城轨交通再生制动仿真计算与逆变回馈式节能方案研究

【摘要】：近年来，随着我国城市规模的扩大和人口的迅速增长，对交通的需求日益提升。城市轨道交通作为大型现代化交通工具的代表，在我国多个大中城市中得到了飞速的发展和应用。如何提高城市轨道交通建设水平，提高能源的利用率，降低运营成本，以符合国家节能环保和低碳经济的政策要求，是城市轨道交通建设发展中所要解决的几个关键问题。 牵引仿真计算是城市轨道交通建设中的一个重要环节，是对列车运行状况进行分析、设计的基础。制动技术是城市轨道列车运行中的一个关键技术，关系到列车能否安全、准确、稳定地进站停车，目前，城市轨道列车一般采用再生制动技术。然而，当再生制动能量未及时被其他列车吸收利用时，会引起牵引网电压升高，必须采用相应的方法来解决。本文以此为目的，对城市轨道交通再生制动牵引仿真计算和列车再生制动能量吸收利用方案展开研究。 首先，分析了列车牵引计算的原理，给出了包含再生制动过程的牵引计算的预期功能设想、设计思路和程序流程，编写了“单车-两站”“单车-多站”及“多车-多站”等运行状况下的牵引仿真计算程序。该程序能够给出列车运行时的速度、路程、加速度、取用电流、功率、运行时分、运行图等多个输出结果。牵引仿真计算程序的结果与实际牵引计算报告结果基本相符，说明该程序能够一定程度上反映城市轨道交通列车的运行过程及其相关参数变化情况，为分析再生制动过程提供理论基础和数据条件。 其次，分析比较了电阻式、储能式和逆变回馈式等几种再生制动技术的特点，指出以高压大功率变流器为支撑的逆变回馈式再生制动方式在能量利用率、使用寿命和经济性等方面具有较大优势。针对城市轨道交通所采用的集中供电制和分散供电制两种供电制式，提出了中压逆变回馈和低压逆变回馈两种方案，并指出了不同的逆变回馈方案适用于不同的供电制式。 最后，在MATLAB/Simulink中建立了城市轨道交通逆变回馈式再生制动节能方案仿真模型，对所提出的方案进行了仿真研究。仿真结果验证了逆变回馈方案能够有效抑制牵引网电压的升高，同时还能够实现节能和无功补偿的功能。 【关键词】：城市轨道交通 牵引仿真计算 再生制动 逆变回馈 仿真
【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：U270.35
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 1 绪论9-19
• 1.1 城市轨道交通发展概况9-10
• 1.2 城市轨道交通牵引仿真计算10-11
• 1.3 城市轨道交通的基本组成与供电系统11-13
• 1.4 城市轨道列车再生制动技术13-16
• 1.5 城市轨道交通逆变回馈式再生制动技术16-17
• 1.6 研究内容和章节安排17-19
• 2 城市轨道交通再生制动牵引仿真计算19-38
• 2.1 城市轨道交通牵引仿真计算原理与特点19-20
• 2.2 城市轨道交通再生制动牵引仿真计算建模与编程20-35
• 2.3 牵引供电计算35-37
• 2.4 本章小结37-38
• 3 逆变回馈式再生制动的方案设计与分析38-44
• 3.1 几种再生制动技术的对比分析38-40
• 3.2 城市轨道交通牵引供电系统与逆变回馈方案40-41
• 3.3 集中式供电系统与中压逆变回馈方案41-42
• 3.4 分散式供电系统与低压逆变回馈方案42-43
• 3.5 本章小结43-44
• 4 城市轨道交通逆变回馈式再生制动节能方案的研究44-51
• 4.1 城轨交通逆变回馈式再生制动节能方案的设计44
• 4.2 24 脉波整流机组的仿真建模44-46
• 4.3 直流接触网及制动列车的仿真建模46-47
• 4.4 能量回馈逆变器的仿真建模47-48
• 4.5 逆变回馈式再生制动系统的仿真结果与分析48-50
• 4.6 本章小结50-51
• 5 结论与展望51-54
• 5.1 结论51-52
• 5.2 展望52-54
• 致谢54-55
• 参考文献55-59
• 附录1 再生制动牵引仿真计算程序59-70
• 附录2 攻读硕士学位期间的科研工作及论文发表情况70

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