用于城市軌道交通的新型能量回饋牽引整流系統(tǒng)的研究.pdf

1、可持續(xù)發(fā)展的城市交通系統(tǒng)，是集土地資源、能源、環(huán)境、居住出行等友好交通模式為一體的城市綜合交通系統(tǒng)。城市軌道交通（簡稱城軌交通），作為一種低能耗、低污染、高效率的運輸方式，在世界各國的大中型城市都得到了廣泛的應用。
　　 目前的城軌交通供電模式存在兩個問題。第一個問題是無法有效利用制動能量。第二個問題是，由于目前城軌交通中主要有晶閘管和二極管兩種整流方式，這樣的整流方式等于向電網(wǎng)注入了大量諧波和無功功率，會引起網(wǎng)側(cè)電流畸變，甚至

2、嚴重影響電力系統(tǒng)的電能質(zhì)量。
　　 本論文提出了一種用于城軌交通的新型能量回饋牽引整流系統(tǒng)。在現(xiàn)有晶閘管、二極管整流的基礎上并聯(lián)上小容量的四象限變流器。該變流器有能量回饋和有源濾波兩種運行模式。當有制動能量需要回饋時，四象限變流器工作在逆變模式，將電能逆變回電網(wǎng)，并可保持網(wǎng)側(cè)功率因數(shù)接近-1;其他時間則作為有源濾波器，改善電網(wǎng)的諧波和功率因數(shù)特性。
　　 以該整流系統(tǒng)為研究目的，本文首先詳細介紹了四象限變流器的數(shù)學模型、

3、參數(shù)設計原理、電流控制技術和網(wǎng)側(cè)電流優(yōu)化技術。并對參數(shù)設計部分，兩種電流控制技術，兩種電流優(yōu)化技術進行了仿真驗證。同時還實現(xiàn)了變流器仿真的四象限運行。其次，本文還詳細介紹了有源濾波器的諧波提取原理和電流控制原理，并對單臺有源濾波器的各種不同工況、有源濾波器與12/24脈波整流器的配合運行工況和有源濾波器的多重化工況進行了仿真驗證。
　　 基于前文的理論介紹和仿真研究，本文構(gòu)建了新型能量回饋牽引整流系統(tǒng)的仿真模型。利用這個模型進行

4、了能量回饋、有源濾波和模式切換的仿真分析。同時還給出了四象限變流器容量問題的分析與仿真。
　　 在理論研究和仿真驗證的基礎上，本文進行了實驗系統(tǒng)的硬、軟件設計，并搭建了新型能量回饋牽引整流系統(tǒng)的實驗平臺。在此平臺的基礎上，對四象限變流器和有源濾波器的各種模式進行了較為詳細的實驗和結(jié)果分析。并最終實現(xiàn)了能量回饋與有源濾波兩種運行模式的切換。實驗結(jié)果驗證了本文對于四象限變流器和有源濾波器的研究和分析的正確性。同時也證明了在城軌供電系