地鐵牽引系統(tǒng)混合型再生制動能量吸收及利用方案的研究.pdf

1、當(dāng)前我國地鐵建設(shè)已經(jīng)進(jìn)入快速發(fā)展階段，由于我國城市人口多，造成交通擁堵問題比較嚴(yán)重，地鐵具有速度快運(yùn)量大的優(yōu)點(diǎn)，能夠有效解決這個(gè)問題，特別是在大型城市，地鐵的作用更加重要。地鐵的車站間距離通常都比較短，因而機(jī)車在運(yùn)行時(shí)，起制動的次數(shù)十分頻繁，當(dāng)前最新式地鐵機(jī)車基本都采用交流異步牽引電機(jī)提供驅(qū)動力，傳動控制采用變壓變頻調(diào)速的方法，機(jī)車制動以再生能回饋制動為主，因而機(jī)車在制動時(shí)會產(chǎn)生大量的電能，甚至可以超過牽引總耗能的30％以上。這些制動電

2、能一部分會反送到牽引網(wǎng)導(dǎo)致牽引網(wǎng)電壓升高，牽引網(wǎng)電壓超過限制值時(shí)制動電能會被電阻制動裝置消耗掉，并轉(zhuǎn)化成熱量散發(fā)而沒有被有效利用。超級電容作為一種新型儲能元件，具有工作壽命長、能夠以一千安以上的大電流快速充放電，可以用于地鐵牽引系統(tǒng)制動電能的回收。本文針對我國DC1500V地鐵系統(tǒng)，設(shè)計(jì)了基于超級電容和制動電阻的機(jī)車再生制動電能回收方案。
　　本文在分析了地鐵機(jī)車再生制動能量產(chǎn)生機(jī)理的基礎(chǔ)上，對給機(jī)車進(jìn)行供電的DC1500V牽引變

3、所24脈波整流器機(jī)組進(jìn)行建模；按照目前廣泛使用的A型車主要電氣參數(shù)，利用MATLAB/SIMULINK工具建立了地鐵機(jī)車動態(tài)模型，模擬地鐵機(jī)車的起動和再生制動過程，并分析了機(jī)車在再生制動過程中牽引網(wǎng)電壓以及功率的變化。
　　根據(jù)制動能量的計(jì)算和機(jī)車制動時(shí)牽引網(wǎng)電壓變化的特點(diǎn)，確定了制動電阻-超級電容混合型再生制動能量回收方案和主電路，對電阻制動裝置配合電容儲能系統(tǒng)回收制動電能的原理作了介紹。計(jì)算出電容儲能系統(tǒng)的容量和主要元件參數(shù)，

4、儲能系統(tǒng)采用了牽引網(wǎng)電壓作外環(huán)、充放電電流作內(nèi)環(huán)的雙閉環(huán)控制策略，并完成了對電容儲能系統(tǒng)的數(shù)學(xué)建模，分析了電容儲能系統(tǒng)充放電控制策略的性能。
　　其次仿真分析了電容儲能系統(tǒng)的工作過程，模擬電容儲能系統(tǒng)在機(jī)車制動時(shí)回收電能，在機(jī)車起動時(shí)釋放電能的過程，分析了它對牽引網(wǎng)電壓的改善效果。最后進(jìn)一步分析了供電區(qū)段內(nèi)不同發(fā)車密度時(shí)的制動電能大小和利用情況，以及在各種情況下制動能量回收裝置的工作狀態(tài)。仿真結(jié)果表明設(shè)計(jì)的制動能量混合吸收系統(tǒng)達(dá)到