基于逆变回馈的地铁再生制动能量回收方案研究

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1、密级：公开论文类型：应用研究工程硕士学位论文基于逆变回馈的地铁再生制动能量回收方案研究ResearchonRegenerativeBrakingEnergyRecoverySchemeforMetroBasedonInvertingFeedback培养单位：电气与电子工程学院专业领域：电气工程学生姓名：高博校内导师：孙晓云教授校外导师：韩志军高级工程师二○一八年六月独创性声明本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得石家庄铁道大学或其

2、它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。签名：日期：关于论文使用授权的说明本人完全了解石家庄铁道大学有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向有关部门送交论文的复印件和电子版本，允许论文被查阅和借阅，同意学校将论文加入《中国优秀博硕士学位论文全文数据库》和编入《中国学位论文全文数据库》。本人授权石家庄铁道大学，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文，可以公布论文的全部或部分内容。(保密的论文在解密后应遵守此规定)作者签名：日期：导师签名：日期：摘要城市交通是城市经济与社会发展的大动脉，

3、必须保持其高效的运转功能。但是，受城市化进程过快和私家车数量增多的影响，目前国内一些中心城市在交通资源供需关系方面已失去应有的平衡。以地铁为代表的现代城市轨道交通，不仅可减缓城市的交通压力，还可提升城市的整体形象。然而，地铁站间距离短和行车密度大的线路特性，决定了地铁车辆频繁在启动加速与制动减速之间切换，这样的特点使得地铁既消耗大量牵引电能又产生大量的再生制动能量。为了减缓再生电能对牵引供电系统的反向猛烈冲击，并切实解决再生电能的快速转移和综合利用问题，合理的设计再生制动能量吸收利用方案很有必要。首先对国内外现有的几种再生制动能量吸收应用方法，以及各方法优缺点进行分析

4、和比较，确定了逆变回馈型再生制动能量利用的方案。根据石家庄地铁车辆的实际参数，建立基本阻力计算模型并分析车辆的制动特性，通过能量转换和平衡方程推导出再生能量计算方法，再利用实例解释再生制动能量的计算步骤，并验证计算结果的精确性，其中得到的相关参数，为论文后续设计逆变并网装置提供理论基础以及建模时参数设置的依据。然后对地铁牵引供电系统、地铁牵引传动系统的原理、结构、数学模型和基于SVPWM的矢量控制等进行了详细研究，在simulink中分别搭建了仿真模型，对同一供电区间内地铁单列车处于不同速度运行以及多列车同时运行的多种情况进行了仿真分析。然后根据前文的计算结果和仿真分

5、析，设计了逆变回馈型再生制动能量吸收利用系统，对系统包含的DC/AC逆变器、LCL滤波器、PLL锁相环模块以及逆变器的SVPWM控制方法等进行了详细研究，并搭建了包括牵引供电系统、牵引传动系统以及逆变回馈系统的完整仿真模型，仿真分析了再生制动能量的产生以及吸收再利用的整个过程。最后利用中车永济电机厂生产的城轨交通实验平台进行多次试验，通过对采集到的大量实验数据进行分析，进一步验证设计的逆变回馈系统的合理性。关键词：再生制动能量；逆变回馈；仿真模型AbstractUrbantrafficisthemainarteryofurbaneconomyandsocialdeve

6、lopment,soitmustbemaintainedthefunctionofhigh-efficientoperation.However,duetotherapidprocessofurbanizationandtheincreasingnumberofprivatecars,somecentralcitiesinChinahavelosttheirprimebalanceintherelationshipbetweenthesupplyanddemandoftransportationresources.Themodernurbantransit,repre

7、sentedbythemetro,cannotonlyrelievethetrafficpressureofthecity,butalsoimprovetheoverallimageofthecity.However,thelinecharacteristicoftheshortdistancebetweenthemetrostationsandhightrafficdensity,determinesthatthemetrovehiclefrequentlyswitchesbetweenaccelerationofstartinganddecele