混合路权型有轨电车牵引系统设计及实现

摘要

有轨电车本着绿色环保的理念，近几年发展非常迅速。同时混合路权型有轨电车成为城市的亮点工程。也成为国内外学术界研究的热点。列车在有网区时可以利用接触网供电，在无网区通过十字路口时可以利用储能装置供电，在不同路况下可以自由切换动力，达到行车目的。 本文针列车在通过无网区时利用超级电容提供能源动力，在有网区时利用接触网提供能源动力，提出了利用双向能源转换器给超级电容充放电的方法，并对电气牵引系统相关电路进行了详细的计算和设计。 首先，对该车的电气牵引系统的主体需求、电力需求、动力需求等进行了详细分析与阐述，并确定了各个功能模块以及各个模块的实现方式。确定了列车的整体设计输入，结合轨道交通行业的工程经验，形成了列车牵引设计的基本框架。 其次，对列车的电气牵引系统的主电路、牵引电路、双向变换器等模块进行了系统设计，构成了整车的主电气牵引系统。按照工程上常用做法，将每个模块的功能进行了分析，并进行了拓扑结构设计，满足了列车牵引系统的整体要求。 再次，对电气牵引系统的超级电容容量、双向变流器储能电感值、支撑电容值、牵引变流器IGBT、电动机等参数进行了详细计算，通过计算结果来进行选型电气元件并确定方案的可行性。在设计前期从理论上为列车牵引系统提供了很好的支撑，这样通过选型产品及其技术数据，搭建了对应的试验台。 最后，对设计的牵引系统进行了地面组装试验，对超级电容、Buck-Boost电路、牵引逆变器、电动机等进行了波形试验，并对关键数据进行了采集和分析。将牵引系统产品进行了试制并安装到列车上，进行正线运营，采集相关数据并进行分析，验证了理论分析和工程设计的正确性。

目录

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摘要

第1章绪论

1．1项目背景

1．2混合路权型有轨电车研究现状及应用情况

1．2．1混合路权型有轨电车研究现状

1．2．2车载储能装置应用现状及存在的问题

1．3本文主要研究内容和工作

第2章牵引系统总体设计

2．1有轨电车简介

2．2牵引系统需求

2．2．1供电需求

2．2．2运行动力需求

2．2．3逆变器需求

2．3牵引系统总体设计

2．3．1 VVVF逆变器

2．3．2储能装置控制箱

2．3．3网络及牵引I／O单元

2．4牵引系统电路设计

2．4．1超级电容

2．4．2双向变换器

2．4．3牵引主电路

2．5本章小结

第3章牵引系统主电路参数计算

3．1车辆动力计算

3．2牵引及电制动计算

3．2．1牵引和制动特性曲线

3．2．2加(减)速度校核曲线

3．2．3电机的特性参数

3．3牵引相关参数计算

3．3．1逆变器输出总功率

3．3．2直流电流计算

3．3．3 IGBT参数

3．3．4传感器

3．3．5中间支撑电容计算

3．3．6进线电抗器计算

3．3．7充放电电阻计算

3．4超级电容及DC／DC计算

3．4．1超级电容器组设计

3．4．2超级电容器组的串并联方案设计

3．4．3电感的计算

3．4．4支撑电容参数的计算

3．4．5 IGBT的选择

3．5网络控制系统

3．6本章小结

第4章牵引系统测试与分析

4．1牵引系统静态测试与分析

4．1．1超级电容充放电测试与分析

4．1．2电制动和过流测试与分析

4．2牵引系统动态测试与分析

4．2．1无网区测试与分析

4．2．2有网区测试与分析

4．3本章小结

第5章总结与展望

参考文献

致谢