线路交叉条件下直流牵引供电系统杂散电流特性

针对地铁多线路交叉条件下直流牵引供电系统杂散电流材料异常腐蚀问题开展研究。首先,建立了隧道条件下单线路杂散电流模型,研究了列车供电方式、运行方式、土壤电阻率、绝缘设计对杂散电流的影响。研究结果表明,单边供电条件下供电区间内产生的杂散电流明显高于双边供电;列车加速及再生制动时会产生较大的杂散电流;杂散电流的大小随运行区段土壤电阻率的升高、轨地过渡电阻的增加而减小。其次,建立了隧道条件下交叉线路杂散单流模型,研究了交叉线路隧道中间土壤的电势分布及电场分布。研究结果表明,隧道间的土壤中电势及电场过大,需要对其中的金属管线采取相应措施防范杂散电流腐蚀。结合当前新型混凝土特性,研究了掺杂粉煤灰等掺合料混凝土道床对杂散电流的影响。研究结果表明,直流牵引供电系统杂散电流随掺杂混凝土导电率的减小而减小,研究为地铁直流牵引供电系统杂散电流抑制方法提供依据。     

基于模型辨识的新型牵引供电系统直流馈线保护原理

基于双向换流器的柔性直流牵引供电系统中,直流线路故障电流上升速度极快,且机车启动同样会造成馈线电流快速增长,其暂态特征和远端故障电流相似,要求保护在极短时间内区分两者。对此,提出基于模型辨识的直流馈线保护方法,通过模型辨识原理求解时域微分方程,从而求解不同时刻的等效电阻,同时对所计算的等效电阻进行统计分布验证,并利用方差系数构造保护判据。所提方案能够在5 ms内准确区分故障电流和机车启动电流,实现保护的可靠动作。大量仿真结果表明,在过渡电阻为100 Ω的短路故障下保护依然能可靠动作,同时具有30 dB的抗噪声能力和100 μs的耐同步误差能力。     

基于LPC2294的车载电源监控系统

为了满足车载电源多模块监控的实时性、可扩展性、灵活性、可靠性等需求,采用LPC2294作为监控模块主控芯片组建了监控网络,对带DSP控制器的逆变电源模块、开关电源模块和蓄电池控制模块通过CAN总线进行监控;另外监控模块通过工业以太网与PC机连接,实现系统的后台监控。重点介绍了监控模块的软硬件设计及CAN总线应用层协议的具体制定和实现。     

三相电压型PWM整流器双开关表控制

通过仿真分析了传统直接功率控制(DPC)系统的原理及性能,发现传统DPC采用一个开关表同时控制瞬时有功、无功功率,负载扰动时功率和直流电压出现了较大波动,电流畸变严重。为改善此情况,在Matlab/Simulink环境下搭建了基于双开关表DPC系统的仿真模型,并与传统的开关表控制进行比较。仿真结果表明,通过单独控制有功和无功功率作用时间(开关表信号的占空比),改善了对无功、有功功率的调节能力,系统控制性能得到了提高,最后通过实验验证了双开关表控制策略的可行性。     

不平衡电网电压下的PWM整流器功率预测

为实现脉冲宽度调制(pulse width modulation,PWM)整流器的功率预测,采用直接功率预测算法,并设置了3个控制目标,即消除负序电流、消除有功功率波动、消除无功功率波动。为提高控制精度,采用T/4延时法(T=0.02 s),只提取正序电流分量和负序电压分量,无需提取负序电流分量,进而针对3个控制目标分别进行不同的功率项补偿。算例结果证明了该方法的有效性。     

基于虚拟磁链的PWM整流器直接功率控制

为了改善传统直接功率控制系统的性能和可靠性,采用虚拟磁链定向的方法来实现功率估算.在Matlab/Simulink环境下,通过搭建了基于虚拟磁链的18扇区开关表仿真模型,并与传统的电压定向开关表控制进行比较.仿真结果表明:基于虚拟磁链的控制系统具有良好的动静态特性,系统可靠性较好,能有效抑制整流器对电网的谐波干扰.     

基于预测功率的三相电压型PWM整流器控制

基于直接功率控制理论研究了一种用于三相电压型整流器的空间矢量控制策略,不需要进行查找开关表和功率PI调节环,实现了定频控制。在MATLAB/Simulink下搭建了基于预测直接功率控制仿真模型,并与传统的开关表控制进行比较。仿真结果表明,基于P-DPC的控制系统实现了定频控制,具有动态、静态特性良好,鲁棒性好,控制精度高等优点。同时验证了新控制策略的可行性。     

电网不平衡下基于滑模变结构的三相电压型PWM整流器恒频控制

基于滑模变结构的控制算法只需在 坐标系下完成控制目标无需进行复杂的d-q坐标系变化,且实现了恒频控制。当电网电压不平衡时,通过设置三个控制目标来对系统进行控制,即消除负序电流、消除有功功率波动、消除无功功率波动。为了提高控制精度,通过采用T/4延时法只提取正序电流分量和负序电压分量,无需提取负序电流分量,针对设置的三个控制目标进行不同的功率项补偿,进而达到控制目标的要求。理论推导和仿真实验结果证明了该控制策略的正确性和有效性。     

电气化铁路再生制动能量利用系统保护方案研究

再生制动能量利用系统在实现电气化铁路再生能量回收利用、节能减碳中发挥着重要作用。然而，基于潮流控制技术的再生制动能量利用系统将改变牵引供电系统原始功率潮流，其故障保护对保障电气化铁路的运行安全至关重要。为此，该文针对电气化铁路再生制动利用系统的故障保护方案开展研究。首先，根据再生制动能量利用系统的运行原理分析系统接入对牵引供电系统既有保护的影响。然后，结合影响分析结果提出基于“故障导向安全”原则的再生制动能量利用系统保护方案。该方案对不同类型系统故障制定分级保护策略，在此基础上通过系统自保护与牵引供电系统既有保护的协同配合保障再生制动能量利用系统的运行安全。最后，选取牵引变电所和分区所2种典型应用案例对所提保护方案进行验证。结果表明，所提保护方案能够实现再生制动能量利用系统在不同应用案例中的有效保护，保障了再生制动能量的安全利用。