永磁同步交流牵引系统准实时小波降噪研究

针对永磁同步电机矢量控制系统中电流传感器信号污染影响系统性能问题进行研究.利用小波降噪原理,提出基于非线性小波变换阈值法的准实时降噪算法.建立永磁同步牵引系统仿真模型,分析电流传感器信号污染对系统性能的影响,针对电流传感器含噪声系统,应用准实时降噪算法进行系统闭环控制.仿真结果表明:在电流传感器信号受噪声污染条件下,该方法能够在满足系统实时性要求前提下,有效地降低传感器噪声对系统性能的影响,提高系统稳定性.     

基于支持向量机的多回路关口电能表在线监测方法研究

根据多回路关口电能表监测的多通道采样连续性,采样信号的多特征及其耦合性,提出一种基于支持向量机的多回路关口电能表在线监测方法,该方法分别设计了基于监测系统的信号采集单元、数据通信单元、数据处理单元及上位机显示单元,搭建了电能表的多个故障缺陷模型,通过信号采集单元将缺陷模型的三相电流及电压实时数据传送给数据处理单元,数据处理单元对收集的数据进行基础运算后形成对应的有功功率样本数据,并对其进行小波包能量谱离线分析后形成故障特征池,构建了基于支持向量机算法的多分类支持向量机模型并将得到的模型内嵌于上位机显示单元,监测系统运行时上位机显示单元直接基于模型的关联规则,与转换后的采样信息进行特征匹配,实现对电能表运行工况的实时监测。经实例验证结果表明该方法能够实时、准确的对多回路关口电能表进行在线监测,具有较强的应用价值及前景。     

地铁牵引系统的稳定性提升控制

在地铁牵引传动系统研制及试验中,发现了逆变器交直流侧电压/电流振荡这一不稳定现象.为研究主电路参数与系统稳定性之间的关系,建立牵引系统在额定点处的小信号等效电路模型,得到了保证系统稳定的关系式.为抑制交直流振荡、提升系统稳定性,在传统牵引电机磁场定向矢量控制的基础上,增加了振荡抑制和时延补偿两个环节:前者通过主动提高直流侧系统阻尼以抑制振荡,后者则通过对转子磁链位置实时校正和d-q轴电流的完全解耦实现广义的时延补偿,二者均采用根轨迹法进行系统稳定性的分析与验证.最后在广州地铁1号线进行了装车试验,采用稳定性提升控制策略前/后的试验波形对比验证了其有效性.     

电动车辆动力电池组电压采集电路设计

为保证电动车的正常和安全行驶,电池管理系统必须实时监测电动车电池的电压数据,为了避免电池电压的不均衡性带来的局部电池过充/过放引起的安全问题,要求检测系统必须对电池单体电压进行精确测量.设计了基于压控恒流源法的电池组电池单体电压采集电路,该电路以运算放大器为核心,将被检测的电压信号转换成电流形式,提高了电池单体检测模块的抗干扰性和工作稳定性,并且该检测电路在某电驱动车辆上得到了成功的应用,电压采集精度在0.5%以内.     

Adaptation of a traction DC power system for high-speed traffic

Ways to develop and improve traction power-supply systems and adapt them for high-speed highways are considered. One way to improve a traction power-supply system and make it more efficient is to increase the nominal voltage in the dc traction network up to 24 kV. This allows one to increase the throughput and carrying capacities of railways, increase the distance between substations, reduce the cross section of traction-network wires, and significantly reduce power losses in power-supply facilities. All this, alongside the absence of unbalanced supply voltage and inductive losses, as well as a significantly lower electromagnetic action on the infrastructure under dc conditions, results in a greater efficiency than in the case of any alternating- current traction power systems of alternating current. A mathematical model of dynamic electromagnetic processes in electrical circuits with semiconductor converters is fleshed out. Analysis and synthesis of electromagnetic processes and the main characteristics of multipulse converters, as well as a comprehensive technical and economic comparison, shows that 24-pulse rectifying circuits with a serial connection of threephase bridge are most efficient for these systems. These rectifiers provide an improvement in the quality of electrical energy not only for the primary power-supply system, but also for the traction network. They allow one to use simpler and more economical active-passive smoothing filters that provide the electromagnetic compatibility (EMC) of a new traction dc power system with the communication and railway automation facilities. In addition, the use of 24-pulse rectifiers can allow one to significantly reduce the consumption of reactive energy, reduce power losses in a traction network, and increase the efficiency of traction substations.     

不同位置再生制动能量吸收装置下直流牵引网潮流计算对比分析

城市轨道交通列车运行时广泛采用再生制动方式,再生制动能量回馈至接触网后被附近运行列车吸收,剩余再生制动能量通过再生制动能量吸收装置吸收以限制接触网压过高。目前,再生制动能量吸收装置安装位置主要有列车安装和变电所安装,不同安装位置下,列车再生制动能量引起对直流牵引供电系统的影响不同。分别建立两种再生制动类型下直流牵引供电系统潮流计算模型,仿真分析了多列车多变电所并列运行下,不同位置再生制动能量吸收装置对牵引供电系统电压、电流及再生制动功率分配的影响。     

基于dSPACE的车用牵引电机控制器设计与实现

为实现燃料电池轿车用牵引电机控制器的快速开发,提出了一种基于dSPACE与虚拟样机技术的车用牵引电机控制器的设计方法。该方法基于定子电流最优控制策略建立控制系统模型,在dSPACE平台上进行控制器设计、实时仿真及虚拟样机性能测试,测试结果验证了该设计方法的有效性。该方法可以代替传统的电机控制器迭代设计与样机试制过程,将成为车用牵引电机系统设计研发的重要手段。     

Increasing the power efficiency of a 25-kV alternating current traction power supply system

One promising method of increasing the power efficiency of an electrified railway is reducing the power capacity of the transfer process and the consumption of the electric power to the train traction. A 25-kV ac traction power supply a system features the drastically variable one-phase train load, which leads to a change in voltage on substations buses and train current collectors, as well as an increase in loss powers. The rules of the composition of the traction power supply for the fulfillment of the train schedule normalize the voltage on the substation buses and train current collector of no more than 29 kV and no less than 21 kV. Analysis of operation of the traction power supply system is carried out, and steps are taken to increase the engineering and economic performance of 25-kV ac railways. A new notion of normal power supply circuits of traction loads synthesized on the basis of simulation is presented. Analyzing the structure of the imbalance of electric power and voltage in traction network allows one to define steps toward increasing power efficiency. The accuracy of the initial data is determined by comparing the expected and real train schedules, as well as electric load curves. The simulation accuracy is determined on the basis of predictable power and voltage losses with monitoring results.     

基于FEEMD与TEO的贯通式AT同相牵引供电系统牵引网单端功率方向保护

根据牵引网线路边界对高频暂态量的衰减作用,提出一种基于快速总体平均经验模式分解（FEEMD）和Teager能量算子（TEO）的贯通式自耦变压器(AT)同相牵引供电系统牵引网单端功率方向保护方法。求采集到的电压电流信号故障发生时的瞬时功率,并对暂态功率进行Teager变换求得TEO波形突变点的极性来作为方向判据,判别是正向故障或反向故障;若为正向故障（区内或对侧区外）,再对故障暂态电流信号进行FEEMD分解,提取故障信号的固有模态函数1（IMF1）分量,再对IMF1分量进行TEO变换,求出高频暂态电流信号的TEO谱瞬时值,然后求取其绝对值并求和,进而判断故障位于区内还是对侧区外。最终通过PSCAD/EMTDC仿真软件搭建贯通式AT同相牵引供电系统模型,在不同故障条件下进行大量仿真提取数据,仿真结果证明本方案能够有效区分区内外故障,保护牵引网线路全长。     

饱和铁心型超导限流器压敏电阻的实验

压敏电阻可抑制超导限流器断直流时产生的高压,同时加速直流励磁能量的释放以促使限流器交流侧快速退饱和,进入感性限流状态。为验证其保护和能量吸收作用,用NI采集卡、Labview以及其他电流电压传感器和可控的IGBT器件设计和制造了检测控制系统。对不同压敏电压等级的压敏电阻进行断直流的放电实验以验证其抑制电压的保护作用。结果表明:断直流时储存能量的释放是超导限流器产生高压的原因;励磁储能一定且压敏电阻通流量一定的条件下,压敏电压越大断直流产生的电压也越大,同时电流断开时间越小则能量释放时间越小。所得结果为设计更大容量的超导限流器,选择不同压敏电阻的压敏电压和通流量等级提供了实验和计算参考。     

基于LS-SVM的列车牵引电机电流实时估计

为满足列车牵引传动系统在牵引电机状态监测、异常诊断与预测等领域对牵引电机定子电流准确估计的需求,提出了一种基于多工况最小二乘支持向量机（LS-SVM）模型的牵引电机电流实时估计方法。该方法结合牵引电机参数和转矩转速试验测量数据,利用牵引电机机理模型计算得到定子电流估计值;然后根据列车运行规律将其分为多个运行工况,基于历史运行数据的相关变量建立各工况下定子电流的LS-SVM估计模型并研究列车不同运行工况对模型精度的影响,基于多工况模型实现牵引电机全工况下电流的实时有效估计。通过实际运行数据验证了所提方法的有效性和可行性。     

高速铁路车网耦合系统网压振荡模态分析与对策

高速铁路车网耦合系统出现电压低频振荡现象,导致多个动车所的多台动车组牵引封锁,目前对其机理研究处于初期阶段。首先根据赫尔维茨稳定判据以及瞬态能量平衡方程判定车网开环系统的稳定性,并采用小增益定理分析电压振荡的影响因素。接着,基于十导体链式电路搭建精确的高速铁路全并联AT(autotransformer)供电系统模型,并基于瞬态电流控制建立CRH3型动车组电气模型。在此基础上,实现车网系统的互联,并仿真再现电压振荡现象。随后,采用FFT、小波分析及Prony分析的方法实现了振荡电压低频成份的辨识。     

锂离子电池组实时均衡调节方法研究

针对锂离子电池组在作为能源供能应用中的电压均衡调节目标,基于单体及蓄电池组电压实时检测与高电压对低电压单体均衡调节原理,探索了实时均衡调节方法,并基于此设计了一种便携式锂离子蓄电池组实时主动均衡系统。该系统在锂离子蓄电池供能工作中的实时检测单体及蓄电池组电压、电流、温度等参数值,通过EMI滤波后的组压给单体充电的形式,实现了蓄电池组单体间的电压均衡调节,系统最终尺寸为160×60×105mm,满足便携式需求,与蓄电池组组合应用于AGV小车的供能过程中进行实时均衡调节。实验及现场应用效果表明,该系统实现了9节单体的实时主动均衡,实现在300s以内单体间电压不平衡度低于5%的均衡调节,均衡效率高于80%,达到锂离子电池AGV小车供能的较恶劣条件下实时均衡主动式调节的目标。     

电铁谐波的测量与仿真分析

为了分析电力机车产生的谐波对电力系统的影响,以某牵引变电所普通的Ynd11型变压器接线为例,从动态的过程对牵引供电系统和电力机车进行建模仿真,分析了注入110 kV侧的不平衡谐波电流和电压;通过模型的仿真结果和实际测量数据对比验证了模型的正确性;同时,针对机车不同牵引功率,仿真分析了其对电力系统影响,包括电流谐波、电压谐波和负序电压变化.结果表明:电流、电压谐波随着功率的增加呈曲线增加,其变化趋势复杂;而负序电压含量变化近似一条直线,与功率的变化成正比.     

直流微电网光伏发电最大功率点追踪方法

基于直流微电网母线电压稳定的实际情况,获得光伏电源电压和直流变换器占空比的函数关系,把占空比作为输入变量,在仅需测量光伏电源电流的基础上对其准确实施最大功率点追踪;可省略光伏发电直流微电网中众多分布式光伏电源端电压传感器及其相关电路,减少干扰,提高可靠性,降低系统成本。MATLAB下系统模型仿真和样机试验证明了所提控制方法的正确性与可行性。     

光伏接人牵引供电系统谐波交互影响及其适应性分析

为了分析光伏接入牵引供电系统的谐波交互影响及其适应性,基于谐波传输理论,建立了系统谐波电流分析模型;利用MATLAB/Simulink搭建了光伏-全并联自耦变压器牵引网-动车组耦合系统的联合仿真模型,并验证了模型的准确性;在此基础上,分别针对牵引侧、光伏侧的动态工况进行仿真,对比分析了光伏接入前/后系统谐振及谐波放大特性、牵引网稳态电压分布、不同母线侧谐波电压/电流畸变情况以及光伏逆变器的耐受能力。通过实测数据对牵引供电系统接纳光伏的能力进行算例分析,结果表明:当光伏的装机容量较小时,光伏发电系统与牵引供电系统之间谐波的交互影响较小,两者均表现出较好的适应性。     

牵引变电所短时并网倒闸技术

针对现行牵引变电所倒闸操作存在的供电中断、耗时长等缺陷,探讨了牵引变电所短时并网倒闸的可行性及技术条件。结合牵引供电系统的运行机理和拓扑结构,搭建了Simulink仿真模型,分析了系统并网运行过程中的电流特性。阐述了并网倒闸现场实施流程,并对比分析了现场测试结果与仿真结果,验证了并网倒闸方案的可实施性及仿真模型的精确性。在此基础上,建立了牵引变电所并网运行等效模型,分析了并网时系统电流的计算方法,并应用敏感度指标探明了其关键影响因素。分析结果表明,2路进线电源的电压幅值差是最关键因素,且当2路进线电源的电压偏差满足国家电压偏差标准时,短时并网产生的电流不会影响系统的安全运行。最后,归纳了并网倒闸的技术条件,为牵引变电所并网倒闸的工程应用提供理论和技术支撑。     

对牵引负荷实测数据的选取与分析

随着电气化铁路在铁路运输中所占比重的不断增大和电压等级的不断提高,电气化铁路牵引负荷对电网的影响也随之增大。为了建立准确有效的电气化铁路牵引负荷模型以评估其对系统的影响程度,文中根据建模策略,从负荷实测数据出发,并结合生产实际,对电气化铁路牵引负荷建模中实测数据的选取进行了分析,提出了电气化铁路牵引负荷测量时的电流突变量启动录波判据,并在实际电网中得到验证,为电气化铁路实测负荷建模提供了数据支持。     

Optical voltage and current sensors used in a revenue meteringsystem

The authors discuss the development of an optical voltage sensor as part of an all optical sensor based revenue metering system. The magnetooptic or Faraday effect was used to implement a magnetooptic voltage transducer (MOVT) to measure voltage by sensing the current flow through a capacitor connected from a 161 kV transmission line to ground. The current sensor was a magnetooptic current transducer (MOCT) developed previously. The design of the voltage sensors using the magnetooptic effect allows the implementation of a revenue metering system using all optical sensors. This method of measuring voltage was previously unproven. The components of the all optical sensor revenue metering system, the site installation, and the data acquisition system used to monitor the system are described. Decisions leading to the design of the MOVT are discussed     

Windows操作系统下电力系统实时数据采集的VxD技术

根据电力系统实时数据采集的需要，为克服多任务操作系统实时性差的问题，研究Windows操作系统下数据采集的硬件中断方法，深入了解用VtoolsD开发非标准设备（如数据采集卡）驱动程序VxD(Virtual Device Driver)的原理，流程及编程方法等，运用VxD技术开发了12位增强型多功能数据采集卡PCL－818L的驱动程序，从而能在Windows操作系统下，对电网电压，电流数据进行实时采集与分析，并具备友好的人机界面。