选择与变流系统标准化设计

针对我国交流传动内燃机车电传动系统的设计要求，分析了中间直流电压对电传动系统的影响，探讨了中间直流电压的选择及变流系统标准化，系统化设计思想，提出了选择1500V和2600V作为中间直流电压设计标准的建议，在此基础上计算出各种机车功率范围的几种标准化牵引变流器的主要参数。     

超级电容在地铁制动能量回收中的应用研究

针对机车启动、制动对直流母线电压的影响,提出一种基于超级电容的储能装置,该装置通过双向DC-DC变换器为列车提供牵引或者吸收再生制动过程的暂态能量,分析了超级电容储能系统充放电控制策略,搭建了一个750V直流电气化铁路仿真平台,仿真结果验证了超级电容储能系统能够维持直流母线电压稳定,有效地防止城市轨道交通供电系统中电力负荷波动和避免再生制动能量的浪费。     

市域快轨双制式供电的牵引主回路及高压设备研究

市域快轨双制式供电能有效连接城市轨道交通和干线铁路体系,充分发挥交、直流供电系统各自的优点,在市郊区域有较大的优势和发展前景。首先根据交、直流供电系统的特点,提出整合交、直流供电车载牵引系统方案;然后介绍主电路的配置、受电弓,以及高压检测、保护装置等器件本身针对双制式供电进行的适应性更改;其次,具体介绍牵引变流器中四象限整流器,中间直流环节,逆变器和滤波电抗器的优选方案,辅助逆变器的布置、变压器隔离的方案和变流器冷却方式的选择;最后,提出对牵引电机在冷却方式、功率、质量和外形尺寸方面的基本需求。     

基于三重化DC／DC变换器的光伏直流微网控制研究

以带有蓄电池单元的独立光伏发电直流微网为研究对象,采用一种三重化DC／DC模块作为接口变换器,提出电压外环、电流内环的双闭环来控制接口变换器。仿真与实验结果表明,三重化DC／DC模块能有效地减小电流纹渡和电流谐波,实现光伏阵列最大功率点的跟踪以及蓄电池单元能量双向流动,稳定了直流母线电压。     

大功率变流技术与应用(五)——PWM开关模式直-直变流器

直-直变流器巳广泛用于计算机、电子装置、直流电传动和新能源中.太阳能发电、燃料电池本身只能输出较小的直流电压,其输出特性随负载变化大,因此需通过直-直变流器进行调节.多年来,随着电力电子器件和控制技术的发展,以追求紧凑、高性能、低损耗为目标,促使直-直变流器的电路拓扑、功能优化不断取得新的进步.基本电路通过重构、组合产生了各种新的变流器类型.与此同时,PWM开关模式直一直变流器的建模、软开关及各种现代控制技术的研究成果及移植应用,使得直-直变流器技术及其应用前景更加值得关注.     

大功率变流技术与应用（五）——PWM开关模式直-直变流器

直-直变流器已广泛用于计算机、电子装置、直流电传动和新能源中。太阳能发电、燃料电池本身只能输出较小的直流电压，其输出特性随负载变化大，因此需通过直．直变流器进行调节。多年来，随着电力电子器件和控制技术的发展，以追求紧凑、高性能、低损耗为目标，促使直-直变流器的电路拓扑、功能优化不断取得新的进步。基本电路通过重构、组合产生了各种新的变流器类型。与此同时，PWM开关模式直-直变流器的建模、软开关及各种现代控制技术的研究成果及移植应用，使得直-直变流器技术及其应用前景更加值得关注。     

200km／h动力分散型电动车组辅助电源改进的探讨

对我国最近试制成功的200km／h动力分散型电动车组辅助电源负载进行了分析与评论，建议取消辅助变流器，包括空调器在内的辅助电动机采用单相电动机，直接从主变压器辅助绕组取电；110V直流电源也是经整流器得到。这样，既可以降低成本，又可以减轻电动车组重量。     

双向变流器在城轨牵引供电系统中应用研究

将大功率双向变流器（又称PWM整流器）应用到城轨牵引供电系统,可实现列车再生制动能量回馈、牵引供电、稳定直流网压,以及对交流系统无功补偿的功能,受到业界广泛关注。本文对双向变流器的功能特点、系统构成及工作原理进行了介绍,并给出了在北京地铁10号线的现场试验数据,证明了其显著的节能效果。