基于逆变回馈地铁再生制动能量吸收的研究

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1、西南交通大学硕士研究生学位论文第1页捅要由于地铁站间距离较短，列车启动、制动频繁，大约40％左右的能量被浪费，可回收的制动能量相当可观。目前，国内地铁车辆普遍采用电阻式再生制动吸收装置，制动时产生的能量未被有效利用，被电阻以发热的形式消耗掉，存在能源浪费，并且电阻散发的热量会引起隧道内温度升高，加重空调和通风设施的负担，进一步造成能源浪费，同时存在车辆自重大等问题。逆变回馈型再生制动能量吸收装置将列车制动能量反馈回交流中压环网，供其他负载使用，达到节约能源、改善环境的目的，这符合国家节约能源的基本国策。随着国内关键技术的掌握，开发逆变回馈型再生制动能量吸收装置无论从技术上还是造价

2、上已经具有可行性。因此，建立精确的仿真模型，研究基于逆变回馈的再生制动能量吸收装置，是十分必要的。本论文分析了城市轨道交通供电系统的整体构架及其数学模型、再生制动的原理及剩余能量的处理方式，讨论了目前地铁普遍使用的电阻耗能型再生制动能量处理方式，针对其存在的不足，提出了一种基于逆变回馈的再生制动能量吸收方案。它是将列车制动时产生的能量通过逆变回馈装置反馈回交流中压环网供其它负载使用，以达到节约能源、改善环境的目的。利用MATLAB／SIMULINK工具建立再生制动能量逆变回馈系统方案的仿真模型，研究了再生制动能量的吸收过程，其中列车用等效电流源模型。该仿真模型包括主电路和和控制电

3、路两部分，控制电路采用SPWM控制策略及数字式比例积分PI调节控制来实现闭环控制，并为仿真模块进行参数计算及设置。然后，利用快速傅里叶变换工具(FFT)对仿真结果进行谐波含量分析。通过对仿真输出结果校验表明：再生制动能量逆变回馈装置的仿真模型输出电压、电流大小与理论计算值基本一致，其谐波含量符合国家标准要求。最后详细分析了逆变回馈装置的挂网试验方案及其保护功能配置，以确保该方案不会影响行车和系统的安全可靠运行。关键词：城市轨道交通；牵引供电；再生制动；逆变回馈；建模仿真西南交通大学硕士研究生学位论文第1I页AbstractBecauseofshorterdistancebetwe

4、ensubwaystations，andthetrainstartingandbrakingf．requently，about40％oftheenergyiswasted，andtheregenerationenergywhichcouldberecycledisconsiderable．Atpresent，theregenefationenergydevice0frheostaticabsorptioniscommonlyusedindomesticsubway，andtheregenerationenergyisconsumedinthefbrmofheatingbyresi

5、stors．Thus，thereiswasteofenergy，andtheheatoftheresistorswillcausethetunneltemperatureriseandincreasetheburdenoftheventilationfacilitiesandtheair—conditioning，andf．urtherresultinenergywaste．Withthemasteryofkeytechnologyofdomestic，developingtheregenerationepergydeViceofinVeningisf色asibleinterms

6、ofcostortechn0109y．Thus，itisnecessarytoestablishprecisemodelandresearchtheregenerativebrakingdevicebasedoninverting．Thestructureandmodelsoftractionpowersysteminurbanrailtransitareanalyzedinthispaper，thentheprincipleofregenerationbrakingandthemanagementofexcessenergyarestudied．Therheostaticbra

7、kingwhichisgenerallyusedinurbanrailtransitatpresentisdiscussed．Consideringitsshortcomings，anabsorbingmethodofregenerationenergybasedoninVertingisproposed．TheregenerationenergyreturntoACmiddleVoltagepowernetbyinverting，supplyingpowerf．0rotherl