地铁再生制动能量用于动力照明系统的方案研究

摘要

随着我国国民经济的大跨步增长，城市化进程不断加速，我国大城市存在着较为严重的道路阻塞，交通秩序混乱等诸多问题，这些问题俨然已经成为制约社会发展因素。在此背景下，具有运量大、节能安全、占地少等诸多优点的城市轨道交通异军突起，现已成为缓解城市交通拥堵的最佳选择。　　车站距离短，发车密度大和列车启动、制动频繁是城市轨道列车最为显著的特点，列车制动过程中会产生大量的制动能量。本文以地铁列车制动能量为主要研究对象，通过逆变—电阻主从吸收方案将该部分能量利用于地铁动力照明系统，起到节约能源、保护环境的作用，并且通过仿真软件matlab/simulink对能量回收方案仿真验证。　　首先，分析对比目前主要的几种地铁制动能量利用回收技术，确定本文采用逆变—电阻主从吸收方案。同时，从动力学和列车牵引控制策略两个方面分析，计算列车不同初速度下制动所产生的能量。　　其次，分析24脉波整流器工作原理，建立地铁牵引供电系统仿真模型，且根据地铁列车牵引原理，确定电机牵引控制策略，通过仿真软件，对地铁列车电力传动系统建模，对列车牵引、惰行、制动工况进行仿真。　　最后根据确定逆变—电阻主从能量吸收方案，计算IGBT、滤波器等元件参数，并且搭建能量吸收模型。在此之后结合具体地铁线路，分别对单列车和多列车运行的不同运行条件下，列车产生的制动能量用于动力照明系统方案的利用情况进行仿真验证。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 课题研究的背景和意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 电阻能耗型

1．2．2 电容储能型

1．2．3 飞轮储能型

1．2．4 逆变回馈型

1．3 论文主要工作

第2章 用于动力照明系统的地铁再生能量计算及仿真

2．1 地铁再生制动能量产生原理

2．1．1 地铁常用制动方式

2．1．2 再生制动能量产生机理

2．2 地铁单列车制动再生制动能量动力学分析及仿真计算

2．3 地铁单列车制动能量的制动特性曲线计算分析

2．4 本章小结

第3章 地铁供电系统及列车牵引系统建模仿真

3．1 地铁牵引供电系统分析

3．1．1 外部供电系统

3．1．2 直流牵引变电所

3．1．3 动力照明系统

3．2 牵引供电系统建模仿真

3．2．1 24脉波整流机组原理介绍

3．2．2 24脉波整流机组建模仿真分析

3．2．3 牵引网等效模型

3．3 地铁单列车电力传动系统建模

3．3．1 地铁列车异步电机控制系统建模

3．3．2 异步牵引电机控制仿真

3．4 地铁单列车电力传动系统仿真

3．4．1 制动初速度50km／h单列车运行仿真

3．4．2 制动初速度80km／h单列车运行仿真

3．4．3 制动初速度35km／h单列车运行仿真

3．5 两辆地铁列车同时运行电力传动系统建模仿真

3．5．1 同一供电区间地铁多列车运行仿真模型搭建

3．5．2 地铁列车制动能量被相邻起动列车吸收仿真

3．5．3 同一供电区间两辆地铁列车同时制动仿真

3．6 本章小结

第4章 再生制动能量用于动力照明系统方案参数设计

4．1 地铁再生制动能量利用方案总体概述

4．1．1 地铁再生制动能量用于动照系统方案架构

4．1．2 再生制动能量用于动照系统方案运行原理

4．2 DC／AC逆变器

4．2．1 逆变器结构

4．2．2 SVPWM调制原理分析

4．2．3 逆变回馈系统控制策略

4．3 滤波器设计

4．4 电阻吸收装置设计与建模

4．5 地铁再生制动能量用于动照系统方案建模及主要参数设计

4．5．1 功率开关参数设计

4．5．2 逆变回馈装置交流侧电压、电流计算

4．5．3 直流侧电容及滤波器参数计算

4．6 本章小结

第5章 地铁再生制动能量用于动照系统方案仿真验证

5．1 地铁再生制动能量用于动照系统方案主电路建模

5．2 制动初速度50km／h单列车运行仿真验证

5．3 制动初速度80km／h单列车运行仿真验证

5．3．1 逆变器单独吸收仿真验证

5．3．2 逆变—电阻主从吸收方案仿真验证

5．4 制动初速度为50km／h的两辆列车运行仿真验证

5．4．1 列车制动能量被相邻起动列车吸收仿真验证

5．4．2 同一供电区间两辆地铁列车同时制动仿真

5．5 制动初速度为80km／h的两辆列车运行仿真验证

5．6 本章小结

结论

致谢

参考文献

攻读学位期间发表的论文