逆变型再生制动能量利用系统的建模与供电计算

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1、逆变型再生制动能量利用系统的建模与供电计算IBM王沛沛麵中车大连电力牵引研发中心有限公司动车组和机车牵引与控制国家重点实验室西南交通大学电气工程学院摘要：针对逆变型再生制动能量利用方案的供电计算问题，详细给出含逆变冋馈装置的、精确考虑换相电阻的牵引变电所交直流变换数学模型和逆变型再生制动能量利用装置交流侧有功功率、无功功率、直流电压和直流电流的详细表达式。采用牛顿-拉夫逊法进行城Hi轨道交通供电计算，推导Jacobian矩陈，通过10节点直流牵引供电系统案例验证算法的有效性和准确性。关键词：城市轨道交通;再生制动;逆变回馈;供电计算;作者简介：王晓鹏

2、（1981一），男，高级工程师收稿日期：2017-04-27ModelingandpowersupplycalculationofinvertertyperegenerativeenergyfeedbacksystemWangXiaopengWangPeipeiHanHongbinAbstract：Toaddresstheissuesofpowersupplycalculationinthesolutionforinvertertyperegenerativeenergybybrakefeedback,thispapergivesadetailedd

3、escriptionofAC/DCtransformmathematicalmodelinthetractionsubstation,whichcontainsinverterfeedbackdeviceandaccurateconsiderationofthephaseresistance，aswe11asaclearexpressionoftheactiveandreactivepowerofACside，voltageandcurrentofDCside.ByusingNewton-Ralphmethodtosolvethetransitpow

4、ersupplycalculation,andtheJacobianmatrixisderived.Thevalidationandaccuracyofthealgorithmareprovedthroughacasestudyof10nodesDCtractionpowersystem.Keyword：urbanrailtransit;regenerativebrake;inverterfeedback;powersupplycalculation;Received：2017-04-270引言随着社会的高度发展，城市为缓解交通压力兴建轨道交通。城市

5、轨道交通作为城市公共交通的重要组成部分，采用电能运行，污染小，在缓解城市交通的紧张状况和拓展城市空间等方面发挥着重要作用。牵引供电计算在城市轨道交通供电系统的设计工作中占有极其重要的地位。列车制动时所产生的制动能量是巨大的，这些再生能量多半被其他相邻区间列车吸收利用，剩余部分主要被列车制动电阻以发热的方式消耗掉，这将造成电能的极大浪费并带来温升等其他问题。逆变型的再生制动能量利用方案则可以反馈剩余列车再生制动能量，提高能量利用率O国内外众多学者和专家对城市轨道交通牵引供电计算所涉及到的计算模型和参数进行了深入的研究，如:完成了对整流机组交流侧和直流侧

6、的数学建模提出丫一种6脉波整流机组的交直流变换的数学模型，其屮忽略丫换相电阻Rc的影响U1;研宄在不可控的6脉波整流机组当中，换相电抗X。和直流电流1(1对整流机组触发角和换和重叠角、整流机组比值参数的影响:Rc/Xc的值很大，所以,应该考虑到换相电附的影响因素，对建立考虑Rr影响的6脉波整流机组交直流变换的数学模型，用牛顿-拉夫逊法求解牵引供电系统交直流混合潮流以1;针对Tylavsky所建立的考虑换相电阻Rc的数学模型，虽然考虑丫Rc对交直流潮流计算的影响，但整流机组交流侧的线电流会产生潮流计算误差，所以，建立了详细考虑到换和电阻Rc和精确基波电

7、流的6脉波整流机组模型，并提出了一种城市轨道交通交直流统一迭代的潮流计算方法［5-8］。本文建立了城市轨道交通交直流统一的牵引供电计算模型及算法。牵引变电所以整流机组交直流变换模型为基础，含逆变装置的牵引变电所采用的是一种三相桥式有源逆变电路，根据这一模型及算法建立了城市轨道交通牵引供电系统的交直流混合的牵引供电计算模块，并通过城市轨道交通供电系统实例验证了该模型和算法的可行性。1系统结构城市轨道交通牵引变电所采用等效24脉波整流机组。将中压交流10/35kV降压整流后，输送至接触网。逆变型再生制动能量利用装置直流侧接牵引网，交流侧通过隔离变压器连接

8、至AC400V车站用电系统或者交流10/35kV屮压网络。再生制动能量吸收装置可以减少剩余制动能量引起序:引