城軌列車運行站間距離短,起動制動頻繁,列車再生制動會產(chǎn)生大量的再生制動能量。逆變回饋型再生制動能量利用方案能夠?qū)⒊擒壛熊囋偕苿幽芰恐苯踊仞伣o交流電網(wǎng)進行再利用,能量利用率較高。但傳統(tǒng)逆變回饋型方案控制方式單一,容易受到功率波動及電網(wǎng)異常情況的影響。對此,本文在傳統(tǒng)逆變回饋型方案的基礎(chǔ)上,研究一種帶儲能單元的基于虛擬同步機控制的城軌列車再生制動能量回饋系統(tǒng)。該系統(tǒng)在列車牽引工況工作在整流模式為牽引網(wǎng)提供能量,在列車再生制動工況工作在逆變模式將再生制動能量回饋至電網(wǎng)。同時,系統(tǒng)能夠參與電網(wǎng)調(diào)節(jié),極大提高電網(wǎng)運行的穩(wěn)定性。本文首先對該回饋系統(tǒng)結(jié)構(gòu)進行了詳細的介紹,對其主功率電路、儲能模塊、虛擬同步機控制與調(diào)制模塊的組成、選型、及作用進行了分析,并對儲能模塊充放電模式所采用的雙閉環(huán)控制策略進行了詳細的設(shè)計。其次根據(jù)同步機原理詳細分析了Synchronverter虛擬同步機的運行機理,并根據(jù)同步機的轉(zhuǎn)子運動方程、電磁暫態(tài)方程及磁鏈方程構(gòu)建出了虛擬同步機的數(shù)學(xué)模型。根據(jù)實際控制目標,分別設(shè)計了系統(tǒng)在整流及逆變模式下的控制方案,并對系統(tǒng)自同步模式、整流牽引模式、逆變回饋模式、電網(wǎng)調(diào)節(jié)模式下的控制策... 

【文章來源】：西南交通大學(xué)四川省 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：74 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

超級電容儲能型再生制動能量利用方案示意圖

載制動裝置的使用，減少了車輛自重，提高了列車運行性能[21]。該方案的缺點：目前研發(fā)的超級電容儲能裝置均不能夠完全吸收列車產(chǎn)生的再動能量，容量較小[22]；裝置體積龐大，場地配置要求高；技術(shù)要求較高，價格較高在直流系統(tǒng)中完成再生制動能量的交換，無法將再生制動能量直接輸送至交流電行再利用。目前成熟的超級電容儲能產(chǎn)品主要有德國西門子公司的 SES 成套產(chǎn)品，已嘗試于國內(nèi)的北京地鐵 5 號線。該裝置主要設(shè)置在直流母線電壓波動幅度較大的牽引所（如牽引供電區(qū)間較長和區(qū)間坡度較大的牽引變電所）內(nèi)，但還未投入使用[23]。2) 飛輪儲能型飛輪儲能型再生制動能量利用方案與超級電容儲能型再生制動能量利用方案原致，都是將再生制動能量進行吸收和存儲。飛輪儲能型方案如圖 1-2 所示，通過 IGB波器及驅(qū)動電路將再生制動能量送入飛輪儲能裝置。

圖 1-3 傳統(tǒng)逆變回饋型再生制動能量利用方案示意圖的成熟的逆變回饋型再生制動能量利用裝置主要有德國西門子公司司產(chǎn)品。國內(nèi)北京地鐵 9 號線、10 號線、14 號線均有嘗試逆變回饋用裝置[21]，且持續(xù)運行效果良好，節(jié)能效果顯著。以上各方案特點，本文采用逆變回饋型再生制動能量利用方案，變回饋方案的基礎(chǔ)上，研究一種帶儲能單元的基于虛擬同步機控制的能量回饋系統(tǒng)。擬同步機技術(shù)同步機技術(shù)[31-35]最早由歐洲 VSYNC 工程提出，是通過適當?shù)目刂扑阃綑C的有功調(diào)頻及無功調(diào)壓控制特性，并且可以根據(jù)其所連電網(wǎng)虛擬慣性、阻尼系數(shù)、勵磁電感和互感等參數(shù)進行設(shè)計[35]。

【參考文獻】：
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碩士論文
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本文編號：3282802