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基于MATLAB/Simulink的城市轨道交通交直流供电系统建模仿真
| 论文题名： | 基于MATLAB/Simulink的城市轨道交通交直流供电系统建模仿真 |
| 关键词： | 城市轨道交通;交直流供电系统;主变压器;整流机组;过渡电流;短路电流 |
| 摘要： | 随着我国国民经济的持续发展，城市化进程的逐步加快，发展现代化轨道交通已成为许多大城市缓解交通拥堵的最佳选择。未来数年，我国城市轨道交通建设将进入黄金时期。因此提高城市轨道交通行业的技术力量，开展供电系统理论研究成为当下讨论的重点。利用MATLAB/Simulink对城市轨道交通交直流供电系统建模和仿真可以考量电力系统在不同状态下的稳态和动态响应，为系统设计、运行提供依据，具有较大的理论意义和工程意义。 本文首先详细地分析了交直流供电系统中的各个模块，就重点内容进行了仿真验证。其中，交流网络模型包括外部电源、主变电所、降压变电所和中压供电网络。针对主变压器和配电变压器的建模，建立了双绕组变压器数学模型与仿真模型的对应关系，提出了模型参数的计算公式，并通过仿真验证了变换公式的正确性。针对静止无功发生器的建模，本文根据其工作原理，采用直接电流控制策略，搭建了基于SVPWM调制的同步旋转双闭环SVG模型，并仿真考量了其补偿性能。直流网络模型包括直流牵引变电所、直流牵引网和列车，本文重点对所涉及的整流机组建模展开了研究。通过分析6、12、24脉波整流机组的工作原理，分别搭建了相应的仿真模型，详细讨论了分裂式绕组变压器的参数计算方法、移相变压器的位置以及直流侧过电压保护装置对输出端的影响。 在此基础上，本文依据深圳地铁11号线供电系统的结构，联合交直流供电网络进行建模与仿真，并通过与实际测试数据的对比，评估了整个系统模型的精度。结果表明，正常运行时仿真模型与深圳地铁实测的电压、电流分布特性相同。此外，本文还将12、24脉波整流机组的仿真外特性曲线、深圳地铁11号线车公庙站牵引降压变电所的实测外特性曲线与理论公式绘制的外特性曲线三者进行了比较。相较于理论外特性曲线，整流机组的仿真与实测曲线均在过渡电流处发生弯折，两者结果更吻合，进一步验证了整流机组仿真模型的准确性。 本文最后从稳态和暂态两方面研究了直流侧接触网对钢轨发生短路故障时短路电流的变化情况。考虑过渡电流的影响，分析了整流机组的工作状态，改进了直流侧稳态短路电流的计算方法。同时，对不同位置发生短路时交直流网络短路电流的暂态过程进行了仿真，完善了牵引网短路故障计算理论。 |
| 作者： | 张俊婷 |
| 专业： | 电气工程 |
| 导师： | 吴命利 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 北京交通大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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