城市轨道交通新型供电系统监控试验平台研究

提出了新型供电系统监控平台设计方案,将以太网和虚拟仪器技术相结合,使用LabVIEW设计用户监视界面,实现了供电系统的实时监测。为方便设计人员调试和修改控制参数,还设计了PWM整流器子系统控制器,通过RS485总线MODBUS通讯协议实现PWM整流器子系统的即时控制和显示。论文完成监控平台的软硬件设计,通过在实际供电系统上的运用,实现了预期功能,效果明显。

Kubernetes容器集群环境下新型供电系统响应速度优化

针对供电系统响应速度计算结果准确率较低,导致新型供电系统的平均有损功耗过大的问题,研究了一种Kubernetes容器集群环境下新型供电系统响应速度优化方法。以新型供电系统供电速率最大值为目标函数,列举新型供电系统响应速度优化公式,采用粒子群优化算法计算出Ku⁃bernetes容器集群环境下新型供电系统响应速度指标。利用供电系统的重合器和振荡器,将响应速度馈线区分成若干个区域,由负荷断电频率指标和负荷断电持续时间指标得出新型供电系统的响应速度指标,通过新型供电系统响应速度变量与响应速度指标之间的关系,使用模糊隶属度函数评估新型供电系统响应速度的稳定性,设计Kubernetes容器集群环境下新型供电系统响应速度优化方法。实验结果表明,研究的新型供电系统响应速度优化方法能够有效提高检测结果准确率,降低新型供电系统的平均有损功耗。

基于储能的非电气化铁路新型牵引供电系统架构及关键技术

为解决非电气化铁路采用110 kV/220 kV强网传统方案构建电气化铁路牵引供电系统难度大、成本高的问题,提出一种基于储能的以风、光等新能源为主体的新型牵引供电系统。分别从储能技术类别、工作原理、数学模型和典型应用等方面对新型牵引供电系统进行总结,阐明适配新型牵引供电系统的储能技术属性,阐述新型牵引供电系统内涵、特征和形态,并建立新型牵引供电系统的电气拓扑、测控平台、监控网络和管控逻辑架构;面向新型牵引供电系统源-荷随机强波动特征,从整体视角论述组分相互作用机理、系统稳定运行机制、能量流均衡机制和系统效能涌现机理,以及规划与优化配置、电能高效变换、能量自洽调度、效能评估和性能保持等关键技术。结果表明:建立基于储能的非电气化铁路新型牵引供电系统,可实现非电气化铁路的绿色低碳、弹性自洽、经济高效的电气化升级;为后续开展“理论研究-仿真验证-试验验证-评估优化”循环迭代的闭环研究提供参考借鉴。

基于MMC的新型牵引供电系统研究(一)

针对目前电气化铁路电能质量中主要存在的负序问题,以及机车过分相难题,提出一种基于MMC(modular multilevel converter)结构的新型牵引供电系统。研究为牵引网电压提供幅值、相位和频率参考的三相-单相交直交变电所控制策略,包括环流抑制控制、三相整流器和单相逆变器控制。基于PSCAD/EMTDC仿真验证了本文所提控制策略的可行性和有效性。

基于MMC的新型牵引供电系统研究(二)

在研究(一)的基础上,进一步提出一种具有直流故障闭锁能力的交直交变电所混合MMC结构方案。其中,整流侧采用全桥子模块结构,逆变侧采用半桥子模块结构。该结构方案除具有直流故障自清除能力之外,还能降低开关器件的数量。提出一种鲁棒下垂控制功率外环和电压内环的牵引变电所并网控制策略。其中,电压内环采用准谐振PR控制器可实现对交流量的无静差跟踪。基于PSCAD/EMTDC仿真验证了所提变电所结构方案和并网控制策略的正确性和有效性。

考虑接触网-钢轨耦合关系及再生制动能量的新型电缆贯通供电系统电气特性

针对新型电缆贯通供电系统模型未准确反映接触网与钢轨之间的耦合关系、未考虑再生制动能量利用及环网加单边供电方案等问题,采用电流控制的电压源解耦方法反映接触网和钢轨之间的耦合关系,建立基于二端口网络的新型电缆贯通供电系统模型;在计算系统牵引网阻抗、电压损失及馈线电流的基础上,结合实际线路数据,提出3种电缆贯通供电方案,在不同运行工况下仿真分析各供电方案下系统的电气特性,并考虑再生能量利用设计牵引变压器容量,以达到降低牵引变压器容量和运营维护费用的目的。结果表明:新型电缆贯通供电系统在各种供电方案下的再生能量利用率均较高,普遍达到90%以上;在相同牵引变压器数目下,环网加单边供电方案电压损失、牵引网损耗等性能指标均优于单纯的环网结构;再生制动能量能够作为牵引变压器容量设计的参考因素。

基于单相H桥型MMC高速铁路新型同相供电系统

为解决我国高铁V型牵引变电所的以负序为主的电能质量问题,本文提出一种基于单相H桥模块化多电平换流器(SPH-MMC)的新型同相牵引供电系统结构,由V型接线变压器(TT)和统一潮流控制器(UPFC)组成。建立了该新型同相供电系统数学模型,分析了其拓扑结构工作原理;基于平衡补偿原理,提出了一种改进后的有功电流分离的电流检测方法及其控制策略,包括系统级控制指令电流的生成、直流电容电压均衡控制、基于PR调节器的二倍频环流抑制和子模块故障容错控制;最后通过实例验证了该控制策略的有效性和系统的性能。结果表明,与传统的同相供电系统相比,基于SPH-MMC的高速铁路新型同相供电系统能够很好地实现电能质量补偿。

新型牵引供电系统保护装置的软硬件设计

研究了一种新型城轨交通牵引供电系统直流保护装置,对其硬件和软件进行了设计,并完成了保护逻辑的试验。从试验结果可以看出保护逻辑时序正确合理,完全满足工程实际的需要。

新型电缆贯通供电系统的保护方案

为解决新型电缆贯通供电系统的接触网和牵引电缆使用现有分段保护方案会误动作的问题,研究负荷电流对接触网电流纵差保护的作用机理,提出接触网采用故障分量电流纵差保护方案;并利用相量法分析空载情况下电容电流对牵引电缆现有保护方案的影响,通过在每个分段回路牵引电缆的首、末两端空载时并联电抗器,及负载时切除电抗器,实现电流纵差的保护.研究结果表明:接触网中的负荷电流由两侧牵引变压器一起供给是引起接触网电流纵差保护误动作的原因,而提出的采用故障分量电流构成的接触网短路保护不受双边供电下正常负荷电流的影响;空载情况下,电容电流会使牵引电缆末端电流较首端电流的幅值和相角发生变化,导致保护误动作,提出的牵引电缆首末两端并联电抗器的方法可以解决这个问题.

新型牵引供电系统交直交变电所的PET结构研究

基于三相-单相变换器的新型牵引供电系统可彻底取消电分相,全面解决电气化铁路存在的电能质量问题。针对这种新型牵引供电系统中的交直交变电所,设计了一种电力电子变压器结构,可取消输入及输出变压器,PSCAD/EMTDC仿真结果验证了该结构的可行性和有效性。

刍议利用电力电子技术构建的新型牵引供电系统

随着高速电气化铁路不断发展,对其重要组成部分的牵引供电系统提出了更高的要求。同时,当前电力电子器件的容量和开关频率不断提高,其控制手段也不断完善,在牵引供电系统中对谐波抑制和无功补偿方面得到了广泛应用并取得了很好的效果。基于电力电子技术构建新型牵引供电系统,不仅可以滤除谐波、补偿无功、实现三相平衡供电,提高供电的质量与效率,更重要的是可以取消分相绝缘器,实现同相供电,解决“过电分相”所带来的严重问题,提高供电的安全性和可靠性。

城市轨道交通新型牵引供电系统特性研究

新型牵引供电系统具有交直流能量双向流动，直流侧电压稳定和功率因数高的特点．本文对新型牵引供电系统的拓扑结构和工作原理进行了分析，建立了新型牵引供电系统的仿真模型，进而对其短路特性进行了仿真分析．