地铁辅助电源及其监控系统的研究与实现.pdf

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1、ResearchandDevelopmentofauxiliarypoweranditsmonitoringsystemonsubwayvehiclebyZOUHuiAthesissubmittedinpartialsatisfactionoftheRequirementsforthedegreeofMasterofEngineeringinComputerApplicationTechnologylnCentralSouthUniversityofForestryandTechnology498ShaoshanSouthRoad，TianxinDistrictChangshaHunan

2、410004，P．R．CHINASupervisorProfessorLIAOYingxinMay,2014UlIIIlUIIIIIIIY2630993中南林业科技大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品，也不包含为获得中南林业科技大学或其他教育机构的学位或证书所使用过的材料。对本文的研究作出重要贡献的个人和集体，均己在文中以明确方式表明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名：刍严菇筝矽惮年歹月2多日中南林业科技大学学位论文版权使

3、用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件或电子版，允许论文被查阅或借阅。本人授权中南林业科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于：1、保密口，在——年解密后适用本授权书。2、不保密囱。(请您在以上相应方框作者签名：铷懈导师签名：印?忙箩月如日摘要地铁车辆上除为牵引电机供电的牵引变流系统外，也有为车辆上各种负载提供电能的辅助电源系统(APS)。辅助电源系统是整个地铁车辆系统的重要组成部分，又可分为交流电源系统(SIV)和直流

4、电源系统(BCU)。交流电源系统(SIV)为车辆客室空调机组、空压机、交流照明、通风装置、电加热器等交流负载提供三相交流和单相交流电源；直流电源系统(BC∽为直流照明、车载各系统控制电路、车载信号与通信设备、电动车门以及蓄电池组等直流负载提供直流电源。辅助电源监控模块作为列车控制与管理系统(TCMS)的组成部分，其主要作用在于能够实时监控APS的工作状态，及时发现和诊断故障，极大方便对辅助电源设备维护和管理。辅助电源及监控模块工作的安全性、可靠性对车辆正常运营具有重要影响。本文首先对地铁辅助电源的逆变部分和整流部分的几种电路拓扑结构进行了比较，针对本文辅助电源的供电特点，选取了12脉冲加

5、变压器隔离的逆变方案和三相全控整流的整流方案，确定了本文辅助电源的整体结构。并对该方案进行了仿真研究，结果表明，该方案具有谐波含量小等较好的输出特性，控制较为简单等优点。对SIV的闭环控制策略进行了研究，针对传统电压有效值PI闭环控制存在当负载切换或母线电压波动时输出电压波动大、谐波含量较高的问题，增加电压瞬时值内环和前馈控制环节。仿真实验表明带前馈补偿的双闭环PI控制使SIV输出电压有效值的波动比传统PI控制有明显减小；同时为使系统有更好的输出特性，在带前馈补偿的双闭环PI控制策略的基础上，增加模糊推理机对PI控制器参数进行自适应调节，仿真结果表明该控制策略极大提高了系统的稳定性和自适

6、应能力。其次，参考韩国现代乐铁公司APS系统，设计了基于VME总线的7电路板辅助电源控制系统硬件结构。以最大限度地减少硬件数量、提高各控制模块的独立性和模块间通讯容错率为目标，实现电路结构的优化整合。进而，基于模块化思想对辅助电源监控软件进行了设计。监控软件分为三大模块：通信层、数据层和界面层。通信层采用MVB总线及协议实现与下位机监控单元的数据传输。数据层采用双缓存机制实现运行和故障记录等实时数据的缓存和磁盘数据文件的管理。界面层通过数据层接口获取所需数据，实现运行和故障记录数据的实时显示和回放，以及参数的上传和下载，并能以状态和曲线的形式显示以上各类数据。最后基于湘潭电机股份有限公司

7、制造的地铁辅助电源实验平台，验证了本文提出的地铁辅助电源控制方案及监控系统，系统联调和测试表明实验样机和监控软件工作稳定，辅助电源输出波形质量好，监控软件满足实时性和有效性要求。关键词：地铁辅助电源；逆变器；整流器；自适应模糊控制；双闭环控制；监控系统ABSTRACTInasubwayvehicle，thereisatractionconvertersystemwhichsuppliespowerfortractionmotors，