城市轨道交通列车再生制动能量回收系统的研究

摘要

传统的城市轨道交通列车普遍采用电阻吸收型制动能量吸收方式，列车的制动能量除部分被相邻列车吸收利用外，剩余的部分通过车辆的制动电阻以发热的方式消耗，这种回收能量吸收方式不仅是能量的浪费，还会使得隧道内温度升高，提高对空调和通风系统的要求，进一步造成能源浪费，因此不符合发展的趋势，需要研究具节能性的制动能量回收装置。
　　本文第二章首先分析了城市轨道交通供电系统的架构，针对目前现有的四种城市轨道交通列车制动能量吸收方式(电阻吸收型，电容储能型，飞轮储能型，逆变回馈型)，都一一作了详细的研究比对，讨论了这四种制动能量吸收方式的优缺点。基于经济性，节能性，技术成熟度这三项指标，重点研究了一种基于逆变回馈的再生制动能量吸收方式。该种方式是将列车的制动能量经过逆变反馈回35kV中压网络供其他负载使用，以达到节约能源的目的。
　　本文第三章针对逆变回馈型制动能量回收方案进行了主电路设计，详细介绍了电路主要元器件的参数选择，工作原理。控制电路是采用了SPWM控制策略和PI比例积分调节器来实现电压外环、电流内环的双闭环控制。
　　本文最后为验证系统的有效性和控制的可行性，利用MATLAB/SIMULINK工具搭建了逆变回馈型再生能量吸收装置的仿真模型，并利用快速傅里叶变换工具(FFT)对仿真结果的电压电流波形进行了谐波含量分析。仿真结果表明本文所采用的控制策略有效实现了制动能量的回馈，迅速实现了直流母线电压的稳定，输出到中压网的电压大小，电压、电流谐波含量均符合国家标准。