大功率电力机车制动电阻温度辨识研究

针对现有大功率电力机车制动电阻检测技术存在的不足,提出一种机车制动电阻辨识方法,该方法不需要额外增加温度检测电路或温度传感器,利用制动电阻跟随温度变化的特性,通过牵引变流器主电路中现有的中间直流电压和制动斩波电流关系曲线得到制动电阻的实时电阻值,可在机车制动电阻的运行工作中实时监控整个机车制动电阻的工作状态,并在机车制动电阻出现故障前预报,从而防止机车制动电阻的故障产生。试验结果表明,采用加权递推最小二乘法和分段线性插值法能够辨识出大功率电力机车制动电阻的温度值。

无温度传感器下地铁车辆制动电阻温度在线监测方法

[目的]为实现无温度传感器下地铁车辆制动电阻的实时温度监测,提出一种无需额外安装传感器的新型制动电阻温度估算方法。[方法]对制动电阻结构和散热过程进行分析,建立由制动电阻单元及其冷却域构成的控制体温度模型,基于能量守恒定律与牛顿冷却定律构建制动电阻单元温度及控制体内冷却空气平均温度方程组,根据制动电阻阻值与温度的关系不断更新制动电阻发热功率并迭代计算,得到制动电阻的实时温度。通过有限元热仿真得到稳态和瞬态下的制动电阻温度分布,对新型制动电阻温度估算方法进行验证。[结果及结论]基于直流牵引网电压与斩波电路占空比计算制动电阻发热功率,无需额外安装传感器,可实现对硬件的纯软件替代。该方法与制动电阻温度估算算法相结合,提高了制动电阻温度估算的可靠性。新型制动电阻温度估算方法得到的制动电阻温度与基于Fluent软件的热仿真结果基本一致,其相对误差在可接受范围内,证明了该估算方法的有效性。制动电阻温度实时估算方法可实现制动电阻温度在线监测,并根据实时监测的制动电阻温度值调节地铁车辆电制动力指令值,提高牵引传动系统的可靠性及安全性。

机车车辆制动电阻温升试验用轻量化测温系统的设计

针对轨道交通机车车辆制动电阻温升试验时温度测量的需求,设计了一款基于图形化编程语言LabVIEW的多通道温度测量系统,可以实现14通道的温度同时采集、显示、绘图及数据保存。为提高系统测量精度,以测量系统的实测值和标准源约定真值作为多项式拟合的数据源,采用最小二乘法曲线拟合的方法对测量系统进行标定,来降低测量误差、提高测量精度。测试结果表明,系统运行稳定可靠,测量精度显著提高。

制动电阻风机振动和异响问题分析及改进

为了研究制动电阻风机工作时产生的振动和异响问题,消除客户舒适度体感的不良影响,对制动电阻风机的安装结构进行了优化处理,采用振动测试仪采集数据统计以及后续的轴向扫频振动模拟试验方法,测试结果显示:对比结构优化前后的模拟数据可以看出,优化后较前期共振范围有明显下降。研究优化结果表明:通过对制动电阻风机伸出位置的约束,一方面保证了风机工作时的稳定性,使工作中的振动集中力进行了有效分解,延长了制动电阻风机以及其附件的使用寿命,另一方面,提高了乘坐舒适性。

替代制动电阻的车载储能系统容量配置研究

针对安装单一地面储能系统无法高效回收城轨列车再生制动能量的问题,提出利用车载储能系统替代车载制动电阻,通过车载-地面储能系统的协调配合实现城轨列车再生制动能量高效回收的方案。从实际工程应用出发,以列车原有车载制动电阻的质量和体积为约束条件,提出集中安装和分散安装两种车载储能安装方式,并以实际城轨列车为例分别进行两种安装方式下车载储能系统的容量配置。进一步搭建城轨牵引供电系统仿真模型,对替代后的节能稳压效果进行对比分析。结果表明:将原有制动电阻用车载储能系统替代后,节能率为7.27%,较仅安装地面储能系统提高了2.02%;稳压率为34.04%,较仅安装地面储能系统提高了22.85%,验证了利用车载储能系统替代制动电阻的优势。

一种应用于城轨制动电阻DC/DC直流测试电源系统

为实现对城轨制动电阻的性能测试,研究了一套直流电压3000V等级的DC/DC直流电源系统,可模拟实际运行时牵引逆变器制动斩波器的电压变化曲线进行温升试验。本文分析了DC/DC直流电源系统工作原理,同时采用载波移相技术降低输出侧直流电压纹波。搭建了DC/DC直流电源系统实验平台,通过实验验证,直流电源系统能够根据上位机给定的电压曲线运行,满足模拟实际制动电阻电压变化进行性能测试的要求,同时载波移相技术的应用降低了直流侧电压纹波,保证了DC/DC直流电源系统供电质量。

利用串联制动电阻提高风电场低电压穿越能力

风电场低电压穿越能力对电力系统的稳定性有着重要影响。介绍了利用串联制动电阻在电网故障时提升风电机组端电压并吸收过剩有功功率进而提高风电场低电压穿越能力的新方法,提出了基于转速—电压动态稳定域的制动电阻投切策略,针对基于恒速风电机组的典型风电场进行了低电压穿越稳定性仿真分析。理论分析和仿真结果表明,串联制动电阻能够可观地提高风电场的低电压穿越能力,其投切策略简单有效。串联制动电阻能减轻低电压穿越对桨距控制等其他措施的依赖,可用于改进现有风电场。

通过串联制动电阻改善恒速异步发电机风电场的暂态稳定性

研究了用串联制动电阻(series dynamic braking resistors,SDBR)改善恒速异步风机(fixed speed induction generator,FSIG)风电场的暂态稳定性。在Matlab/Simulink中搭建了风电场及相关电网模型;从不同故障形式和负荷功率因数出发,讨论了SDBR在促进风电场故障后电压恢复和抑制风机转速上升方面的作用;探讨了SDBR的投切控制策略,比较了母线电压和转子转速2种控制信号对投切效果的影响。仿真结果表明,SDBR能有效帮助风电机组在电网故障后恢复机端电压,提升风电场的故障穿越能力,可用于对现有恒速异步风电场的改进升级。

利用串联制动电阻提高光伏并网系统故障穿越能力的研究

为了优化光伏并网系统的故障穿越能力,提出一种结构简单、设备经济的灵活串联制动电阻(flexibleseries braking resistors,FSBR)方法。在短路等引起的低电压故障中,FSBR能够以热能方式耗散掉短路冲击电流并且自身产生可观的压降,从而支撑并网公共点电压;在突然卸荷等引起的高电压故障中,FSBR能够以串联分压方式减轻过电压的冲击,从而保护直流母线侧电压恒定;在电压故障引起的频率跳变故障中,FSBR通过平衡光伏系统与电网两侧的功率供需间接提高频率跟踪性能。通过建立光伏并网模型,探讨FSBR制动电阻大小与运行时间、投切控制策略对故障穿越的影响。仿真结果表明所提FSBR方法在优化光伏并网系统故障穿越能力上具有可行性与优越性。

制动电阻器多学科设计优化

为了确保机车、动车制动电阻器整体性能提高,以某型号特种内燃动车制动电阻器传热性能、经济性能、质量以及抗热冲击性能为目标函数建立多学科设计优化模型,并充分考虑各学科之间的耦合效应,采用自适应混沌优化算法对多学科设计优化模型进行求解。多学科设计优化结果表明,该制动电阻器传热性能增加11.51%,设计成本下降7.05%,质量减少7.21%,抗热冲击性能增加15.50%,整体性能提高9.97%。优化前后特种内燃动车制动电阻器的安全温度对比实验表明,制动电阻片的安全温度由优化前的500℃提高到优化后的550℃。

城轨列车设置地面制动电阻的仿真研究

城市轨道交通直流牵引供电系统中再生制动已经得到广泛应用。如果使用车载电阻吸收再生能量,会有增加车体重量、隧道温升和浪费再生能量等缺点。地面制动电阻是一种很好的替代装置。结合广州地铁4号线,通过一个全新的系统仿真,对地面制动电阻的容量确定,位置设置等关键问题进行了仿真研究。实际运行结果表明,地面制动电阻工作正常可以很好地防止再生制动失效。

基于扩展等面积法与遗传算法的制动电阻投切控制

制动电阻在电力系统暂态稳定控制中可以发挥较大作用。文中提出基于扩展等面积法的制动电阻控制策略 ,将制动电阻控制设计转化为静态优化问题 ;然后以电力系统最大稳定域为目标函数 ,采用遗传算法进行求解。结果表明 ,所提出的控制策略易行 ,设计方法简单 。

地铁制动电阻的强非线性热力耦合分析

地铁用制动电阻在非线性动态热应力作用下发生弹塑性大变形。为分析变形机理 ,建立热力耦合的有限元模型 ,其中包括考虑热冲击和变形功影响而建立的非线性瞬态温度场模型 ,考虑几何非线性及材料非线性的位移场模型 ,求得改进应力场的最小二乘法模型。应用有限元程序自动生成系统 (finiteelementprogramgenerator ,FEPG)进行具体的求解计算。最终数值结果表明 ,计算变形与实际变形情况相符 ,验证了分析模型的有效性。根据每一迭代步的温度和位移解回归得到温度与变形的关系曲线 。

地铁用制动电阻非线性温度场的分析

考虑温度对金属材料热物理性能的影响 ,建立了地铁制动电阻片的材料模型及非线性瞬态温度场的有限元分析模型。在有限元分析模型中引入了牛顿迭代法 ,以使每一时间步长的末端温度满足某一限制条件而平衡收敛。通过计算结果分析 ,提出了降低电阻片表面温度的方法。

广州地铁4号线地面制动电阻的设计

在分析4号线直线电机车辆制动过程和制动能量流程的基础上,结合广州地铁4号线的工程设计,系统地给出了地面制动电阻设置的基本要求、电气参数及其计算方法、制动电阻网络的控制要求。比较了4号线3个典型牵引变电所地面制动电阻的技术参数,提出制动电阻应根据各地面制动电阻在其工作的有效区段内列车的制动特性、行车要求及线路特征分别进行计算。

基于串联制动电阻的生物质能同步发电机组低电压穿越研究

对用于生物质能发电(BPP)的并网同步机组(SG),其低电压穿越(LVRT)不便沿用大型SG紧急控制措施。采用串联制动电阻(SBR)实现BPP中SG的LVRT,采用计及励磁系统动态控制的等面积定则,提出了SBR阻值解析算法。基于SG及励磁系统,量化SBR功率,将其引入SG加速面积中,建立了SG加速和减速面积表达式。结合机械功率和切入功角,利用等面积定则,推导出满足LVRT准则SBR最小阻值的解析算法。改变系统参数,分析其对SBR最小阻值的影响,以选择新安装BPP电厂参数。动态仿真结果验证了基于解析算法选取SBR阻值的正确性。可以发现SG惯性或励磁电压上限越大,q轴同步电抗、d轴暂态电抗或变压器电抗越小,机械功率或切入功角越小,所需的SBR阻值越小。对SBR阻值影响从大到小依次排序为d轴暂态电抗、惯性时间常数、q轴同步电抗、变压器电抗、励磁电压上限值。

某地铁车站制动电阻柜室超温分析

针对某地铁车站制动电阻柜室内烟感器受热变形现象进行了分析。通过发热量分析和通风计算发现,多次车辆制动时该房间顶部出现持续时间超过20s的局部高温的情况,此现象是直接导致烟感器受热变形的原因。说明了常规自然通风计算是无法预计局部高温现象的,设计者应给予充分重视。

数控车床制动电阻漏电故障的诊断与维修

某厂生产的CK6125i数控车床因为设计缺陷及工人装配不当等原因,导致了制动电阻漏电的故障。通过对该故障现象的分析与诊断,揭示了故障发生的原因,提出了具体的解决办法,强调了数控机床设计与制造时对细节处理的重要性。

能耗制动中制动电阻的分析计算

针对常规选型方法中制动电阻选取不够精确,产生成本增加、能量浪费等问题,本文采用理论分析和精确计算制动电阻参数的方法,使实际应用中的制动电阻达到精准与节能的效果。

通用变频器外接制动电阻的参数选择

通用变频器在对电动机进行快速制动时需要外接制动电阻。合理选择制动电阻可以在提高变频器稳定性的同时提高经济性。简要阐述了在机床电器控制中变频器选择外接制动电阻的基本原则和方法。