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。     

新型同相牵引供电系统设计与评估

为解决现有电气化铁道牵引供电系统存在的大最负序、谐波和无功及相邻供电区段需要用分相绝缘器分隔等问题,提出采用同相牵引供电系统并对牵引变压器和综合补偿装置等关键设备优化选型.利用数学模型对所选电气设备的工作特性进行分析,并结合我国电气化铁路实际需要,建立基于直接供电和AT供电方式的新型同相牵引供电系统.从技术性和经济性方面对新型同相牵引供电系统分析和评估的结果表明:新型同相牵引供电系统能够在改善电能质量和避免电分相的同时,还能够提高系统运行的效率和可靠性.     

调节型网络化牵引供电系统拓扑结构研究

为实现电气化铁路对电能的高效利用,从既有牵引供电系统结构入手,梳理了格式化供电模式下供电孤岛等特征,分析了制约牵引供电能源利用率的因素,明确了网络化牵引供电系统应具备的功能特性与技术路线,并针对牵引变电所变换侧提出了基于PWM变流器的调节型网络化供电拓扑结构,通过仿真分析验证了牵引潮流控制可行性,为网络化供电系统各项功能实现奠定了基础。     

一种考虑列车运行图的高速铁路牵引供电系统再生能量评估方法

基于动车组的负荷特性和再生制动特性,定量分析牵引供电系统再生能量的传输规律;在建立牵引供电系统动态数学模型的基础上,通过初始化参数考虑列车运行图、辨识各个设备消耗的再生功率、计算再生能量消耗情况,提出高速铁路牵引供电系统再生能量的评估方法,并以某高速铁路区段实例进行验证。结果表明:提出的方法能定量评估牵引供电系统各类供电设备以及系统全线24h内的再生能量消耗情况,从而验证了动态数学模型和评估方法的有效性。     

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。     

铁路牵引供电系统设计中的谐波谐振分析及抑制方案研究

为了避免交直交型电力机车(含动车组)与牵引供电系统之间形成谐波谐振,影响电气化铁路运行安全,有必要在牵引供电系统设计阶段开展谐波谐振特性分析。基于四象限变流器拓扑结构与控制策略,构建电力机车谐波源特性模型,针对某新建电气化铁路牵引供电系统设计方案,构建牵引供电系统数学模型,利用MATLAB/Simulink仿真平台,研究系统谐波谐振特性与变化规律,给出便于工程应用的滤波器设计方案,并验证该方案的可行性。     

牵引变电所接地网故障诊断研究

牵引变电所接地网对电气化铁路安全运营具有重要意义,本文基于CDEGS软件建立电气化铁路牵引供电系统仿真模型,结合模糊判据分析和贴近度计算提出了接地网故障诊断算法及故障点定位方法,并验证了该算法的正确性,为牵引变电所内接地状态在线评估提供了参考。     

基于FPGA软件的非接触供电列车运行模拟分析

非接触式供电是轨道交通未来重点发展的新型牵引供电技术之一.以掌握非接触供电列车的核心控制技术及其与电源基站的匹配关系为目标,搭建实时仿真平台对非接触供电列车进行运行模拟分析.针对非接触供电系统供电电源的高频特性,提出基于FPGA(现场可编程门阵列)软件的高速仿真方案,分析基于特定线路条件下,列车在牵引、制动、惰行等不同工况下的运行控制策略,并考虑在列车设计中加入储能单元,进行节能优化方案设计.仿真分析结果可为非接触供电系统的电源基站设计和系统配置提供参考依据.     

朔黄铁路牵引供电系统地回流过大分析研究

为解决朔黄铁路部分牵引所地回流过大的问题,本文对电气化铁路牵引供电系统及地回流进行分析研究。基于平行多导体传输线理论,对电气化铁路牵引供电系统链形网络进行建模和计算推导,并通过仿真计算研究了牵引供电系统不同变量因素对地回流比例的影响和变化规律。通过本文的研究和改进措施,可改善牵引供电系统地回流过大的问题,实现电气化铁路更加安全可靠运行。     

高速铁路动车组车网谐振频率影响研究

在高速铁路牵引供电系统中,牵引网与电力机车之间的谐振事故时有发生,频繁的谐振事故对高速铁路的运行产生一定威胁,是高速铁路发展急需解决的问题。本文对电气化铁路车网系统谐波的产生机理、特征规律以及车网谐振机理进行理论分析,利用Matlab/Simulink仿真工具对在全并联AT供电模式下的CRH380B动车组进行仿真模型搭建,分析并验证了牵引网谐波的特征规律、牵引网谐振频率与牵引网谐波放大倍数的影响因素。     

地铁车辆再生制动飞轮储能回收装置研究

针对地铁运行站间距短、启动加速和制动减速频繁等特点,尤其是再生制动所产生的巨大能量,可通过飞轮储能装置吸收贮存。基于飞轮储能的再生制动能量回收控制策略,通过飞轮储能充电吸收地铁车辆再生制动所产生的巨大能量,在地铁车辆启动时,经飞轮储能装置放电又回送储存的能量;分析了飞轮储能的充放电控制策略,给出了电流、电压以及速度调节器的参数整定公式,并通过仿真验证了飞轮储能装置能够满足运用所需,有效控制了地铁牵引供电系统中的电压波动。     

一种新型同相供电系统结构及仿真研究

为解决电气化铁路牵引供电系统以负序为主的电能质量和过分相问题,本文提出一种新型同相供电系统结构,实现了对负序电流的动态抑制,解决了过分相问题,仿真结果验证了该方案的可行性。     

带抑弧功能的新型地面自动过分相系统研究

随着电气化铁路的快速发展,地面自动过分相装置在重载铁路等领域的应用日益广泛。为解决现有方案的不足,本文提出一种将过分相装置和接触网有机协同的新型地面自动过分相系统,介绍了该系统的优点,探讨了电力机车带电过分相过程中电弧产生机理及危害,并对该系统的电弧抑制原理进行了详细分析。基于大功率电力电子器件,该新型地面自动过分相系统响应迅速、寿命长、抗干扰能力强、稳定性好,整个过分相过程中无过电压和过电流冲击,同时通过与接触网的协同优化能够有效抑制电弧的发生,确保牵引供电系统及机车运行安全。通过理论分析及试验测试,验证了该新型系统方案的可行性和优越性。     

牵引供电设施故障快速隔离和减少故障的设想

牵引供电系统的故障分为两类，即瞬时性故障和永久性故障。针对这两类故障重点讨论我国电气化铁路牵引供电系统（以220kV单相牵引供电系统为例）发生永久性故障时应采取的故障恢复处理方法，提出了故障状态下的事故恢复策略，并提出了减少故障发生和故障恢复时间的具体措施。     

基于遗传算法的城轨交通超级电容储能装置能量管理和容量配置优化研究

在城轨交通供电系统中应用超级电容储能装置可以有效回收列车制动能量,抑制直流网压波动。首先建立了包含列车和超级电容储能装置的城轨交通供电系统仿真平台,且综合考虑节能电量、投资成本和电价等因素,计算超级电容储能装置的经济效率,并将其作为储能装置能量管理和容量配置优化的目标函数。提出了一种结合城市轨道交通供电系统仿真模拟平台和遗传算法的优化方法,实现储能装置能量管理控制参数和容量配置方案的同时优化。最后以某条地铁线路为例,通过仿真对比验证论文提出优化方法的有效性,使应用于城轨交通供电系统的超级电容储能装置得到最大的经济效率。     

智能牵引变压器故障诊断技术研究

研究目的:构建智能牵引供电系统保障高速铁路安全可靠、优质高效的运营是我国高铁未来发展的方向,而牵引变压器作为牵引供电系统中的重要组成部分,对其开展智能化研究是智能牵引供电系统研究的关键。本文从牵引变压器在线监测需求入手,阐述对牵引变压器关键参量进行在线监测的智能化方案,且根据监测参量构建基于贝叶斯网络的牵引变压器故障诊断模型。研究结论:(1)在传统牵引变压器的基础上,加设牵引变压器光纤测温、油中气体在线监测及铁芯接地电流监测三大模块,可准确地掌握牵引变压器运行状态,是实现智能牵引变压器故障预测的数据源基础;(2)通过现场实例验证,基于贝叶斯网络的牵引变压器故障诊断模型准确性高,可实现牵引变压器的故障在线诊断;(3)本文研究成果可在电气化铁路牵引供电系统领域进行推广应用。     

含地面再生制动能量利用装置的供电设计和节能指标评估

逆变回馈装置和储能装置等地面再生制动能量利用装置(GRUD)在城市轨道交通牵引供电系统中的应用逐渐普遍.针对GRUD的供电系统设计问题,首先建立不同GRUD的供电计算模型,并以此为基础,建立GRUD的优化设计与运营模型,设计阶段目标函数为GRUD寿命期限内的系统综合成本,运营阶段目标函数为系统牵引能耗.针对含GRUD供电系统的节能效果评估问题,提出从牵引能耗和主变电所能耗两个角度计量的节能效果评估指标,并提出基于节能效果评估的在线监测与控制系统.最后,对含GRUD的供电系统设计提出应转变的思路,为系统设计提供一定参考.     

基于MMC的同相供电有源补偿器

针对电气化铁路存在的负序、谐波和无功的电能质量问题以及机车过分相问题,提出一种基于模块化多电平变换器MMC(Modular Multilevel Converter)的新型同相牵引供电系统。其较传统的同相供电系统优势在于:使用目前高铁普遍采用的结构简单的V/V变压器替代结构复杂的平衡变压器;APC采用三相换流器替代单相背靠背换流器,可节省一相换流器桥臂;三相换流器采用MMC结构,可省去降压隔离变压器。同时提出相应的控制策略用于补偿机车负载的负序、谐波和无功。仿真验证了新型同相牵引供电系统的正确性和有效性。     

车载储能低地板有轨电车牵引传动系统设计与应用

为实现低地板有轨电车在路口无接触网运行,设计开发了一种列车车载储能牵引传动系统.对车辆技术要求、列车牵引特性计算和设计、牵引传动系统主电路设计、牵引传功系统设计、列车车载储能装置能量管理策略等进行了介绍,并采用装车试验进行了验证.试验表明,该牵引传动系统可有效对列车车载储能装置进行能量管理,以及对列车车载储能装置的充放电电压及电流进行限制,可高效地利用整车在制动过程中的再生制动能量,提高了能量的利用率.     

俄罗斯Э20型电力机车投入运营

正根据俄罗斯铁路牵引机车车辆更新发展规划,俄罗斯铁路"Трансмашхолдинг"运输机械设备制造公司与阿尔斯通合作,共同设计研制了俄罗斯铁路宽轨(1520 mm)Э20型6轴电力机车。ЭП20系列电力机车,是在采用IGBT-集成栅双极可控硅晶闸管和异步牵引电机基础上制造的牵引传动装置第5代新型电力机车,按照160 km/h和200 km/h两种构造速度设计,能够牵引列车在直流3 kV和交流25 kV、50 Hz供电系统的电气化铁路线路