双向变流装置运行性能测试分析

目的：当前，在我国建设节约型城市轨道交通的背景下，需对城市轨道交通供电系统中车辆再生制动产生的电能利用问题进行研究。方法：以徐州地铁某含双向变流装置的实际线路为例，分析了整流机组与双向变流装置协同工作方案(整流+双向变流方案)的外特性，即恒压外特性和下垂外特性；对完全采用双向变流装置的方案(全双向变流方案)进行了运行性能实测分析；对含双向变流装置的车辆段进行了无功补偿分析。结果及结论：在恒压外特性下，随着启动电压从1 550 V升至1 650 V,相同条件下双向变流装置的整流输出功率有所增加，整流机组输出功率有所减小；当双向变流装置分别与12脉波及24脉波整流机组协同运行时，其整流输出功率依次减少；双向变流装置能代替整流机组独立运行，实现整流和逆变功能；当双向变流装置补偿的无功功率依次增大为0.50 Mvar、1.00 Mvar时，监测主所110 kV侧的容性无功功率均值依次减少了0.49 Mvar、1.00 Mvar,验证了双向变流装置无功补偿功能的有效性。     

城市轨道逆变回馈装置运行性能实测与系统节能效果评估

针对广州某地铁线路进行测试,评估逆变回馈装置运行性能与系统节能效果。实测结果表明,随着启动电压从1 720V升至1 770 V,逆变回馈装置稳定牵引网网压效果变弱,最大占空比从26.5%降至6.8%;逆变回馈装置响应时间不足1 s,符合国标规定;分析钢轨电位限制装置(OVPD)动作前后逆变回馈装置电流和钢轨电位变化过程,发现逆变回馈装置无法缓解钢轨电位过高导致OVPD二段动作的问题。分析系统节能效果影响因素,结果表明该线路主变电所存在逆功率,当逆变回馈装置启动电压为1 720 V时,系统全日回馈能量为4 369.2～4 622.7 kWh;随着逆变回馈装置启动电压升高,系统日回馈能量降低。本文研究可为逆变回馈装置选址定容和系统节能效果评估等提供参考。     

直流牵引回流系统钢轨电位的理论分析

通过建立直流牵引回流钢轨电位的等效模型,分析其基本特征及影响因素,某一点的钢轨电位呈现明显的交变特性。合理设置直流牵引供电系统网络参数和优化列车运行图以调整列车电流的时空分布,是控制钢轨电位的有效措施。结合现行规范分析钢轨电位设计标准在执行中的困惑,提出钢轨电位的评价应以确保电压作用人体安全为基本出发点,体现电压幅值及其时间持续效应,不应仅规定峰值电压。     

含逆变回馈装置的城市轨道交直流混合潮流计算

城市轨道交直流混合潮流计算对逆变回馈装置的供电系统设计有着重要的意义。通过建立整流机组潮流计算模型及逆变回馈装置的电压源型换流器模型,提出了一种考虑逆变回馈装置工作电压投切策略和控制方式的城市轨道交直流交替迭代潮流计算算法,将日回馈能量指标作为逆变回馈装置节能效果的评估指标。以实际供电系统工程为例,对线路上多列车进行仿真,分析牵引网网压和牵引变电所负荷过程,计算再生制动能量在邻近列车和逆变回馈装置之间的分配以及反馈能量在交流供电系统中的分布,研究逆变回馈装置不同启动电压和发车间隔对节能效果的影响。     

基于双象限运行模式的能量回馈装置技术研究

针对地铁牵引供电系统提出一种基于双象限的能量回馈装置技术,可实现直流侧牵引网和交流侧电网之间能量的双向流动.通过对电网侧电流的矢量控制,在牵引网电压低于设定阈值时,装置处于整流牵引模式,向直流牵引网输出电能,降低牵引网供电的大幅度波动;在牵引网电压高于设定阈值时,装置处于逆变回馈模式,将列车制动产生的能量通过变流装置进...     

城轨主动式牵引供电系统能量调度算法

为推动主动式供电中双向变流器的智能应用，针对其数学模型和调度控制策略展开了研究。利用满功率和恒电压模型分别模拟双向变流器的2种不同工况，并采用内外双层迭代算法进行潮流计算。当所有双向变流器处于恒电压模式时，提出以全网能耗最小为目标函数，求解牵引变电所输出电压的含等式和不等式约束的优化模型。当双向变流器中存在处于满功率模式时，提出抬升或降低相邻牵引所电压以分担功率的策略，从而降低双向变流器满功率持续时间。经实际地铁线路数据仿真，结果表明纯牵引能耗下降12.97%，满功率持续时间下降62.4%，提高了牵引系统能量利用率，减少了双向变流器出现限功的场景。     

城市轨道交通柔性直流牵引供电技术应用研究全文替换

在“双碳”政策背景下，各行业向低碳绿色可持续发展转型。为解决目前城市轨道交通牵引供电系统整流机组二极管不可控、无法动态调配系统能源、不能实现能源高效利用的问题，柔性直流牵引供电系统应运而生。该系统将双向牵引机组与能源管控系统深度结合，牵引所输出电压及外特性可动态调节，通过能源管控系统对牵引用电潮流进行实时、动态管控，实现对各变电所功率配置及交流网络供电质量的优化，提高直流牵引供电能力，优化系统能耗。本文以北京某在建线路为例，探讨了柔性直流牵引供电系统的工程应用方案，可供相关工程参考。     

重载电气化铁道钢轨电位的测试与分析

电气化铁道重载区段因机车功率高,牵引回流大,使得钢轨电位过高现象非常明显。钢轨电位升高对人员生命安全、沿线设备、轨道信号电路、钢轨与枕木之间的绝缘等产生一系列不良影响。本文以大秦重载铁路实时同步测试数据为依据,详细分析重载铁路钢轨电位的形成机理、分布特性及影响因素。计算钢轨电位的衰减常数及半衰长度。通过AT网络短回路模型,推导出钢轨电位数学模型。基于MATLAB/Simulink仿真工具提供的通用模块,建立重载铁路牵引供电系统仿真模型,并对钢轨电位影响因素进行仿真研究。     

城市轨道交通钢轨电位限制技术研究

钢轨电位限制装置是城市轨道交通供电系统保护设备中重要组成部分。分析了城市轨道交通钢轨电位限制保护的基本原理,并针对其关键部件设计了一种新型的城市轨道交通钢轨电位限制器,通过短路电流计算分析为钢轨电位限制器中双向晶闸管组件的选型设计提供了依据,确定了适合的晶闸管参数配置,同时设计了一种基于高压触发二极管的电压可控电路,用于实现钢轨电位限制器的动作电压整定。试验结果表明,该新型钢轨电位限制器动作可靠,工作稳定,满足性能要求,同时适用于不同地铁线路的灵活整定要求。     

钢轨电位限制装置与框架保护关系的分析

对直流牵引供电系统中钢轨电位限制装置在安全方面所起的作用及与框架保护配合关系进行了分析,对目前框架保护存在的问题进行了探讨.并提出了钢轨电位限制装置主要参数的选取依据.建设在采用晶闸管接触器型钢轨电位限制装置后,框架保护中取消电压元件.     

城市轨道交通直流自耦变压器牵引供电系统

现有城市轨道交通直流牵引供电系统普遍采用走行轨回流,存在危害性很大的长时间迷流,且防不胜防。提出一种新的直流牵引供电系统,即直流自耦变压器(DCAT)牵引供电系统,能很好地解决轨道电位和迷流问题。以传统的直流牵引供电系统为基础,增加由电力电子开关和直流电容器构成的DCAT及回流线,构成DCAT牵引供电系统。分析表明,DCAT牵引供电系统不仅能解决轨道电位和迷流,还可兼作储能装置,将列车再生制动时的能量回收再利用,同时,在线路绝缘耐压和车辆供电电压不作任何改动的情况下,DCAT牵引供电系统牵引网的电压是传统直流牵引供电系统牵引网电压的2倍,可大大减少线路的电压损失和线路损耗,从而进一步提高能源利用效率。     

单轨跨座式交通工程供电系统的特点

介绍了国内第一条单轨跨座式交通工程——重庆轻轨较新线的供电系统构成,论述了牵引网、再生制动能量吸收装置及综合接地系统等各子系统与双轨交通工程不同的技术特点、设计方案,并对中压环网电缆的特殊施工方法进行了比较详尽的介绍。     

综合接地对AT牵引供电网络参数影响的研究

建立了一个由16根平行导线构成的广义四端网络表征AT供电系统模型,以沪宁高铁无锡区段某供电臂为实例,计算与分析了综合接地系统接入后对钢轨电位、牵引网阻抗、钢轨及大地回流的影响.计算数据表明,综合接地对钢轨电位的降低有显著的作用,而对牵引网阻抗的大小几乎没有影响.     

基于GOOSE通信的地铁多变流器智能优化控制方法研究

当前地铁线路各牵引所变流器独立运行,无法实现实时信息交互、精准调整和协调控制.为解决这一问题,提出基于GOOSE通信的地铁多变流器智能优化控制方法.基于GOOSE通信网络搭建多变流器分层控制结构,以系统网损最小和钢轨电位幅值最小为目标,提出基于NSGA-Ⅱ算法的多变流器双目标优化控制算法.搭建地铁牵引供电系统动态潮流仿...     

城市轨道交通牵引供电系统的技术发展展望

24脉波二极管整流器等传统直流牵引供电系统成熟可靠,但由于其能量无法双向流动、谐波特性欠佳、直流电压不可控等缺陷,与高效节能环保的发展理念不符.通过将PWM整流技术应用到直流牵引供电系统,提出了多种新型电路拓扑,分析了各自的优缺点及应用场所,为直流牵引供电系统的发展提供新思路.     

城市轨道交通飞轮储能系统 控制策略研究

为了解决城轨列车频繁牵引、制动造成的网压波动和能量浪费问题,针对应用于城市轨道交通的飞轮储 能系统,提出一种基于牵引网直流侧电压的充放电控制策略,采用均速控制方法调节飞轮阵列因工艺与环境不同 造成的转速差异,并在现有控制策略的基础上提出空载网压辨识算法,确保飞轮在中压环网电压波动时仍能正确 动作。最后以北京地铁房山线为例,对含飞轮储能系统的牵引供电系统进行建模和仿真分析,并在牵引变电所接 入飞轮储能装置进行现场实验。研究结果表明：接入飞轮后,牵引网压峰谷差值降低了 33.2%,牵引变电所输出 能量减少了 23%,验证了控制策略的可行性和飞轮储能系统的稳压节能效果,为飞轮储能系统在城市轨道交通领 域的进一步应用提供参考和借鉴。     

直流牵引供电系统的安全与保护

分析了轨道交通直流牵引供电系统的直流设备电压型框架保护装置与轨道电位限制装置定值和时间配合存在的问题及解决办法。直流牵引供电系统具有电流型框架保护的特殊要求,直流牵引设备采用绝缘安装及行驶轨道对大地采用绝缘安装。     

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。     

城市轨道交通供电系统 低碳节能技术发展综述

在“双碳”战略背景下,对城市轨道交通供电系统的低碳节能技术发展方向进行综合论述,给出未来城 市轨道交通供电系统低碳节能技术发展方向的合理建议。首先对目前清洁能源和再生能量利用技术在轨道交通中 的应用情况进行总结,根据已投运线路实测数据,分析光伏发电和再生制动能量利用对节能降碳的作用;针对不 同牵引制式的特点,分别提出基于电力电子技术的新一代城市轨道交通绿色柔性供电系统架构,一方面充分消纳清 洁能源,另一方面通过双向变流器、同相供电等技术提高能量利用率,改善供电质量,最终达到节能降碳的目的。