基于列车运行图的CRH3牵引变流器IGBT模块寿命预测

器件的寿命与列车的运行状况有着密切的关系,现有变流器中绝缘栅双极型晶体管（IGBT）模块的寿命预测,考虑的工况大多都是额定工况或最大负荷工况。高速列车牵引变流器工况与工业变流器工况完全不同,需要结合实际运行图来考虑。如何提取实际运行图关键数据,将变流器中IGBT的特性从整车运行中提取出来是一个关键性问题。在多运行工况下研究IGBT的寿命才能更加符合实际的寿命情况。传统的仿真系统是在逆变器侧构建牵引、制动等工况,该文设计更为简便的方法在整流器侧直接构建牵引、制动等工况的变化,将列车的多运行工况的变化反映到整流器直流侧的电流变化,进而反映到IGBT的电气特性的变化。最后,基于京津城际线路的任务剖面搭建仿真模型得到多运行工况下的IGBT结温变化,并分析IGBT的寿命。     

郑州轨道交通供电系统谐波分析及影响研究

结合郑州轨道交通一号线牵引列车的电气参数,对四种负载工况下牵引运行时列车从牵引网获取的最大功率进行估算,计算列车牵引负荷;针对列车在初期、近期、远期以及典型负载工况下牵引运行的情况,利用MATLAB/Simulink软件建立郑州地铁供电系统交流侧仿真模型,通过与M文件进行交互,实现了城市轨道交通交直流潮流计算;建立整流机组的谐波源模型,结合各元件的谐波数学模型形成等值电路,编写相应程序分析谐波潮流,根据计算结果分析郑州轨道交通的谐波特性以及对城市配网的影响程度。     

城市轨道交通牵引供电系统动态运行仿真研究

随着轨道交通向高速、重载、大运量、高密度的方向发展,为各种运营设备提供电能的直流牵引供电系统在安全性和可靠性方面提出了更高的要求。围绕保证城市轨道交通牵引供电系统高效、安全、稳定供电的需求,介绍了直流牵引供电系统的组成,阐述了24脉波整流变压器的原理,基于MATLAB/Simulink仿真平台搭建了牵引变电所整流机组、列车以及接触网模型,并以此为基础搭建了城市轨道交通直流牵引供电系统的仿真模型。通过对列车启动、平稳运行及制动阶段的动态仿真及分析,验证了仿真模型的正确性和有效性,为有关地铁供电系统的各种故障分析提供更多的参考数据和更好的研究平台。     

高速列车牵引传动优化黏着控制方法研究

为充分利用轮轨间黏着能力,保障高速列车牵引/制动性能发挥,提出了一种新的力矩反馈式优化黏着控制方法.当轮轨黏着条件变恶劣时,该方法可利用电机转矩、转速等信息,构建轮轨切向力系数全维状态观测器,并结合最小二乘法求得黏着蠕滑斜率,进而实施力矩反馈控制,动态调节电机转矩指令,实现复杂路况下轮轨间高黏着利用运行.随后,运用Matlab/Simulink搭建了基于CRH2型高速列车牵引传动黏着控制系统仿真模型.仿真结果验证了该方法的可行性.     

基于牵引计算的牵引变电所馈线电流仿真计算

传统的交流电气化铁道牵引供电系统仿真一般采用单一的供电系统仿真计算软件,忽略了供电系统和列车牵引运行的内在联系,从而影响了仿真结果的精度.本文详细叙述了如何构建包括列车牵引计算模块和牵引供电系统潮流计算模块在内的综合仿真软件,给出了仿真系统的主体流程,并分析了如何实现牵引变电所馈线电流的仿真计算.分析比较了求解交流牵引供电系统潮流的现有方法,针对其R/X较大的特点,采用了改进PQ分解法求解系统潮流,并利用一个10机车系统进行了实际验证,计算表明该方法性能优良,是求解交流电气化铁道牵引供电系统潮流的有效方法.最后利用所开发的软件成功地仿真了一条具体线路牵引变电所馈线电流随时间变化的过程,验证了其实用性.     

高速列车弓网电弧模型及其电气特性仿真研究

弓网电弧对受电弓滑板、接触网导线、供电质量、通讯信号和无线电信号的影响严重威胁列车的运行安全。因此,研究弓网电弧模型,分析弓网电弧的电气特性,对降低弓网电弧造成的危害很有必要。笔者运用MATLAB/Simulink仿真软件,考虑到列车在运行时高速气流场对弓网电弧模型参数变化的影响,建立了弓网电弧模型;通过弓网电弧仿真波形与实验波形的对比分析,验证了弓网电弧模型搭建的合理性。为了对比分析弓网静态燃弧和动态燃弧的差别,利用搭建的弓网电弧模型进行了列车在进行升、降弓操作过程和高速列车运行速度为200 km/h时3种工况下的弓网电弧仿真,最后通过弓网静态燃弧过程中和动态燃弧过程中电弧电气特性的对比分析,得到了相关结论。从而为研究弓网电弧的电气特性提供了理论基础。     

城轨列车牵引网运行电压仿真分析

城轨列车频繁启停造成大量制动能量反馈至牵引网,使牵引网电压大幅度波动,严重影响牵引网电压质量。首先以南京地铁1号线列车基本参数为例,通过运动学方式定量分析1号线列车启停过程,结合列车牵引/制动特性曲线对列车的能量进行分析,基于列车受力情况计算牵引/制动时吸收/回馈的能量,最后搭建仿真模型分析城轨列车启停时对牵引网电压的冲击。     

基于车载超级电容储能系统在城市轨道交通的应用研究

介绍了超级电容储能系统的结构和双向DC-DC变换器的功能特性,制定了双向DC-DC变换器的电压外环、电流内环的双PI控制策略。列车启动阶段,牵引网电压下降,超级电容输出能量;列车制动阶段,牵引网电压升高,超级电容吸收能量。搭建了1 500 V直流电气化铁路仿真平台并进行了仿真,仿真结果验证了超级电容储能系统吸收再生制动能量,减少地铁电能的损耗,有效地控制了牵引网电压的下降和升高。     

一种高速列车-牵引网阻抗测量方法及其稳定性分析

高速列车运行过程中容易出现低频振荡,影响高速列车牵引传动系统稳定运行。以高速列车单相牵引整流器为研究对象,以分析车-网系统稳定性为研究目标,基于阻抗定义模型,提出了一种牵引传动系统输入导纳及网侧输出阻抗的测量方法。通过对整流器稳定性运行情况的检测,进行阈值判定,进而实时调节扰动谐波幅值的大小。并设计了该测量方法所对应的扰动注入装置,通过对程控电阻的调节实现对扰动谐波幅值的调节。在dq旋转坐标系下对车-网系统阻抗进行测量,基于测量结果进行稳定性分析,通过MATLAB/Simulink进行仿真验证,并进行硬件在环测试验证。仿真及测试结果表明车-网系统时域运行工况与稳定性分析的结果相符合,验证了所设计测量方法的有效性。     

高速动车组牵引变流器热容量

在分析高速动车组牵引变流器冷却系统结构及工作原理的基础上,利用ANSYS软件构建了冷却系统中空气—水热交换器的有限元仿真模型,对热交换器温度场及空气流场进行了仿真研究;为了验证更高运行速度下高速动车组牵引变流器冷却系统能否满足散热需求,设计并搭建了牵引变流器热容量测试平台,利用该测试平台在武广客运专线对CRH3型高速动车组牵引变流器温升参数及冷却系统通风量进行了动态测试研究。试验结果表明在高速运行工况下,牵引变流器冷却系统进风量将减小,但CRH3型高速动车组牵引变流器冷却系统仍然能满足动车组以330km/h高速持续运行的要求,试验测试结果验证了仿真结果的正确性。在国内首次对高速动车组牵引变流器热容量进行了实车测试研究,为新一代时速380km/h高速动车组的设计奠定了一定的理论和实践基础。     

高速铁路牵引供电系统动态模拟综合实验系统的设计与实现

针对我国轨道交通电气化专业实验教学仪器较为缺乏的现状,在详细研究高速铁路牵引供电系统之后,对高速铁路的牵引变电所、接触网、高速列车、综合接地系统及其远动监控系统进行了物理建模。开发出一套从电气量和物理量比例缩小的高速铁路牵引供电动态模拟系统,实现高速铁路接触网结构,牵引变电所供能、电力机车运行等功能的综合模拟。可通过远动模块实时监测与控制变电所以及机车模块的运行状态,真实地反映了高速铁路牵引供电系统的实际工作状况,为从业人员和相关院校提供了一套适用于培训与教学的综合实验系统。     

永磁同步牵引系统零速电制动策略研究

在轨道牵引传动系统中,制动性能的好坏直接决定着列车能否平稳准确的停车。目前,轨道列车主要采用电-空联合的制动方式,该制动方式存在停车位置不准、切换时引起加速度突变等问题。该文对永磁同步牵引电机控制进行了研究,提出一种适合于永磁同步牵引系统的零速电制动控制策略,在列车制动到零速前完全采用电制动,从而实现列车精准停车。通过仿真和实验验证了该策略的正确性与可行性。     

ABB参与深圳城市轨道交通建设

2011年3月8日,深圳轨道交通龙华线(4号线)二期项目列车日前正式进入调试阶段,并将于今年6月投入试运营。ABB集团为该项目列车提供了本地化先进电气牵引系统。ABB为深圳轨道交通龙华线工程最高运行速度为80 km/h的列车提供了包括牵引和电制动     

基于MATLAB的地铁牵引控制系统仿真研究

地铁牵引控制系统是决定地铁稳定运行的核心部分,地铁牵引负荷选择交流异步电机控制,提出了转差频率矢量控制方法,介绍了其工作原理并建立了数学模型。利用MATLAB/Simulink仿真软件搭建了地铁牵引传动系统模型,通过对比分析牵引电机空载起动与施加负载后相关电气特性的变化,来模拟地铁列车从空载到载客,可得牵引电机的定子磁链从无规则变化经过0.2s后快速形成规则的圆形轨迹,最后牵引电机达到稳定运行。仿真结果表明,采用转差频率矢量控制策略使地铁牵引具有良好的控制性能。     

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.     

长大下坡运行下动车组牵引仿真算法研究及系统开发

针对线路仿真中缺少符合动车组制动特点的长大下坡道运行策略问题，提出复杂运行工况下动车组牵引仿真计算方法。基于误差评价的位移逼近算法和变步长迭代逼近算法求解精确的制动点，将传统空气制动的“惰行+制动”运行策略进行拓展，得到适合处理高速电制动长大下坡问题的牵引仿真算法。开发系统运用于实际线路。结果表明，系统提升了制动点求解精确性，能为牵引工程精细化设计提供数据支持。     

高速列车牵引变流器冷却系统散热特性研究

在分析CRH3型高速列车牵引变流器冷却系统结构与工作原理的基础上,根据冷却系统热交换器实物尺寸、冷却液实际流速等参数,应用ANSYS有限元分析软件建立了牵引变流器冷却系统热交换器模型,并设置相应仿真边界条件,由ANSYS／FLOTRAN解析出热交换器的流场和温度场分布情况。通过对分析结果的后处理,计算得出了冷却系统热交换器的散热功率,其结果与牵引变流器功率损耗参数基本相符,验证了仿真分析的正确性。仿真分析结果有助于对高速列车牵引变流器冷却系统散热能力的评估,及冷却系统热交换器结构设计的改进,为进一步提高高速列车牵引变流器冷却系统的散热能力提供了理论依据;     

基于笼型异步电机的地铁牵引试验平台研究

针对地铁牵引试验的要求,提出了"双逆变器-电机"结构的地铁牵引试验平台设计方案。基于笼型异步电机,采用转子磁场定向矢量控制方法,建立了Matlab/Simulink环境下的地铁牵引试验平台仿真模型,并进行了地铁列车牵引过程和制动过程的仿真。仿真结果验证了设计方案的有效性和正确性。     

基于ATP-EMTP的计及高架桥高速铁路过分相电磁暂态研究

鉴于高速铁路牵引供电系统的线路大量铺设于高架桥上,尝试考虑高架桥桥墩回路与牵引网间的电气耦合对高速列车过分相电磁暂态影响的研究,对行进中的高速列车运行安全具有重要的意义。首先建立了牵引供电回路及高架桥桥墩回路的等效模型。其次重点分析和求取了高架桥桥墩耦合系数和各个电气参数。最后利用ATP-EMTP搭建高速列车过分相各暂态过程的车-网-桥耦合集中参数模型。仿真对比分析了计及高架桥和无高架桥高速列车过分相中的电磁暂态过程及其影响因素。仿真结果和对比分析表明,高架桥回路为过分相的高频暂态分量提供有效泄流通道,明显降低了高速列车弓头过电压幅值。     

电动汽车永磁同步电机制动过程研究

电动汽车驱动电机控制系统中,电机制动响应特性对电动汽车的运行性能产生重要影响。为了研究驱动电机的制动过程及特性,以永磁同步电机为研究对象,结合矢量控制理论,对永磁同步电机的制动过程进行分析,并通过Matlab/Simulink软件搭建矢量控制系统模型,对电机制动过程进行仿真研究,最后结合试验平台设计电机控制算法,对电机制动过程进行实验验证分析。仿真和实验证实了所做的制动过程分析。