MMC-RPC的反推矢量控制策略

为解决传统牵引网中存在的负序、无功和谐波等电能质量问题,在模块化多电平换流器结构的铁路功率调节器(MMC-RPC)中,引入反推控制理论设计电流内环,以此替代传统双闭环电流内环,提出了一种适用于MMC-RPC的反推矢量控制策略.首先建立了 MMC-RPC数学模型;其次详细论述了反推矢量控制策略的原理及设计过程;最后以V/...     

基于Lyapunov函数的MMC-RPC非线性控制策略

为综合治理牵引供电系统中的电能质量问题,以功率补偿向量图为基础,分析V/v牵引变压器左右两侧供电区间的功率关系,选取模块化多电平的铁路功率调节器（MMC-RPC）为研究对象,通过有功功率平衡、无功功率补偿和谐波功率反向注入等方式综合治理牵引供电系统中的负序、谐波等电能质量问题。在整个MMC-RPC控制系统中,为提高系统正常工作时内外部扰动下的鲁棒性,通过Lyapunov函数的非线性控制方法对MMC-RPC进行控制,外环采用定功率和定电压的控制策略,内环则采用基于Lyapunov函数的非线性控制策略;内环从稳定性角度出发,选取最优控制参数,保证供电臂上的线路参数在发生摄动或者负载切换时,系统仍能稳定可靠运行。在MATLAB/Simulink中搭建MMC-RPC仿真系统,模拟牵引网负载突变和线路参数摄动时,控制系统的动态调节和抗扰动能力,与传统双闭环PI控制策略效果相比,展现了该控制策略的可行性和有效性。     

基于微分平坦理论MMC-RPC的PIR控制策略

为综合治理牵引供电系统的负序、无功、谐波等电能质量问题,分析V/v变压器左右两侧供电臂上的功率关系,通过转移有功功率、补偿无功功率和分离谐波功率等方式综合治理电能质量问题。同时,在对铁路功率调节器(MMC-RPC)采用准比例谐振控制的基础上引入微分平坦控制理论(FBC)。运用微分平坦理论,在MMC-RPC供电臂上的动态数学模型中选取有功电流和无功电流作为系统输出量,使其满足微分平坦系统的条件。对微分平坦系统进行李雅普诺夫稳定性分析,采用比例积分和Quasi-R并联控制,设计出微分平坦控制器。在Matlab/Simulink中搭建仿真系统,模拟几种不同的运行工况进行仿真,并与其他控制方式进行对比,所得波形验证了该控制策略的有效性与优越性。     

基于微分平坦理论的MMC-RPC 控制器设计

为提高MMC-RPC的抗扰动性能并达到更为精确的控制效果,对采用模块化多电平换流器（MMC）的铁路功率调节器（RPC）建立了动态数学模型,在简要介绍微分平坦控制理论（FBC）的基础上于MMC-RPC的动态数学模型中选取了2组输出量,使MMC-RPC满足微分平坦系统的条件。由微分平坦理论设计了MMC-RPC的控制器,其结构包含前馈控制与误差补偿2个环节;控制器采用串级连接,由外环产生平坦输出的参考轨迹,内环产生MMC期望输出的d、q轴电压分量。最后在3种工况下分别对串级FBC控制的MMC-RPC与串级PI控制的MMC-RPC进行仿真,仿真结果验证了FBC控制系统的有效性与优越性。     

基于多维泰勒网优化控制的悬浮控制方法研究

针对磁浮列车悬浮系统具有较强的非线性特性和传统的PID控制律控制效果不理想的问题,提出了基于多维泰勒网(MTN)优化控制的悬浮系统非线性控制律,并进行了仿真测试。结果表明,相比传统的PID控制律,基于MTN优化的控制律对悬浮系统的控制效果具有更好的抗间隙和抗负载扰动能力。     

基于SOGI-FLL的MMC-RPC环流分析与抑制

针对模块化多电平构造的新型铁路功率调节器(MMC-RPC)在牵引供电系统电压扰动的非理想工况下运行时,内部环流严重影响其工作性能及运行效率,甚至造成供电系统中某些电力设备无法正常运行等诸多问题,提出在MMC交流侧采用新型SOGI-FLL锁频环控制器配合环流抑制侧采用的PIR控制器,共同对MMC-RPC内部环流进行准确跟踪及治理,改善MMC-RPC运行性能。当电压输入信号发生扰动时,新型SOGI-FLL相比于传统锁相环PLL能明显降低输出角频率的超调量,提高其响应速度。有效解决了采用PIR环流抑制器治理环流时,由系统频率偏移过大导致的谐波环流跟踪不准确且谐波环流治理效果不佳等问题。最后,在Matlab仿真平台搭建了MMC-RPC环流抑制仿真模型,仿真结果证实了采用SOGI-FLL控制器和PIR环流抑制器共同对MMC-RPC环流进行准确跟踪和抑制的优越性和有效性。     

新型牵引供电系统的改进下垂控制策略

为解决目前交流电气化铁路中存在的电能质量和过分相问题,研究了一种基于MMC-MTDC的新型牵引供电系统。针对负载频繁变化引起网侧功率出现较大超调现象,提出了一种基于PI控制器的改进下垂控制策略,该策略兼顾了稳定直流电压和改善功率流两个方面,并对该控制策略的稳态和暂态特性进行了分析。针对单相MMC存在的二倍频环流会引起直流侧电压和功率的二倍频波动,同时对网侧功率波动造成影响的问题,采用比例复数积分(PCI)控制器设计了同时适用于三相和单相MMC的环流抑制器。最后,在PSCAD/EMTDC中搭建详细仿真模型,模拟牵引供电系统的运行工况,验证所提控制方法的有效性。     

改进粒子群算法优化LSTM神经网络的铁路客运量预测

基于精确的铁路客运量预测对于国家和企业的规划管理非常重要,为提高预测的精度,提出改进粒子群算法(IPSO)和将粒子群算法(PSO)与长短时记忆神经网络相结合的预测模型(IPSO-LSTM)。LSTM与传统的全连接神经网络不同,其避免梯度消失,具有记忆过去信息的能力。由于LSTM的神经元数量、学习率和迭代次数难以确定,利用IPSO对这些参数进行优化。提出利用非线性惯性权重变化来提高PSO的全局寻优能力和收敛速度。将相关性分析得到的铁路营业里程、国家铁路客车拥有量、国内生产总值和年末总人口作为铁路客运量的影响因素并对铁路客运量进行预测。预测结果表明,当LSTM具有2层隐含层时,IPSO-LSTM具有更高的精确度。     

基于铁路无线通信环境下改进的PSO算法在多用户检测中的应用

随着无线通信技术在铁路系统中迅猛发展和广泛应用,对通信系统装备的抗干扰能力提出更高更新的要求,因此必须研究有效的抗干扰技术以对付日益严重的干扰威胁。在粒子群算法中采用量子力学和经典力学的理论,将量子离散粒子群算法应用于多用户检测技术。在铁路无线通信系统中,可以提高铁路信道质量,降低数据通信误码率,解决列车与调度指挥中心之间的高数据通信中误码率高的问题,并且在抗多址干扰能力明显优于传统检测器。     

基于超级电容型MMC系统的电铁负序补偿控制策略

为了解决单相电铁负荷在三相电网中引起以负序为主的电能质量问题,文章以超级电容储能型模块化多电平变流器(SC-MMC)系统为对象,以变流器精确补偿负序电流与储能高效利用再生制动能量为调控手段,提出一种适用电铁负序补偿的控制策略,在MMC的子模块中分散接入超级电容储能装置,协调MMC与储能装置共同补偿负序,提高系统的可靠性与灵活性。首先,以主电路拓扑结构和负序补偿原理为基础,分析储能型模块化多电平系统的工作原理;然后,基于单相等效电路构建系统数学模型并结合机车负荷特性与超级电容荷电状态(SOC)划分充电、放电、平衡工作模式;最后,提出分层协调控制策略,其中上层能量管理判断工作模式并以相关国标限值为约束计算各端口参考功率,下层端口电流控制实现各端口的功率跟踪并协调不同工作模式间的动态切换。案例分析表明：SC-MMC系统在不同的机车负荷水平和超级电容SOC下能够有效实现电网负序的补偿,并协调控制超级电容与MMC参与补偿。     

考虑路网随机性的地铁和道路公交网络优化

为发挥轨道交通的骨干运输功能,优化综合公共交通出行网络,建立了基于既有轨道交通路网的地面道路公交调整双层规划模型。上层规划考虑综合公交网络客运量及轨道交通客运周转量最大化、总社会出行成本及车辆配备成本最小化共4个目标,下层模型以效用理论为基础构建弹性需求下的线路流量分配,其中地面道路公交线路的出行效用考虑了道路通行能力的随机性。采用蒙特卡罗模拟求解下层模型,并采用基于向量的多目标粒子群算法求解整体双层规划,获得最佳调整线路的走向和发车间隔。最后通过算例验证了模型和算法。计算结果表明:所得到的解为一组Pareto解,4个目标间存在相悖关系。在实际问题中,应结合改造成本和现实需要来选取最优解作为调整方案。     

基于MMC的储能型同相供电系统模型及控制策略

为解决电气化铁路中的负序问题、电分相问题和再生制动能量回收问题,研究一种储能型同相供电系统。其采用模块化多电平变流器（MMC）作为同相补偿装置,以避免基于级联H桥结构的传统系统中存在的占地大和损耗高等问题,并接入储能装置。在分析主电路工作原理和储能型同相补偿装置工作原理的基础上,建立储能型同相供电系统模型;结合牵引负荷特性划分3种工作模式,包括再生制动、削峰和填谷模式,并以相关国标限值为约束,计算各端口参考电流;提出分层协调控制策略,其中端口电流控制协调不同工作模式间的快速动态切换,荷电状态（SOC）均衡控制提高储能容量利用率。算例结果表明：系统在牵引负荷的不同工况下完成了负序的有效补偿,并且通过SOC均衡控制实现再生制动能量的高效利用;与传统系统采用的储能母线接入方式和SOC均衡控制相比,所提出的系统具有可靠性高和控制简单的优点。     

铁路列车运行调整模型及三群协同粒子群算法的研究

列车运行调整问题是一类NP完全问题。根据列车运行调整的原则和基本方法,设计了双线铁路区段列车运行调整的数学模型,并利用三群协同粒子群算法进行求解,提高了模型求解的时效性,可为铁路行车调度调整起到很好的辅助决策作用。     

模块化多电平换流器电容电压的一种平衡控制方法

介绍了模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)的运行原理以及模块电容电压的平衡控制。考虑传统的单相桥臂平均电压控制可能会在外部干扰的情况下输出电压不平衡而导致波形畸变,结合载波移相调制方法提出了三相桥臂平均电压控制的方法,并对子模块电容电压采取比例积分调节,使得模块电容电压平衡在稳定的范围内。仿真验证了电容电压平衡控制的可行性。     

模块化多电平AC/AC变流器的分层控制策略研究

基于对变流系统单相模块化多电平AC/AC变流器(AC/AC-MMC)工作原理的分析,提出了一种上层基于D-Q解耦的电压、电流双闭环控制,底层基于谐波注入的输出端控制以及基于排序法的电容电压平衡控制的分层控制策略,结合载波移相PWM调制技术组成了针对AC/AC-MMC的分层控制系统,并基于CRH5型动车额定参数,于Matlab/Simulink平台下搭建了仿真模型,仿真结果验证了理论分析的正确性以及所设计的分层控制系统的有效性。     

基于小生境粒子群算法的ATO运行过程优化研究

针对自动驾驶(ATO)列车的低能耗、高准时和高舒适度问题,以列车运行过程中的安全性及其列车动力学模型为约束条件,建立列车运行过程的多目标优化模型,提出粒子群算法与小生境技术相结合的求解算法。该求解算法首先计算随机生成的粒子间欧式距离的平均值,确定小生境半径,划分小生境种群;采用共享机制对更新后的小生境群体进行调节,提高粒子的适应度值;最后通过迭代求出最优解。通过对选取线路的仿真模拟,验证该算法在降低ATO列车的运行能耗、提高列车运行过程的准时性与舒适性方面的有效性。     

基于节能的地铁列车时刻表优化

合理的列车时刻表,可调节在线列车启动、制动情况,增加再生制动能量被启动列车吸收利用效率,减少其在制动电阻上的消耗。结合四列车理想模型,采用粒子群算法调节列车停站时间,优化列车运行时刻表以达到节能的目的。停站时间修正量为5 s和10 s两种情况。仿真结果显示理想模型中变电站能耗降低、列车总能耗降低、列车总回馈能量上升,制动电阻能耗降低。在此基础上,利用粒子群算法优化南京地铁2号线时刻表,结果表明变电站能耗减少5%,节能效果明显,算法有效。     

基于广义费用函数的城际铁路分时定价策略研究

随着我国城市群的发展,区域内部各城市之间的客流需求不断增长,城际铁路作为城市间出行的主要方式,客流在高峰、低谷时段具有明显的不均衡性。为了更加平稳有序地提供高质量服务,充分发挥票价调节供需匹配关系的作用,对城际铁路分时定价策略进行研究,构建不同时刻、不同运输方式的旅客出行广义费用函数,建立双层规划模型,优化不同时段城际铁路票价,并结合Frank-Wolfe算法和带有惯性权重的粒子群算法,求解双层规划模型。最后,以京津城际铁路为例,验证了分时定价策略可以使客流分布更加均衡,并提高铁路运输部门收益。     

滑移式挡车器制动距离计算及阻尼器优化布置研究

为应对列车提速与重载运输线路终端安全防护问题,考虑工程中采用平均制动力方法估算的局限性,对滑移式挡车器阻挡机理及受力过程进行计算与仿真,以合理布置阻尼器,使列车在规定距离内停车,降低冲击对机车车辆的损害.将平均制动力方法和累计间距法与试验结果对比,发现累计间距法更接近试验结果.应用粒子群理论对阻尼器间距进行优化布置后,...     

多线引入的轨道电路横向连接位置优化计算方法

针对当前工程设计环节中电气化复线铁路轨道电路横向连接位置计算完全依靠人工、计算工作量大且准确性不高的情况,在充分考虑模型准确性、设计规范、工程预算、牵引回流性能等因素的前提下,提出一种多线引入情况下的电气化复线铁路轨道电路横向连接位置优化计算方法.首先,构建多线引入情况下的横向连接位置数学模型,并进一步将横线连接位置的...