城軌列車運(yùn)行站間距離短,起動(dòng)制動(dòng)頻繁,列車再生制動(dòng)會(huì)產(chǎn)生大量的再生制動(dòng)能量。逆變回饋型再生制動(dòng)能量利用方案能夠?qū)⒊擒壛熊囋偕苿?dòng)能量直接回饋給交流電網(wǎng)進(jìn)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(dòng)及電網(wǎng)異常情況的影響。對(duì)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(chǔ)能單元的基于虛擬同步機(jī)控制的城軌列車再生制動(dòng)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(dòng)工況工作在逆變模式將再生制動(dòng)能量回饋至電網(wǎng)。同時(shí),系統(tǒng)能夠參與電網(wǎng)調(diào)節(jié),極大提高電網(wǎng)運(yùn)行的穩(wěn)定性。本文首先對(duì)該回饋系統(tǒng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了詳細(xì)的介紹,對(duì)其主功率電路、儲(chǔ)能模塊、虛擬同步機(jī)控制與調(diào)制模塊的組成、選型、及作用進(jìn)行了分析,并對(duì)儲(chǔ)能模塊充放電模式所采用的雙閉環(huán)控制策略進(jìn)行了詳細(xì)的設(shè)計(jì)。其次根據(jù)同步機(jī)原理詳細(xì)分析了Synchronverter虛擬同步機(jī)的運(yùn)行機(jī)理,并根據(jù)同步機(jī)的轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)方程、電磁暫態(tài)方程及磁鏈方程構(gòu)建出了虛擬同步機(jī)的數(shù)學(xué)模型。根據(jù)實(shí)際控制目標(biāo),分別設(shè)計(jì)了系統(tǒng)在整流及逆變模式下的控制方案,并對(duì)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(lái)源】：西南交通大學(xué)四川省 211工程院校 教育部直屬院校

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【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

超級(jí)電容儲(chǔ)能型再生制動(dòng)能量利用方案示意圖

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

圖 1-3 傳統(tǒng)逆變回饋型再生制動(dòng)能量利用方案示意圖的成熟的逆變回饋型再生制動(dòng)能量利用裝置主要有德國(guó)西門子公司司產(chǎn)品。國(guó)內(nèi)北京地鐵 9 號(hào)線、10 號(hào)線、14 號(hào)線均有嘗試逆變回饋用裝置[21]，且持續(xù)運(yùn)行效果良好，節(jié)能效果顯著。以上各方案特點(diǎn)，本文采用逆變回饋型再生制動(dòng)能量利用方案，變回饋方案的基礎(chǔ)上，研究一種帶儲(chǔ)能單元的基于虛擬同步機(jī)控制的能量回饋系統(tǒng)。擬同步機(jī)技術(shù)同步機(jī)技術(shù)[31-35]最早由歐洲 VSYNC 工程提出，是通過(guò)適當(dāng)?shù)目刂扑阃綑C(jī)的有功調(diào)頻及無(wú)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(lì)磁電感和互感等參數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)[35]。

【參考文獻(xiàn)】：
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碩士論文
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[2]城軌交通再生制動(dòng)仿真計(jì)算與逆變回饋式節(jié)能方案研究[D]. 唐萍.華中科技大學(xué) 2013
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本文編號(hào)：3282802