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城轨列车再生制动节能与振荡抑制研究
| 论文题名： | 城轨列车再生制动节能与振荡抑制研究 |
| 关键词： | 城轨列车;再生制动;哈密顿系统;振荡抑制;小信号模型;节能策略 |
| 摘要： | 城市轨道交通中列车制动主要由机械制动和再生制动配合完成，再生制动时，为了抑制飙升的直流侧电压，一般通过限流曲线对牵引电机的再生电流进行控制。限流曲线上的关键参数设置，对牵引供电系统的能耗和网压有一定的影响。同时，限流控制方式与列车运行稳定性密切相关。结合系统工作状态对列车再生控制方式进行分析，完善再生控制策略，抑制再生时出现的电压电流振荡，可以达到提升系统再生稳定性的目的。 首先，论文为了研究限流曲线参数设置对系统的影响，进行了城市轨道交通牵引供电系统的分析和建模，完成了牵引供电仿真软件的编制。为了验证软件的准确性，进行了地铁运行数据采集，与软件计算结果进行了对比。论文为了量化限流参数的影响定义了网压限制率和临近变电所解列率，利用上述仿真软件，完成了城轨列车限流曲线参数对系统网压和能耗影响的分析。 接下来，为了研究系统在限流曲线控制下的稳定性问题，论文建立了包含一辆再生列车和一辆牵引列车在内的城轨单供电区间模型，并根据研究需要对系统的工作模式进行了分类。通过对单供电区间再生系统四种主要工作模式的分析，确定了不稳定的工作模式。在不稳定的模式下，研究了系统中牵引列车与再生列车的静态特性，以及系统的工作平衡点，通过平衡点附近的小信号模型分析，建立了对应的传递函数模型。在考察单一限流曲线控制下的传递函数特性的基础上，分析了系统的振荡机理。 在此基础上，论文提出了加入PI控制器的第一种振荡抑制策略，通过简化系统传递函数的方式，完成了控制器的参数设计，并讨论了其他参数对PI控制的稳定性影响。第二种振荡抑制策略是建立在哈密顿系统的基础上，应用能量成形理论对系统进行分析，通过配置系统的互联和耗散矩阵来完成系统的控制器设计。在此策略下，设计了其他列车负载观测器实时计算系统平衡点。 论文最后在Matlab搭建的仿真模型上验证了单区间再生控制系统振荡现象，完成了振荡抑制策略的仿真，仿真结果验证了振荡机理分析的正确性和振荡抑制策略的可行性。利用实验室基于DSP控制的对拖电机平台和Myway电机控制平台进行了单区间再生系统的模拟。通过平台之间的联调验证了振荡的存在性和振荡机理的正确性。通过两种振荡抑制策略的实验结果分析，验证了控制策略的稳定性和可靠性。 |
| 作者： | 贾兆欣 |
| 专业： | 电气工程 |
| 导师： | 杨中平 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 北京交通大学 |
| 学位年度： | 2016 |
| 正文语种： | 中文 |
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