城市轨道车辆辅助供电系统的仿真

摘要

城市轨道车辆是在城市中运行于地下、地面或高架铁路上的公共交通运输工具。城市轨道的车辆辅助电源系统是控制系统的重要组成部分，其主要任务是产生能够满足车辆控制用的低压电源、客室照明、空调及通风机组以及其它低压用电设备所需的各种不同电压和电功率。辅助供电系统的供电质量与可靠性将直接影响到车辆运行安全及旅客舒适度。研究和完善辅助供电系统性能，确保稳定、安全的列车供电是研究和设计人员主要的任务。 本文首先对城市轨道车辆的高压输电系统、城市轨道车辆的受流技术、牵引主电路系统以及列车辅助供电系统进行了分析与比较。然后利用MATLAB仿真软件对逆变器的核心组成器件—IGBT、以及辅助供电系统主要部分实施了仿真，着重分析了逆变器及其脉宽调制技术(PWM)的原理与仿真结果。 本文旨在研究车载设备运行状态的变化对整个辅助供电系统的影响。因此，针对上海明珠线一期地铁(3号线)车辆的辅助供电系统，建立了MATLAB仿真模型，进行了相关变化参数的设置和整个辅助供电系统仿真模拟。通过模拟改变负载的大小得出不同的仿真波形图，从而利用这些波形图来分析车载设备加载后对辅助供电系统的影响，以及减小与消除这些影响的措施和方法。 解决加载大功率交流负载所带来的影响可以采取车载设备分步顺序起动或降压降频起动等措施。论文对加载大功率交流负载时所采取的顺序起动措施进行了仿真，结果表明，对车载的大功率交流负载进行合理的分组，按一定的顺序起动，可以大大降低车载设备在起动过程中对辅助供电系统的冲击。 直流负载加载方面，论文主要对直流负载造成辅助供电系统干扰方面的影响进行了分析，提出了解决干扰的方法和措施。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章绪论

1.1 研究背景

1.1.1城轨车辆电源发展概述

1.1.2电力系统仿真研究的动态

1.2本文研究的意义

1.3 工作内容

1.3.1 课题来源

1.3.2主要工作内容

1.3.3工作难点

第2章城轨车辆电源系统

2.1城轨车辆高压供电系统

2.1.1供电方式的分类

2.1.2三种供电方式的比较

2.2城轨车辆的受流系统

2.3牵引主电路系统

2.4辅助供电系统

2.4.1辅助供电系统组成及参数

2.4.2辅助逆变系统

2.4.3输出直流电源

2.5本章小结

第3章逆变关键技术的模拟与仿真

3.1 MATLAB仿真软件

3.1.1软件简介

3.1.2电力系统模块库(PSB)

3.1.3仿真步骤

3.2功率器件IGBT

3.2.1 IGBT

3.2.2 IGBT的应用

3.2.3 IGBT的保护

3.2.4.IGBT的建模与参数设置

3.3脉宽调制(PWM)技术

3.3.1 脉宽调制模块及参数设置

3.3.2脉宽调制的原理及仿真

3.4 逆变器的仿真

3.4.1逆变器的主要电路形式

3.4.2逆变系统仿真波形图

3.5本章小结

第4章辅助供电系统仿真

4.1辅助供电系统及其仿真

4.1.1辅助系统原理

4.1.2主要技术参数

4.1.3辅助逆变仿真图形及结果

4.1.4 △-Y转换及整流子模块

4.1.5 AC400V电压输出子模块

4.1.6二次逆变及整流模块

4.2交流负载加载过程仿真

4.2.1 交流负载种类及容量计算

4.2.2仿真分析

4.2.3解决措施

4.3直流负载加载过程仿真

4.3.1直流负载容量计算

4.3.2仿真分析

4.3.2解决措施

4.4本章小结

结论与展望

致谢

参考文献

攻读硕士研究生期间发表的论文