基于数字孪生的城轨供电系统高保真建模方法

针对传统模型难以对具备时变特性的城轨牵引供电系统进行精准模拟的问题,总结分析了传统建模在预设负荷、固定参数及离线计算等方面的缺点,提出了一种基于数字孪生技术的模型与数据混合驱动建模方法;并结合城轨牵引供电系统实际特点,设计了数字孪生模型的运行架构及计算算法,建立信息交互体系对系统模型负荷进行精确输入,采用基于群智能优化的混合闭环校正算法实现模型参数的主动校正。理论分析及仿真结果表明:系统参数的全局优化校正可以通过基于群智能优化的闭环校正算法实现,采取子系统参数辨识和整体参数校正的混合校正策略有助于减小参数的寻优范围,降低群智能优化在系统参数校正的计算时间成本,保证模型对于参数变化的校正响应速度;具备负荷精确输入和参数主动校正能力的数字孪生模型,其潮流计算结果高度逼近采样数据,相比传统模型大幅提升了潮流计算的精度,对于牵引供电系统运行决策及设计优化具有实际意义。     

基于有源滤波器自适应阻抗重塑的高速铁路谐波谐振抑制

针对电力机车和牵引网阻抗参数耦合所引起的牵引供电系统的谐波谐振现象,首先基于阻抗分析法建立了有源滤波器、电力机车和牵引网的小信号阻抗模型,使用广义奈奎斯特判据分析了牵引供电系统谐波谐振的机理以及有源滤波器对牵引供电系统谐波谐振的影响。其次,提出一种基于阻抗重塑的牵引供电系统谐波谐振抑制方法,通过并网点电压前馈的方式在有源滤波器中引入虚拟阻抗,并利用自适应参数设计提升了虚拟阻抗对动态系统的适应性。最后,在Matlab/Simulink中搭建了“牵引网-电力机车-有源滤波器”统一仿真模型,验证有源滤波器的自适应阻抗重塑对谐波谐振抑制的有效性。     

电铁牵引供电系统的仿真模型分析

在分析了现有牵引供电系统仿真研究的基础上,利用PSCAD/EMTDC仿真软件对电铁牵引系统进行建模,该模型由牵引变压器,电力机车,谐波检测系统构成。同时利用FFT谐波检测方法对所建模型进行测量,包括谐波总畸变率、谐波含有率。通过理论与仿真结果比较分析,验证了其正确性,且能够满足牵引供电系统的电气分析要求。     

电铁牵引供电系统的谐波仿真模型分析

在分析了现有牵引供电系统仿真研究的基础上,利用PSCAD/EMTDC仿真软件对电铁牵引系统进行建模,该模型由牵引变压器、电力机车、谐波检测系统构成。同时利用FFT谐波检测方法对所建模型进行测量,包括谐波总畸变率、谐波含有率。通过理论与仿真结果比较分析,验证了其正确性,且能够满足牵引供电系统的电气分析要求。     

计及网压波动的牵引传动系统间谐波传播机理研究

随着多台电力机车同时投入运行后牵引供电系统出现电压波动现象,其在牵引传动系统中的传播特性是当前的研究热点.首先推导了间谐波在牵引传动系统中的传播机理,并分析了定子间谐波电流频谱与负载转矩间的对应关系;其次研究了间谐波传播下牵引电机电流间谐波辨识方法;随后基于瞬态电流控制策略、磁场定向的矢量控制策略搭建电力机车牵引传动系统的仿真模型,利用扰动激励法模拟了间谐波在牵引传动系统的传播特性;最后结合总体局部均值分解对定子电流的动态频域特性进行分析,确定了整流器输入电压与电机定子电流的间谐波幅频的对应关系.     

核主成分分析和粒子群优化支持向量机在电力机车笼型异步牵引电机故障诊断中的应用研究

提出了一种采用核主成分分析和粒子群优化支持向量机的电力机车笼型异步牵引电机故障诊断方法。先利用核主成分分析对故障数据进行特征提取,以获得的故障特征子集作为支持向量机故障分类器的训练样本,然后设计和构建了支持向量机多故障诊断系统。其中,支持向量机的参数通过粒子群优化算法进行了优化,最后实现对笼型异步牵引电机的故障诊断。实验结果分析表明,该方法能够有效地应用于电力机车笼型异步牵引电机的故障诊断。     

基于粗糙集理论的电传动牵引电动机评价研究

提出了根据电传动系统组成及电传动系统各环节能量传递特点分别建立评价指标的牵引电动机评价方法。电传动系统主要包括电动机、柴电机组、轮边减速器和电传动系统集成系统。从电机本体及控制性能、电传动系统配合指标和具体循环行驶工况3个层面精简列出9个评价指标,以电传动试验和计算机仿真平台为评价测试手段,针对各类牵引电机建立了综合性能评价体系,采用粗糙集理论的评价方法展开具体分析。实验及测评结果表明,该评价模型能够对各类型牵引电动机进行较为准确的评价,且准确率明显高于主观赋权分析法,验证了该评价方法的完整性和实用性,同时,永磁同步电机综合评价指数高,具有较高的研究价值。     

基于降阶电感矩阵法的多流制牵引主变压器直流滤波电感的计算

在多流制电力机车中,牵引主变压器充当变压器和直流滤波电感两种角色时,能提高牵引传动系统的设备利用率,降低系统占用空间和质量。为了解决牵引绕组被用作直流滤波电感时端口电感计算模型非线性及建模复杂等问题,本文结合多绕组牵引主变压器的端口电压方程,提出了一种基于降阶电感矩阵法的直流滤波电感计算新方法;首先详细推导出电感矩阵降阶算法的通用计算式;其次,根据牵引绕组用作直流滤波电感时不同的接线方案,建立牵引主变压器的端口电压方程组,并将降阶后获得电感参数代入到端口电压方程组中,再依据变压器的端口边界条件,即可推导求得直流滤波电感的计算式。最后,以南非多流制牵引主变压器为例,采用本文提出的新算法对牵引绕组用作直流滤波电感的两种典型接线方法条件下的滤波电感进行了计算,并与试验结果进行了对比分析,结果表明该方法能准确计算出直流滤波电感量。这对实现牵引主变压器阻抗参数与多流制牵引传动系统参数的优化匹配具有重要的工程应用价值。     

电动汽车用永磁同步牵引电动机直接转矩控制

为提高电动汽车电传动系统性能,提出永磁同步牵引电动机直接转矩控制策略.根据电机的运行状态选择空间电压矢量获得快速动态转矩响应,同时有效降低逆变器的开关损耗.为提高系统效率,采用基于实时输入功率检测的定子磁链优化控制方法.仿真及实验结果证明了控制策略的有效性.     

列车牵引电机负荷不平衡问题及控制策略研究

分析了高速列车牵引传动系统因轮径差异和牵引电机参数偏差而出现的负荷分配不平衡现象,提出了一种基于加权法的线性拟合控制策略,与传统的主从控制策略相比,该策略能够均衡牵引电机的出力.基于Matlab/Simulink建立的CRH2型高速列车牵引传动系统仿真模型进行了仿真,验证了理论分析的正确性.分析结果将为牵引电机选型匹配提供依据.     

电铁负荷特性对微机保护启动元件的影响研究

为研究电铁负荷对微机保护启动元件算法的影响,根据某区域电网实际参数,利用PSCAD建立了典型电气化铁路牵引系统模型,及微机保护中相电流突变量启动、相间电流突变量启动及半周电流积分启动三种常见启动元件的数学模型。在此基础上,结合电铁负荷的特性,从理论上分析了电铁负荷对三种算法的影响,并进行了数字仿真验证,得出电铁负荷对各启动算法影响的相关结论,为在电铁负荷较重地区装设的微机保护装置启动元件算法选择提供了理论依据。     

交流电传动轨道车牵引系统设计

针对国内首台交流传动重型轨道车牵引系统研制,完成整车交流电传动系统方案设计,并运用干线机车牵引计算方法,完成整车牵引/制动特性和牵引系统各关键部件的主要技术参数计算,通过系统级半实物仿真测试和整车台架滚动试验,验证了牵引系统设计的符合性。     

电力机车变压器和应涌流产生机理与影响因素

为研究电气化铁道电力机车变压器和应涌流产生机理,建立了牵引供电系统、合闸电力机车以及运行电力机车的数学模型,利用Laplace变换求解出机车变压器磁链的解析解。通过搭建车网仿真平台分析了合闸变压器和运行变压器的磁链变化过程以及多种条件下和应涌流的变化规律,得到了影响和应涌流变化的关键因素,并分析了励磁涌流以及和应涌流对牵引网电压的影响。分析结果表明了合闸电力机车的励磁涌流会造成运行电力机车出现和应涌流现象,并造成牵引网电压发生严重跌落和畸变,为车网系统出现的异常跳闸现象提供参考。     

一种电动汽车用驱动电机系统性能评价方法

根据电动汽车用驱动电机性能特点,从驱动电机系统的电机控制性能、电机本体设计、企业资质能力等不同维度分析,应用层次分析法(AHP)确定驱动电机性能评价指标体系及其指标权重,建立驱动电机性能评价的BP神经网络模型,并采用鸡群优化算法(CSO)对其模型进行优化。仿真实例表明,基于AHP和CSO-BP神经网络的驱动电机系统性能评价方法,具有评价速度快、准确率高等优点,并得到满意的评价结果。这对于电动汽车驱动电机系统的评价、选择与应用,具有较好的工程实用价值。     

电动汽车用感应电机最小损耗Hamilton控制

针对电动汽车电驱动系统的非线性特点,采用端口受控Hamilton系统理论研究了考虑铁损的电动汽车用感应电动机系统的最小损耗控制问题.首先,根据基于损耗模型的感应电机能量优化控制策略得到系统稳态时的优化结果,然后在这一稳态目标下,利用系统的互联和阻尼配置以及能量成形对考虑铁损的感应电机进行Hamilton控制,最后通过仿真实验,验证了在相同的稳态目标下,采用本文的控制算法可使得电机能量损耗明显降低,同时本文采用的控制策略与基于矢量控制的优化控制策略相比,具有收敛速度快、转速波动小等优点,为高性能要求的电动汽车电驱动系统高效运行提供了新的途径.     

交-直-交电力机车调速系统控制方法研究

交－直－交电力机车相对于直流机车有着更优越的运行性能，但其开发却是一个慢长的过程，原因是异步电机的控制系统比较复杂，开发难主工大，并且电机的控制方法会直接影响到整个机车的运行性能。结合电力牵引调速系统的特点，介绍了牵引电机在低速、高速以及弱磁条件下的控制方法，结合定子磁链定向理论提出了电机在低速下的转差计算模型，并进行了仿真研究，仿真结果表明所用方法的有效性。     

电动汽车电机驱动系统动力特性分析

分析电机驱动系统的动力特性对完成电动汽车动力传动系的参数匹配具有重要的理论意义。从整车驱动角度分析提出了电动汽车电机驱动系统的理想动力特性：低于额定转速恒转矩，高于额定转速恒功率。电机驱动系统的峰值工作特性、额定工作特性是电动汽车动力传动系参数匹配计算的主要依据。电机基速和最高转速的选择对整车的加速性能起着决定作用。提出了特性描述参数。结合某电机驱动系统动力特性的实测数据给出了分析实例。     

电气化铁路牵引供电系统车网耦合的潮流计算方法

以多导体传输线模型为基础,推导了牵引变电所和分区所等值电路,构建了适用于不同结构和供电方式的牵引网统一数学模型。对列车牵引传动系统利用参数辨识的方法,建立了感应电动机并联静止负荷的数学模型,实现对列车更准确建模。以此为基础,开发了基于车网耦合潮流计算的电气化铁路牵引供电系统仿真软件。实例计算表明,该方法充分考虑列车与牵引供电网的交互影响,能够更真实地反映牵引供电系统的潮流分布,具有重要的工程应用价值。     

基于HIL仿真试验平台的动车组电机缺相故障研究

牵引控制系统中异步电机定子绕组发生故障,导致定子绕组不对称连接,严重影响动车组(EMU)牵引控制系统的安全稳定运行。针对牵引控制系统中异步电机定子一相绕组缺相故障,考虑端电压约束条件,推导电机一相缺相的数学模型,并基于硬件在环(HIL)仿真试验平台对数学模型进行验证。详细阐述了HIL测试平台的系统框架,设计实现方法,软硬件连接配置。将Xilinx软件下搭建的电机缺相数学模型下载至dSPACE仿真机上运行,与牵引控制单元（TCU）连接,进行HIL仿真,通过检测算法对电机缺相故障作出判断与处理。结果表明该仿真测试平台的有效性,可提供接近真实的测试环境,为牵引控制系统电机缺相故障诊断与算法功能开发提供了理论基础和设计依据。