多种新型城轨牵引供电系统仿真与节能分析

为降低城轨牵引供电系统中的能源消耗,对多种新型城轨供电系统的节能策略开展研究。首先,基于传统潮流计算求解方法,建立城市轨道交通牵引供电系统的等效电路模型,并考虑城轨车辆牵引能量的非线性特性及多车模型中的等效电路变化。然后,利用等效电路模型以及各节点电压,设计系统的潮流解析方法。最后,结合合肥市轨道交通1号线相关数据,利用多列车运行仿真模拟结果,分析现有牵引供电系统与逆变回馈、储能、光伏3种新型牵引供电系统的牵引变电站功率、电压、能耗等指标。研究结果表明:相比于现有牵引供电系统,具有逆变回馈的牵引供电系统可以显著减小牵引变电所能耗,具有储能系统的牵引供电系统能够有效降低牵引变电所峰值功率,具有光伏系统的牵引供电系统可减小24.89%的牵引变电站能耗。研究结果以期为提高城市轨道交通的节能减排效率提供参考。

城轨车辆直流辅助供电变频空调综合电源与控制方案研究

现有城轨车辆的辅助供电以工频交流系统为主,其输出的AC380V交流电为变频空调等设备供电,且空调电气控制未与辅助电源设备统一考虑、协同设计,造成系统电源重复变换,供电效率不高。文章在分析现有辅助供电技术和变频空调电气控制技术的基础上,采用近年逐步展开研究的中高频变流技术、变频空调综合电源与控制技术,提出一种采用直流架构的辅助供电系统及变频空调的综合电源与控制方案,首先详细阐述2种系统架构设计思路、综合电源装置的电气组成和控制方案,其次分析其在提高供电效率、减少部件数量、增强空调协同控制、提高乘车环境舒适性等方面的优势,同时指出方案的技术难点,最后对所述方案的技术和功能提升进行展望。

城轨信号系统室内配线辅助设计软件的设计与实现

城市轨道交通信号系统室内配线存在数据量大、配线准确性要求高、项目之间相对独立、无标准模板等问题。为进一步提升设计效率和设计质量,实现同一项目设计图纸的标准化,设计开发针对城轨信号系统的室内配线辅助设计软件。采用面向对象的C#编程语言对AutoCAD设计平台进行二次开发。通过信号集成商提供的资料配置基础数据;结合通用电路原理图生成标准的电路配线图;以电路配线图为基础生成室内机柜配线图。该软件已应用于厦门地铁3号线信号系统室内配线项目,结果表明:该软件能够正确、可靠、高效地实现信号系统室内配线图纸的设计功能,进一步降低人力成本,满足图纸设计要求,为构建智慧城轨室内配线设计提供有益借鉴。

全自动运行下城市轨道交通车站配线区人员登乘列车方案研究

分析了城市轨道交通FAO(全自动运行)线路车站配线区人员登乘列车的需求,在总结既有研究成果的基础上,提出了利用人员防护开关、设置专用通道和登车平台两种登乘方案,并对比分析了这两种登乘方案的作业流程和优缺点。研究表明:设置专用通道和登车平台的方案具有更高的安全性和登乘效率。最后结合相关规范要求,对专用通道和登车平台的布点及规格参数提出建议。

上海轨道交通02A02型列车辅助逆变器功率模块国产化研制

上海轨道交通02A02型列车辅助逆变器功率模块原机由阿尔斯通公司制造,由于长时间运行,近年故障频发,因此需进行国产化替代设计研发。分析了辅助逆变器功率模块主电路拓扑结构,重新对02A02型列车辅助逆变器功率模块的各项参数进行了设计和计算,确定了各项参数的数值,并进行了相关硬件选型。国产化样机和原机的对比试验验证结果表明:国产化02A02型列车辅助逆变器功率模块满足各项设计要求,能够完全替代原机产品。

城市轨道交通车辆的车载直流辅助供电

目的:辅助供电系统是城市轨道交通车辆的重要子系统之一。传统的辅助供电系统为三相交流系统,辅助变流器通常为三相逆变电源,为空调、空气压缩机、冷却风机等负载供电。近年来电力电子技术和信息技术的发展,电源和负载的性质都在发生变化,尤其是直流负载比例逐渐升高,直流供电的技术和经济优势正逐渐凸显。方法:为顺应直流供电的趋势,从轨道车辆辅助供电系统的基本需求出发,对比传统的交流辅助供电系统,讨论了直流辅助供电系统在节能方面的优越性。提出了一种直流辅助供电系统方案,并讨论该技术路线未来发展中的若干关键问题。结果及结论:设计了一种大功率直流变换器作为直流辅助供电系统的核心装置,搭建地面试验平台进行试验,验证了该大功率直流变换器的可行性。

厦门地铁1号线辅助供电系统相电流不平衡故障分析与改进

针对厦门地铁1号线运营过程中发生的辅助供电系统相电流不平衡故障问题,从网络系统控制并网供电逻辑、辅助供电系统诊断功能等角度进行分析。结果表明,中压母线车端连接器缩针是导致辅助供电系统相电流不平衡故障的根本原因。并提出了辅助供电系统分为两个车辆单元分别控制并网的认进方案。

城轨地铁车辆辅助电源系统研究与发展

为保证城规地铁车辆的服务管理效能,就要加快对于内部电源系统的分析。地铁关键子系统之一的辅助电源系统,为地铁车辆的空调、照明、乘客信息、管控系统都提供着基础的负载效能。为更好地发挥管理质量,技术人员结合现状,开展了专项的辅助电源研究工作。在此基础上,结合地铁车辆工作的实际现状,对城轨地铁车辆辅助电源系统的工作进行了综合研究与分析,以求更好地提升地铁的辅助运作能力,保证最佳的工作效能。

基于新型谐振控制器的辅助逆变器控制策略

随着轨道交通在整个城市交通系统中的作用日益凸显,辅助逆变器的应用也越来越广。本文首先介绍辅助逆变器的几种常见结构,分析其各自优缺点。其次针对分裂电容式逆变器可能出现的中点电位偏移和不平衡负载问题,从本质上对其进行了探讨,提出了一种基于新型谐振控制器的解决方法并对这种控制器的特点和参数设计进行了详细分析。接着本文构建了基于S-Function的仿真模型,通过S-Function最大限度的模拟实际DSP系统的运算时序,验证控制策略的有效性。最后本文进行了中点电位偏移和不平衡负载实验,充分验证了新型谐振控制器在这两方面均具有优越的性能。

三相四线制地铁辅助逆变器控制策略研究

为解决城市轨道交通辅助变流器负载不平衡问题,首先通过数学建模推导出三相四线制逆变器输出电压方程,进而以此为依据根据对称分量法得到一种简单有效的开环控制策略。为实现这种控制策略,应用三维空间矢量调制法,对其实现方法进行详细深入地探讨。通过理论分析这种控制策略,结合三维空间矢量调制法能够解决输出电压不平衡问题。用仿真对其进行验证,进一步论证了其正确性。

城市轨道交通行车调度应急辅助决策系统的设计与实现

轨道交通事故故障的应急处置以各类预案为指导,但由于涉及事件类别广、处置环节多、时间要求紧,使得突发事件发生时单靠人工实现快速、准确、高效的应急处置存在一定的困难。在分析轨道交通运营应急管理特点的基础上,综合考虑应急工作流程、多方协同联动、处置方案的生成与动态监控,以及列车运行调整等方面的影响,面向线路运营控制中心行车调度指挥的实际需求,设计开发基于预案的城市轨道交通行车调度应急辅助决策系统,有助于应急调度指挥的准确、规范、高效,提高轨道交通运营安全和可靠性水平。

变流器参数不一致下的无互联线并联方法研究

城轨交通辅助变流器无互联线并联系统易受参数不一致影响,使得并联系统无法准确均流。为了解决这个问题,本文深入分析了不均流现象,指出输出阻抗不一致是输出不均流的根本原因。在此基础上,文章提出了一种控制策略,首先通过增大比例下垂系数,减弱参数不一致的影响,使得并联系统均流,但同时也引起了输出电压跌落;其次通过Park变换得到各相电压幅值并与额定电压进行比较,补偿输出电压幅值。通过以上两步措施,有效解决不均流问题。论文进行了大量仿真和实验,充分验证所提理论和方法的有效性。

城市轨道交通综合监控系统中事故反演功能的设计与实现

事故反演功能在城市轨道交通的综合监控系统中具有重要作用。以往的城市轨道交通综合监控系统往往不具备反演功能或者只能现场录制当前时刻开始的较短时间段的反演文件,因而缺乏灵活性和有效性。着重讨论了基于RT21-ISCS综合监控软件平台从实时历史数据库中获得事故反演数据源的方法,能够对城市轨道交通综合监控系统运行以来任意时段的场景进行反演分析。

车载超级电容储能系统和逆变回馈系统协调控制

地铁站间距离较短,机车频繁的启动和制动,造成直流牵引网波动过大和产生大量再生制动能量。针对这一问题,采用了一种双向DC-DC控制的超级电容储能系统和逆变回馈系统进行协调控制,从而稳定直流牵引网电压和有效利用再生制动能量。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,逆变并网系统采用空间矢量控制策略。搭建了车载超级电容储能系统和逆变回馈系统的仿真模型,仿真结果验证了超级电容储能系统吸收再生制动能量,有效地抑制牵引网电压,逆变并网系统能够消耗一部分升高的牵引网电压,减少超级电容体积。

城市轨道交通车辆辅助逆变电源的发展趋势

以轻量化为主线,从供电模式、变流器拓扑结构、新器件应用三个方面,综述了城市轨道交通车辆辅助逆变电源的发展趋势。随着技术的进步,辅助逆变电源朝着轻量化的方向不断改进:采用并联供电方式替代扩展供电和交叉供电,降低整车电源总容量;采用中频化技术,取消工频隔离变压器,降低体积质量;采用碳化硅(Si C)器件替代Si基IGBT(绝缘栅双极晶体管),减小电感、电容、冷却系统的体积质量。以并联供电、中频化技术、新器件应用为代表的轻量化技术是城市轨道交通车辆辅助逆变电源的发展趋势。

城轨辅助变流器热设计方法研究

针对辅助变流器热设计的需求,建立有限体积法的迭代方程,并结合城轨辅助变流器的热设计,提出热仿真的设计步骤与方法。依照此方法建立北京城轨13号线辅助变流器箱体与内部主要电气部件的数学模型,采用仿真与公式计算结合的IGBT热损耗计算方法,使用六面体网格离散时间与空间域的模型,借助流体力学软件迭代有限体积法方程进行热仿真的计算,计算结果满足温升要求。依据此热设计结果试制成样机,完成稳态温升试验,并将主要电气部件试验结果与仿真结果进行对比。结果满足设计初衷,验证了有限体积法的热仿真分析方法的可行性。

城市轨道交通再生制动能量吸收方案分析与研究

随着我国城市轨道交通的大力发展与建设,其产生的再生制动能量非常可观,因此对再生制动能量吸收装置的研究很有意义。论文对现在常用的能量吸收装置,电阻耗能型、器件储能型、逆变回馈型进行对比分析,设计一种新型混合式能量吸收装置:电容储能和多电平逆变回馈型组合。通过对新型能量吸收回馈装置的设计、研究,此装置能够实现制动能量的回馈利用,且谐波含量少,功率因数接近"-1",运行可靠性高,同时运用的存储电容较少,方便管理与维护。装置可以满足对再生制动能量的有效利用,具有很好的研究应用价值。

城市轨道交通高频辅助变流器设计

针对城市轨道交通辅助变流器的国产化问题进行深入研究。对比国内外辅助变流器的先进结构,在此基础上提出双DC/DC模块化串联加静止逆变器的结构,并针对这种结构研究控制方法。为验证控制方法的可行性,采取仿真手段对其进行分析,通过实验波形和实物照片,充分说明这种结构和控制方法的正确。

城市轨道交通地下段列车辅助定位方法研究

城市轨道交通信号系统采用降级模式运行时,列车定位信息的精确度将大幅下降,这给行车安全带来了一定的安全隐患。利用民用通信4G(第四代移动通信技术)/5G(第五代移动通信技术)网络的无线信号,采用无线信号指纹定位算法,建立了列车定位模型,以辅助列车在地下线路区间进行精确定位。对上海轨道交通9号线列车及线路区间内的测速数据进行对比分析可知,采用该算法可达到200 m或更高的列车定位精度,基本能够满足列车降级运行下的辅助定位需求。

城市轨道交通车辆蓄电池亏电故障分析及改善措施

城市轨道交通车辆在滑触线供电模式下,蓄电池温度传感器故障后,蓄电池充电机输出接触器(BCK)断开,由于充电机长时间不工作,蓄电池对车辆负载持续供电最终导致严重亏电。针对蓄电池亏电故障进行详细调查与分析,并对运营日常维护及列车控制管理系统(TCMS)设计提出了改善措施。