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城轨交通再生制动能量回馈系统研究
| 论文题名： | 城轨交通再生制动能量回馈系统研究 |
| 关键词： | 城轨交通;再生制动;能量回馈;谐振控制 |
| 摘要： | 舒适快捷的城市轨道交通便利了人们的出行，缓解了城市地面交通的紧张局面，但是列车频繁的启动、制动所产生的能量没有得到充分利用甚至白白浪费，与节能环保相背离.对于这部分能量如何回收利用，以及在回收利用过程中如何与电网配合运行是轨道交通电力行业所面临的一个重要问题。本文针对此问题进行了相关的研究，内容如下： (1)处理城轨列车制动能量的技术方案有耗能型、储能型和回馈型，首先通过对比分析后选择回馈型，原因是不仅实现能量回收再利用，而且后期维护成本低，满足节能环保的同时节约经济成本，并且将再生能量回馈到中压交流网侧具有更高的能量再利用率.其次按照某市轨道机车运行的相关参数进行理论计算，验证列车制动产生的再生制动能量是相当可观的并且将这部分能量进行回馈再利用是十分必要的。最后对能量回馈的关键技术进行分析和选择为再生制动能量回馈装置的设计提供理论依据。 (2)对再生制动能量回馈装置进行总体设计，具体分为主电路设计、控制电路的设计以及协同控制设计。其中主电路设计是根据某市轨道交通实际运行情况和理论依据制定电气原理图，并对主变流装置、滤波装置、隔离变压器的相关参数进行设置和测试运行数据分析。控制电路设计主要包括电路板功能设计、装置所需的通讯电路设计以及核心元件绝缘栅双极型晶体管(InsulatedGateBipolarTransistor,IGBT)模块的脉冲宽度调制(Pulsewidthmodulation,PWM)驱动电路设计。然后通过建立的智能运维平台，对全线路再生能馈装置实现协同控制和智能管控。最后通过对列车运行过程中再生制动能量回馈装置的监控，进行实际运行数据采集和分析，验证装置与列车运行配合良好，具有较好的能量回馈效果。 (3)对再生制动能量回馈控制系统进行设计研究.首先对主变流装置三相三电平有源中点钳位变换器(Three-levelActiveNeutralPointClampedConverter,ANPC)及其拓扑结构进行分析，建立开关函数和数学模型。其次设计采用了电压外环和电流内环的比例积分调节控制器(ProportionalIntegralController,PI控制器).然后建立Matlab/Simulink再生制动能量回馈控制系统的仿真模型，通过仿真结果分析验证了所设计的控制器满足控制系统的要求，能够进行能量回馈且稳定直流网压效果明显。为了减少输出谐波含量，提高系统电能质量，在主电路拓扑和调制方式等相同的情况下提出在电流内环中使用比例谐振控制器(ProportionalResonantController,PR控制器)，实现对正弦量无静差跟踪。从仿真结果中可以看出在PR控制器下输出波形谐波更少，电能质量更高。 |
| 作者： | 吕锦琦 |
| 专业： | 动力工程 |
| 导师： | 李喆;陈小平 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 扬州大学 |
| 学位年度： | 2023 |
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