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地铁逆变回馈型再生制动能量吸收装置仿真研究
| 论文题名： | 地铁逆变回馈型再生制动能量吸收装置仿真研究 |
| 关键词： | 再生制动;逆变回馈;脉宽调制;地铁列车;能量吸收装置 |
| 摘要： | 地铁列车再生制动产生的电能回馈至直流接触网后部分被相邻列车吸收，部分由车载制动电阻消耗，未被吸收和消耗的能量将导致直流接触网网压升高。在变电所投入使用再生制动能量吸收装置，会进一步节减能耗并减缓隧道和地下车站温升，改善站内空气质量。 本文重点研究了逆变回馈型吸收装置及其控制方案，以西部某地铁线路为例，通过建立精确的模型，并进行仿真，理论上验证了逆变回馈型吸收装置方案在该条线路下能达到良好的吸收效果。本文设计方案的创新之处在于精确模拟具体线路情况，设计逆变回馈型再生制动能量吸收装置，将电能回馈至0.4kV交流系统供车站动力照明使用，在不影响地铁中压网络的前提下合理利用了再生制动能量。 本文在查阅相关文献资料，掌握各种现行的再生制动能量吸收装置原理的基础上首先建立了地铁供变电系统物理模型，重点分析24脉波整流器和建立其模型；进而建立了地铁列车电传动物理模型，包括交流牵引逆变模型，交流电机模型；研究了再生制动能量的产生机理，并总结了现行的再生制动能量吸收方法，从动力学角度定量计算了再生制动能量的大小；确定系统总体方案，确定系统主电路图，计算出主要元器件参数，包括IGBT参数、滤波器参数、直流电容的选取等，并从理论上分析了逆变交流侧的谐波组成；归纳了脉宽调制的3种主要生成法，即传统SPWM、改进型SPWM、SVPMW，并研究了PWM逆变电路的控制方法，确定本文采用电流跟踪法控制SPWM的策略。最后利用Matlab/Simulink建立吸收装置模型，设置各种参数，分别模拟不同制动初速度、不同发车密度、是否投入能量吸收装置、是否投入谐波抑制装置的情况，得到直流侧网压波形、交流侧网压波形、交流侧电流波形、交流侧电流谐波分析。 仿真结果理论上验证了本文设计吸收装置在西部某地铁线路上投入使用能够有效地将再生制动能量逆变回馈至0.4kV交流电网，并稳定直流网压。此外还得到了再生制动能量大小和制动初速度、发车密度之间的定性关系，通过仿真有效地抑制了逆变装置带来的谐波。对方案中的一些参数提出了需要注意和改进的地方。以上分析能为实际工程提供一定的理论基础和借鉴意义。 |
| 作者： | 曾之煜 |
| 专业： | 轨道交通电气化与自动化 |
| 导师： | 王玉松 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 西南交通大学 |
| 学位年度： | 2012 |
| 正文语种： | 中文 |
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