杨鹏[1]2004年在《高性能城市轨道交通直流牵引供电电源的研究》文中研究说明消除电网谐波污染、提高功率因数是电力电子领域研究的重大课题。由于中大功率的电力电子设备在电网中占有很大的比重，因此对高功率因数的叁相PWM整流器的研究己成为当今国内外研究的一大热点，如能将之应用在城市轨道交通直流牵引供电电源系统中将有着重大的现实意义。 本文首先讨论了实用的叁相整流多重化技术原理，以期推动等效二十四脉波整流技术在城市轨道交通直流牵引供电系统的应用。 然后在推导叁相电压型PWM整流器数学模型的基础上，从控制的角度出发，总结了目前对其研究的一些控制方案，并指出了各种控制方案的特点。继而确定了采用基于电压空间矢量PWM调制(SVPWM)的直接电流控制方法对叁相电压型PWM整流器进行双环控制，文中详细推导了叁相PWM整流器基于SVPWM的实时控制算法原理和计算过程，并在此基础上讨论了两种基于SVPWM而改进的电流控制方法，其一是基于有功、无功电流解耦的SVPWM控制方法，另一是基于预测电流的SVPWM控制方法。所改进的基于预测电流的SVPWM控制方法相比于常规方法具有更简单的控制结构和更少的可变调节参数，因而也更容易得到理想的系统响应。 文中建立了Matlab／Simulink环境下叁相电压型PWM整流器及其整个控制系统的完整仿真模型，其能准确地反映可逆变流器的特性，从而使得在设计阶段就能全面考察系统的动静态特性并优化选择合理的系统结构及参数，在最大程度上避免设计的盲目性，提高试验的一次成功率，缩短研制周期、节约研制成本。 文中还推导了基于SVPWM控制方法的叁相PWM整流器系统主电路参数的工程化设计方法，将所设计的电流环和电压环调节器参数以及系统主要元件参数代入系统仿真模型，针对城市轨道交通直流供电电源中一应用环境进行仿真。通过仿真结果验证了叁相PWM整流器在地铁、轻轨等直流牵引供电电源中用作牵引整流器的可行性，也验证了针对其应用而提出的控制方法和系统参数设计方法的正确性。
姚猛[2]2012年在《郑州城市轨道交通供电模式及谐波分析》文中进行了进一步梳理随着郑州城市化进程的加速,城区交通拥堵问题日趋严重,已成为制约郑州城市经济发展和人民生活质量提高的重要因素。城市轨道交通作为一种新型的交通工具,具有运量大、速度快、安全准时、耗能少、污染轻、占地少等特点,优先发展以城市轨道交通为骨干的公共交通网成为解决郑州城市交通拥堵问题的根本出路。郑州轨道交通线网由6条线路组成,全长202.53km,计划于2013年分别完成1、2号线一期工程,初步形成城轨交通的骨干地位。供电系统是轨道交通运输的重要组成部分,为保证郑州轨道交通和郑州公用电网安全、可靠、经济运行,本文以郑州1、2号线为背景,对轨道交通供电模式、整流原理及谐波分析、谐波状态评估与谐波治理这叁方面开展研究。本文结合郑州城市轨道交通发展规划和郑州城市电网的特点,从技术、经济、安全、可靠、使用寿命等方面对国内外成熟的各种供电模式进行分析比较,提出了适合郑州城市发展的轨道交通供电模式。在MATLAB/Simulink环境下分别构建12脉波和24脉波整流机组模型,结合城市轨道交通采用的牵引整流机组,对整流机组交流侧和直流侧的谐波进行分析,通过仿真,比较24脉波整流机组与12脉波机组谐波特性。本文构建了一种基于模糊聚类算法的电网谐波综合评估方法,该算法计算简便、扩展性好、适用性强,能够对各类用户、各类谐波源进行快速谐波评估；评估结论可以为各类用户谐波治理提供参考。本文分析了轨道交通谐波抑制措施,结合综合评估方法可制定出合理有效的谐波治理方案。
冷寒[3]2012年在《地铁供电系统谐波电流和无功功率综合治理方案》文中指出在城市公共交通日益拥堵的今天,地铁以其方便快捷、安全稳定等优势受到越来越大的青睐,发展日新月异。随着地铁建设的开展和工程经验的积累,地铁供电系统的电能质量问题成为了业界普遍关注的焦点之一。地铁供电系统在保证地铁牵引机车和地铁车站稳定运行的同时,也对电网带来了不可忽视的谐波污染和无功浪费的现象。由于采用直流牵引,地铁牵引变电所设置了整流降压装置,另外地铁动力照明系统中普遍采用的各种变频装置,非线性的电光源,UPS、EPS电源等均会产生大量的3、5、7、11、13等次的谐波电流,而谐波电流在电网中流窜甚至放大,产生振动、噪音、过热,严重时甚至烧毁电气设备,引起各种故障和事故,对电网将造成严重的污染。另一方面,由于地铁大量使用感性负荷,尤其是动力照明系统在白天高峰期时段将产生大量的无功功率,经实测其功率因数不到0.9,未达到国家标准,而夜间低谷期时段地铁停运,大量感性负荷被切断,但是供电电缆由于其充电效应将造成容性无功大量倒送电网的现象,致使功率因数严重下降,仅为0.3-0.4左右,浪费严重,需要重点治理。另外有的地铁还为补偿负荷的感性无功功率所增设的电容补偿装置将使得夜间休车时段向电力系统倒送更多的容性无功功率。而目前为了补偿感性无功所设置的电容补偿装置在一定程度上还会放大谐波,造成二次治理的困扰。因此,宏观来看,地铁供电系统所产生的谐波电流和无功功率都将对电网造成严重的影响,如何在消除谐波的同时又能补偿无功功率的问题亟待解决。基于地铁电能质量问题的特殊性,为了改善地铁供电系统的供电环境,加强供电的可靠性和稳定性,减小对外部电网的不良影响,本文提出了一种新的动态补偿方式,利用现今无功功率补偿领域的最新代表——STATCOM(静止同步补偿器)对地铁供电系统的谐波电流和无功功率进行综合治理。笔者期望本文的研究内容和成果能够为日后地铁的规划建设和设计研究提供一定的理论依据。
杨乃琪[4]2016年在《无轨电车牵引供电系统及试验研究》文中研究指明随着我国经济和城镇化加速发展,城市的规模以及人口数量都在不断扩大,导致城市交通压力大大增加,城市交通拥挤状况成为了在城市建设发展中人们关心的主要问题之一。城市公共交通具有集约高效、节能环保等优点,发展公共交通是缓解交通拥堵、转变城市交通发展方式的必然要求,是构建资源节约型、环境友好型社会的战略选择。无轨电车作为城市公共交通的重要组成部分,近年来开始由衰落转向复苏,越来越受到重视。而传统无轨电车接触网式供电方式一直存在结构复杂,可靠性差、城市视觉污染等问题。本文对新型无轨电车供电方案及新型城轨交通供电模式进行探讨。对无轨电车牵引供电系统进行了系统分析与设计,提出了牵引供电系统新型保护方案。文中详细阐述了“一线一地”式无轨电车方案,对其牵引供电系统方案进行了深入分析与研究。结合西南交通大学峨眉校区无轨电车实验线建设给出了牵引供电系统设计方案,并对其整流变压器、整流装置、整流装置的电压进行了分析设计。文中讨论了整流装置基本原理,使用Matlab/Simulink仿真软件建立了整流机组仿真模型,并对整流机组交、直流侧谐波及24脉波整流机组所产生的非特征谐波进行了深入讨论及仿真分析。不仅有助于无轨电车牵引供电系统的优化设计,对城市轨道交通直流牵引供电系统运行方案的优化及新、改建系统的设计也具有较高的参考价值。文中对无轨电车牵引供电系统保护方案进行了分析讨论,提出了改进的直流牵引供电系统及其保护方法。文中对改进的新型保护工作原理、故障类型辨识方法进行了详细阐述。改进后直流牵引供电系统及保护方法具有识别、区分永久故障与瞬时(非永久)故障的新功能,不但可用于无轨电车牵引供电系统及新建城市轨道交通线路,同时适用于既有城市轨道交通牵引供电系统改造。
宋瑞刚[5]2009年在《城市轨道车辆牵引与电制动实验系统研究》文中提出随着世界范围科学技术的迅猛发展,城市轨道交通高新技术的研究和应用呈现出日新月异的面貌。由于轨道车辆具有运量大、速度快、安全、准点、保护环境、节约能源和用地等特点,世界各国普遍认识到,解决城市交通问题的根本出路在于优先发展以轨道交通为骨干的城市公共交通系统。我国在“十一五”规划中也提出了轨道交通“超前规划,适时建设”的发展战略。然而,城轨车辆的的核心技术如交流传动技术、制动技术、微机控制及诊断技术还没有完全为我国掌握,因此,开展旨在实现城轨车辆国产化的交流牵引相关技术的研究已经刻不容缓。本文研究的城市轨道车辆牵引与电制动实验系统,由一套交流牵引与负载系统、整流逆变系统、虚拟仪器测控设备和工业控制计算机组成。本文的具体工作内容如下:(1)研究了城市轨道车辆的交流牵引技术,分析了牵引电机特性和电制动特性,并阐述了异步交流电机的矢量控制方法和直接转矩控制方法,为实验平台的建设奠定理论基础。(2)依据上海地铁公司提供的2号线技术资料,对牵引系统、负载系统和惯量系统(叁级飞轮)等硬件进行了选型和设计,初步建立了模拟城市轨道车辆牵引和电制动的实验系统平台。(3)基于虚拟仪器技术,研究对牵引电流、直流母线电压等数据的采集,和对电机转速、转矩的控制,使用LabVIEW软件进行了控制面板和后台程序的设计。该软件可以实现线路的预先设置,依据用户需要产生列车运行时所需的转速和阻力给定值,对选定特性参数进行实时检测并以图表形式显示。(4)在城市轨道车辆轻载、满载、超载叁种工况下,对牵引与电制动系统进行实验。使用Origin绘图软件对LabVIEW测控平台保存的数据进行绘图,对各种工况下的牵引过程和电制动过程进行纵向对比分析,并与上海地铁2号线实际测试结果进行横向对比分析,从而验证实验平台的可行性。经过多种工况的实验运行,牵引与电制动实验系统达到了本课题需要完成的目标,实验系统运行稳定,数据采集精确、分析处理与存储方便,最终得到了很有价值的实验结果。在该实验平台上还可以进行牵引控制策略的研究、电机的特性实验研究,并更进一步,进行城市轨道车辆制动能量回收方法的研究。
谢方[6]2009年在《城市轨道交通直流供电整流机组研究》文中研究指明随着我国经济的发展,城市建设规模不断扩大,许多大中城市轨道交通的规划及其建设正蓬勃开展。直流牵引供电系统是城市轨道交通供电系统的重要组成部分,多脉波整流作为目前直流牵引供电系统的核心技术倍受关注,而叁相电压型PWM整流器以其优越的性能,在城市轨道交通直流牵引供电中的应用也成为新近国内外广大学者研究的热点。本文对当前城市轨道交通直流供电系统广泛采用的12脉波、24脉波直流供电系统进行建模与仿真,分析了12脉波与24脉波各工作模式下的工作特性,给出了其仿真波形;讨论了12脉波、24脉波电压、电流、换相角、功率因数、短路电流等参数计算方法及短路仿真。为得到结构简单,性能与传统24脉波电路能够媲美的拓扑电路,本文提出将一种带辅助电路的24脉波整流电路应用到城市轨道交通牵引供电系统中,仿真结果验证了可行性与有效性。针对目前城市轨道交通所采用的二极管整流方式存在能量无法双向流动、功率因数不能达到1、谐波污染仍旧较大等缺点,本文将叁相PWM整流器用于城市轨道交通直流牵引供电系统整流机组并展开研究,建立了基于SVPWM预测电流控制策略的仿真模型,讨论了基于移相变压器与基于载波移相两种结构的PWM整流机组应用方案,仿真比较得出基于载波移相的PWM整流机组结构相对简单、性能更加优越。城市轨道交通牵引供电系统包含了交流侧电路、直流侧电路和列车叁大部分,是一个时变、交直流混合系统,为更周全考查地铁运行各个动态过程的供电性能,并综合考虑电网供电系统、整流输出直流、城轨列车牵引传动负载,本文建立了基于列车传动系统的24脉波整流供电系统仿真平台,验证24脉波供电系统性能,并考察列车牵引、制动、加载等工况对网侧电流谐波及直流侧电压的影响。
卢西伟[7]2011年在《城市轨道交通能馈式牵引供电系统可靠性、疲劳损伤评估及维护维修方法研究》文中认为能馈式牵引供电系统由于其特有的双向能量流动特性以及完全可控的交直流特性,较之传统牵引供电系统有着突出的优势。牵引供电系统为城轨车辆提供直流牵引电源,在整个城轨交通系统中具有举足轻重的作用。因此保证供电系统的运行可靠性是至关重要的。本文从以可靠性为中心的维修理论(RCM)出发,应用数学建模方法以及疲劳的累积损伤理论、系统的动态优化方法,对城轨能馈式牵引供电系统可靠性建模、疲劳损伤评估方法和维护与维修动态优化方法进行了深入研究。对能馈式牵引供电系统进行合理分层并分别建立其可靠性模型。将能馈式牵引供电系统可靠性评估过程划分为叁个层次进行研究,通过对比研究详细分析能馈式牵引供电系统与传统牵引供电系统相比在可靠性上的差别和特殊性,提出提高系统可靠性的措施。基于拓扑等效原理将系统的不同工况下的可靠性研究问题等效为不同串、并联拓扑下的可靠性建模问题,得到相应的可靠度表达式；基于累积损伤理论,提出能馈式牵引供电系统的疲劳损伤评估方法,并据此建立了能馈式牵引供电系统的疲劳损伤评估模型。分析了累积损伤度的定义方法及其在系统疲劳损伤评估过程中的关键作用,并通过对累积损伤度的分析计算实现了对能馈式牵引供电系统内的关键部件(电解电容、变压器、直流断路器、接触网等)以及系统整体的疲劳损伤评估。最后阐述了基于系统运行档案的疲劳损伤评估模型参数修正策略。将动态维修方法和动态优化理论应用于能馈式牵引供电系统中,运用动态检修模型选择系统的维修模式,在牵引供电系统部件使用寿命及可靠性水平已知的条件下,动态优化牵引供电系统的维护与维修范围。对高可靠性和低维修费用进行多目标规划,得出基本的预防性维护与维修间隔策略,分析牵引供电系统的动态维修过程、确定动态检修周期。优化过程中随着系统的实际运行情况实时进行,得到最佳维护与维修周期,以保证系统的可靠性最大、运行效率最高和维护维修费用最少。在研究过程中,本文通过建立能馈式牵引供电系统的可靠性模型,首先推导出内各关键部件与系统整体疲劳损伤的相互关系并分析出各自的影响因素；然后使用累积损伤度表征疲劳损伤影响因素的实际作用历程及其累积效果,完成各关键部件和系统整体的疲劳损伤估计；最后基于系统的疲劳损伤变化规律通过动态寻优的方法确定能馈式牵引供电系统的最优维护维修范围和间隔。本文的研究成果首次在能馈式牵引供电系统在可靠性和高性能维护和维修方法方面做了有益的研究与尝试,相信在城轨交通新型牵引供电系统中能够起到积极的作用。
马驰[8]2012年在《地铁直流保护装置的设计》文中研究说明地铁直流保护装置担负着保护数据采集、处理判断和发出跳闸指令等任务,对地铁牵引供电系统的安全和经济运行起着重要的作用。目前,国内地铁系统中已经有一批国产直流保护装置投入运行,但大多数还是使用国外的直流保护设备,因此研发出高可靠性、高智能化的直流保护装置具有重要的意义。本文从地铁供电系统的基本构成和直流保护的基本原理入手,对各保护原理进行了简单介绍,对地铁牵引供电系统短路故障以及起动过程进行了仿真分析,并且确定了大电流脱扣保护di/dt+ΔI保护的的配置方案和相关保护的整定原则。对di/dt+ΔI保护的局限性进行了分析,介绍了基于电流积分值和平均值的自适应保护原理以及直流保护数据量的检测原理。在直流保护装置硬件方案中,对直流保护装置的隔离放大模块以及中央处理单元进行了详细的设计,并进行了相关保护值的定值整定。在直流保护装置的软件设计中,根据功能分为主程序、显示程序和键盘处理、采样程序、中断检测程序、保护程序,给出了各个模块相应的保护流程框图,并对控制流程实现进行了分析与设计,最后利用MATLAB的m语言编写了基于电流特征量的保护程序,并验证了程序的有效性和可靠性。
高文祥[9]2005年在《地铁杂散电流模拟装置的补偿电源研制》文中认为地铁杂散电流对道轨、主体结构中的钢筋、周围的埋地金属管线及沿线的建筑物等造成电化学腐蚀,产生严重危害。目前国内外对地铁杂散电流防护措施多采用被动的“堵截”或“疏导”的防护措施,取得了一些成效,但还没有从根源上消除杂散电流的产生。为了寻找一种积极有效的防治地铁杂散电流的方法,本文提出了利用分段检测和自动补偿相结合的电源补偿方案,这是一个涉及电子、测试和电防护领域的应用研究。 本文介绍了地铁杂散电流产生的机理、危害以及目前所采用的防护手段,提出了对模拟道轨进行电流补偿以有效减小或降低地铁杂散电流产生的积极防治方案;介绍了实验室地铁杂散电流模拟装置设计和实现的全过程;在对电源类型进行分析的基础上,分降压、主电路和控制电路叁部分详细介绍了所选电源电路设计过程及关键器件的参数选择;在对隔离方法对比分析的基础上,详细介绍了采集、隔离、放大部分的电路设计及关键器件的参数选择;简要介绍了对电路进行测试的方法及测试过程。 为检验补偿电源在地铁杂散电流模拟装置上的补偿效果,设计了7组实验,并对每组实验数据的效果进行了详细的分析。验证了地铁杂散电流模拟装置较好的模拟了实际地铁杂散电流的情况,电源补偿装置也能较好的完成减小“被补偿区段”模拟轨道电流的目的。因此,这种防治方案是合理的、可行的,为日后探讨利用受控开关电源来实现积极的电流补偿,提供了实验基础和科研依据。
王艇[10]2006年在《地铁直流牵引供电保护技术与系统实现》文中提出地铁直流牵引供电系统是一个复杂系统，其核心技术是直流供电控制与保护。直流供电保护装置安装于开关柜内，为直流牵引系统提供继电保护，对确保地铁的安全可靠运行起着关键作用。目前，国内对直流保护设备的研发尚处于起步阶段，而设备的国产化是必然的发展方向，因而研究和开发出高可靠性、高智能化的直流供电保护装置具有重要的现实意义和广阔的市场前景。 直流牵引供电系统的馈线保护以微处理器为基础，用来完成对直流快速断路器的控制和保护。保护装置集成了监测、运算、控制、输入输出及通信等多种功能。直流控制和保护系统应具备模块化，适应能力强的特点，以满足牵引供电系统的各种需要。本文主要是研究地铁直流保护与控制的基本原理及硬件实现方案。 本文首先对地铁直流供电系统的功能要求、实现方案将进行探讨和研究，并介绍了地铁直流牵引变电所内各开关柜的配置。其次对以DDL保护为核心的直流供电保护原理进行了研究，在此基础上，结合其保护与控制功能，分析了直流保护装置的数字控制逻辑。最后是给出了直流保护装置详细的硬件结构，通过对保护系统的各个模块的设计，并给出了其硬件配置和电路连接图，从而基本形成了一个完整的直流保护装置的硬件实现方案。
参考文献：
[1]. 高性能城市轨道交通直流牵引供电电源的研究[D]. 杨鹏. 西南交通大学. 2004
[2]. 郑州城市轨道交通供电模式及谐波分析[D]. 姚猛. 郑州大学. 2012
[3]. 地铁供电系统谐波电流和无功功率综合治理方案[D]. 冷寒. 西南交通大学. 2012
[4]. 无轨电车牵引供电系统及试验研究[D]. 杨乃琪. 西南交通大学. 2016
[5]. 城市轨道车辆牵引与电制动实验系统研究[D]. 宋瑞刚. 上海交通大学. 2009
[6]. 城市轨道交通直流供电整流机组研究[D]. 谢方. 西南交通大学. 2009
[7]. 城市轨道交通能馈式牵引供电系统可靠性、疲劳损伤评估及维护维修方法研究[D]. 卢西伟. 北京交通大学. 2011
[8]. 地铁直流保护装置的设计[D]. 马驰. 西南交通大学. 2012
[9]. 地铁杂散电流模拟装置的补偿电源研制[D]. 高文祥. 首都师范大学. 2005
[10]. 地铁直流牵引供电保护技术与系统实现[D]. 王艇. 江苏大学. 2006
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