能馈式牵引供电原理及其在城市轨道交通中的应用PDF电子书下载

第1章 绪论 1

1.1 城轨牵引供电系统简介 1

1.1.1 城轨牵引供电方式 1

1.1.2 城轨交通牵引供电系统结构 4

1.1.3 二极管整流机组工作原理 6

1.1.4 现有城轨交通牵引供电系统存在的不足 9

1.2 列车再生制动能量利用相关问题 10

1.2.1 列车牵引传动系统构成 10

1.2.2 列车牵引传动系统工作原理 13

1.2.3 影响列车再生制动能力的内外部因素 16

1.2.4 列车再生制动能量利用装置 17

1.3 城市轨道交通能馈式牵引供电装置 19

1.3.1 从动车组牵引供电及传动系统得到的启示 19

1.3.2 能馈式牵引供电装置 23

1.4 本书主要内容 26

1.5 参考文献 27

第2章 PWM整流器基本原理 30

2.1 PWM整流器主电路拓扑 30

2.1.1 两电平主电路 30

2.1.2 三电平主电路 30

2.1.3 多重化主电路 31

2.1.4 对比分析 34

2.2 PWM整流器工作原理及脉宽调制 35

2.2.1 四象限工作原理 35

2.2.2 脉宽调制技术 36

2.3 PWM整流器数学建模及闭环控制分析 40

2.3.1 PWM整流器数学建模 40

2.3.2 PWM整流器双闭环控制 47

2.4 PWM整流器基本参数设计 49

2.4.1 交流侧电感设计 49

2.4.2 直流侧电容设计 54

2.5 参考文献 57

第3章 能馈式牵引供电装置容量提升与滤波技术 59

3.1 单变流器扩容技术 59

3.1.1 IGBT直接并联技术 59

3.1.2 功率模块并联技术 60

3.2 多重化串并联扩容技术 66

3.2.1 基于电压源模型的串联控制方案 66

3.2.2 基于电流源模型的并联控制方案 67

3.2.3 复杂系统串并联控制方案 68

3.2.4 基于功率源的串并联控制方案 70

3.3 LCL滤波技术 74

3.3.1 LCL滤波器谐波电流理论计算 74

3.3.2 LCL滤波器参数取值的约束条件 77

3.3.3 LCL滤波器参数设计方法 79

3.3.4 LCL滤波器参数设计的通用性分析 80

3.3.5 LCL滤波器参数设计举例 81

3.3.6 LCL滤波器参数设计优化 82

3.4 参考文献 84

第4章 能馈式牵引供电装置控制稳定性分析与优化 85

4.1 网侧滤波器频率特性分析 85

4.2 离散控制下的电流环稳定性分析 87

4.2.1 单电流反馈PI控制策略 87

4.2.2 电流环传递函数的离散化 88

4.2.3 电流环稳定性分析 89

4.3 参数变化对电流环稳定性的影响 91

4.3.1 阻尼电阻对电流环稳定性的影响 91

4.3.2 谐振频率对电流环稳定性的影响 92

4.3.3 网侧附加阻抗对电流环稳定性的影响 94

4.3.4 附加时延环节对电流环稳定性的影响 95

4.4 仿真与实验验证 98

4.5 本章小结 102

4.6 参考文献 102

第5章 能馈式牵引供电装置与二极管整流机组匹配控制 103

5.1 二极管整流机组输出特性 103

5.1.1 等效电路模型 103

5.1.2 6脉波整流输出特性 104

5.1.3 12脉波整流输出特性 104

5.2 能馈装置输出特性 106

5.2.1 稳压特性及实现 107

5.2.2 下垂特性及实现 107

5.2.3 两种输出特性对比 110

5.3 协调控制目标及策略 110

5.3.1 协调控制目标 110

5.3.2 协调控制策略 112

5.4 仿真验证 114

5.4.1 输出特性仿真 114

5.4.2 协调控制策略仿真 115

5.5 本章小结 117

5.6 参考文献 117

第6章 能馈式牵引供电装置接入对直流母线电压谐波影响分析 118

6.1 24脉波整流器机组直流侧谐波电压分析 118

6.1.1 24脉波整流器工作原理分析 118

6.1.2 理想条件下直流侧电压的谐波特性分析 120

6.1.3 非理想条件下直流侧电压的谐波特性分析 122

6.1.4 24脉波整流器直流侧谐波电压新算法 129

6.2 基于滤波电感取值优化的直流电压谐波抑制策略 131

6.2.1 直流侧小信号模型 132

6.2.2 直流滤波电感取值分析 133

6.3 仿真验证 136

6.3.1 24脉波整流器直流电压特性验证 137

6.3.2 直流电压谐波抑制策略验证 141

6.4 本章小结 144

6.5 参考文献 144

第7章 能馈式牵引供电装置低直流电压条件下的控制策略 145

7.1 固定开关模式相角控制策略 145

7.2 有功、无功协调控制策略 147

7.2.1 传统参数设计原则下的有功、无功协调控制策略 149

7.2.2 优化参数设计原则下的有功、无功协调控制策略 153

7.2.3 两种控制策略的对比 157

7.3 仿真与实验验证 157

7.3.1 改进型有功、无功协调控制策略 158

7.3.2 优化型有功、无功协调控制策略 160

7.4 本章小结 162

7.5 参考文献 163

第8章 能馈式牵引供电装置无功补偿技术 164

8.1 无功补偿需求分析 164

8.1.1 无功补偿的意义及必要性 164

8.1.2 广州地铁4号线实测数据分析 164

8.1.3 测试结论 220

8.2 传统的集中式无功补偿技术 221

8.2.1 主变电所集中补偿方案 221

8.2.2 SVG的基本结构 221

8.2.3 SVG工作原理 222

8.2.4 其他解决方案研究 224

8.2.5 小结 225

8.3 基于能馈装置的分散式无功补偿技术 226

8.3.1 分散补偿方案 226

8.3.2 应用要点及应用前景 228

8.4 参考文献 228

第9章 能馈式牵引供电装置工程应用 229

9.1 应用方案选择 229

9.1.1 完全替代方案 230

9.1.2 部分替代方案 230

9.1.3 独立新增方案 230

9.1.4 小结 231

9.2 设备选型及安装 232

9.2.1 能馈式牵引供电装置设置原则 232

9.2.2 能馈式牵引供电装置容量计算 234

9.2.3 接入及设备布置方案 242

9.3 系统保护及闭锁 245

9.3.1 系统接线图 245

9.3.2 保护配置 247

9.3.3 保护动作分析 248

9.3.4 闭锁及联跳 248

9.4 操作流程及应用要点 249

9.4.1 启动时序 249

9.4.2 停机时序 249

9.4.3 应急操作 250

9.5 应用分析 250

9.5.1 实验及节能数据 250

9.5.2 应用优势分析 259

9.6 参考文献 259

第10章 能馈式牵引供电装置新拓扑方案 261

10.1 共用变压器方案 261

10.2 变压器中间抽头方案 262

10.3 串联双向DC/DC方案 264

10.4 对比分析 265

第11章 总结与展望 266