城市軌道交通超級電容儲能系統(tǒng)的EMR建模與仿真

列車在加速運動的情況下,因線路自身存在的阻抗問題,會造成直流電網(wǎng)電壓下降,引起再生能量直接反饋到直流電網(wǎng)中,導致電壓不斷上升。因此采用何種有效措施來回收再生能量,提高再生能量的使用效率,是當前急需解決的主要問題。本文主要對超級電容儲能裝置在城市軌道交通中的應用進行了分析,以供參考完善。

針對當前軌道交通面臨的節(jié)能重大課題,闡述超級電容的工作原理、技術特點、工作模式及其在國外的應用情況;從技術和經(jīng)濟方面分析,探討依靠國內力量開展城市軌道交通超級電容應用研究的前景。

在分析傳統(tǒng)地面集中式儲能系統(tǒng)的基礎上,利用超級電容可儲存大電量、快速充放電等特點,研制替代列車制動電阻的新型車載儲能裝置。該裝置包括一次系統(tǒng)和二次系統(tǒng)。一次系統(tǒng)主要由斷路器、igbt(絕緣柵雙極晶體管)及電容器組等組成。二次系統(tǒng)主要為控制器,對升降壓模塊的igbt進行控制以及計算等。該裝置能有效減少軌道交通列車牽引能耗,減少列車制動熱量散發(fā),降低隧道溫升,達到節(jié)能減排的效果,同時可降低列車實際運營成本。

軌道交通車輛逐漸由從高速、重載向綠色、智能技術轉型,而超級電容的高比能、高功率、長壽命的優(yōu)點,使其在軌道交通車輛領域獲得快速發(fā)展。從近些年超級電容在軌道交通車輛的應用出發(fā),重點闡述了超級電容在有軌電車的牽引、制動,地鐵的制動能量回收、應急牽引,混合動力動車組的牽引加速、制動等方面的技術特點及進展。

針對城軌列車在起動、制動過程中對牽引網(wǎng)電壓造成沖擊從而引起網(wǎng)壓不穩(wěn)定的問題,提出一種由超級電容與鈦酸鋰電池組成的混合儲能系統(tǒng),該混合儲能系統(tǒng)滿足城軌列車對高能量和高功率的需求。以混合儲能系統(tǒng)的整體結構為研究對象,著重介紹了預充電回路的設計與仿真驗證,它能明顯提升混合儲能裝置的性能以及延長使用壽命。針對該混合儲能結構,提出采用綜合控制策略,該策略通過控制主電路中兩個雙向dc/dc變換器的工作模態(tài)來實現(xiàn)儲能單元工作在恒流充放電狀態(tài)。最后仿真對比綜合控制策略與傳統(tǒng)電壓電流雙閉環(huán)控制策略,仿真波形對比分析表明:對于牽引機車等大容量負荷突增與突減造成的網(wǎng)壓波動,綜合控制策略能更有效、快速調節(jié)混合儲能系統(tǒng)的充放電狀態(tài),確保牽引網(wǎng)壓波動幅度較小,提高城軌列車的運行可靠性與穩(wěn)定性。

計軸設備利用電磁感應的原理,使用感應線圈檢測或檢查軌道上有車和無車時的感應電動勢的幅值和相位,就可以判定是否有車狀態(tài)。城市軌道交通計軸仿真系統(tǒng)實現(xiàn)對軌道區(qū)段的列車的空閑或占用檢測,并且將比較后的數(shù)據(jù)進行判斷是否合格,具有重要意義。

提出了一種新型單相交流電壓動態(tài)調節(jié)器方案,采用雙半橋變換電路分別進行串聯(lián)電壓補償和直流儲能調節(jié)。其中超級電容組在公共直流側的使用不僅保證了補償電壓凹陷和嚴重跌落所需能量,而且顯著降低了儲能調節(jié)變換器的啟動次數(shù)和工作時間。根據(jù)不同的能量平衡方式,分析了該調節(jié)器的多模式運行方式以及串聯(lián)電壓補償和直流儲能控制規(guī)則。最后5kva樣機的實驗結果表明所提出的方案在動態(tài)電壓恢復和諧波抑制方面具有良好表現(xiàn)。

本文根據(jù)城市軌道交通的運行特點和車輛參數(shù)提出了一種1mw陣列式飛輪儲能系統(tǒng),用來吸收再利用機車制動時產(chǎn)生的制動電能.通過對比不同類型的再生制動能量回收方式,突出飛輪儲能系統(tǒng)應用在城市軌道交通的必要性和先進性.文中通過對某些線路進行數(shù)據(jù)測試,根據(jù)現(xiàn)有單臺飛輪儲能裝置進行陣列式組合,通過產(chǎn)品優(yōu)化以及安全計算和工程實施預判,組裝出容量為1mw的陣列式飛輪儲能系統(tǒng),并證明了1mw陣列式飛輪儲能系統(tǒng)在城市軌道交通應用的正確性和可實施性.

本文根據(jù)城市軌道交通的運行特點和車輛參數(shù)提出了一種1mw陣列式飛輪儲能系統(tǒng),用來吸收再利用機車制動時產(chǎn)生的制動電能。通過對比不同類型的再生制動能量回收方式,突出飛輪儲能系統(tǒng)應用在城市軌道交通的必要性和先進性。文中通過對某些線路進行數(shù)據(jù)測試,根據(jù)現(xiàn)有單臺飛輪儲能裝置進行陣列式組合,通過產(chǎn)品優(yōu)化以及安全計算和工程實施預判,組裝出容量為1mw的陣列式飛輪儲能系統(tǒng),并證明了1mw陣列式飛輪儲能系統(tǒng)在城市軌道交通應用的正確性和可實施性。

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本文主要就虛擬現(xiàn)實技術應用的城市軌道交通視景仿真系統(tǒng)進行了探討和可行性研究。提出了基于開源系統(tǒng)軟件平臺下設計實現(xiàn)城市軌道交通視景仿真系統(tǒng)的設計方法和技術手段,利用3dmax設計視景模型,opengl編寫程序生成城市軌道交通視景系統(tǒng),實驗結果表明,應用以上方法生成的列車虛擬運行場景系統(tǒng)具有較好視覺效果。

本文主要就虛擬現(xiàn)實技術應用的城市軌道交通視景仿真系統(tǒng)進行了探討和可行性研究。提出了基于開源系統(tǒng)軟件平臺下設計實現(xiàn)城市軌道交通視景仿真系統(tǒng)的設計方法和技術手段,利用3dmax設計視景模型,opengl編寫程序生成城市軌道交通視景系統(tǒng),實驗結果表明,應用以上方法生成的列車虛擬運行場景系統(tǒng)具有較好視覺效果。

atc(automatictraincontrol)系統(tǒng)為列車自動控制系統(tǒng),包括ats(auto-matictrainsupervision,列車自動監(jiān)控)、atp(automatictrainprotection,列車自動防護)和ato(automatictrainoperation,列車自動駕駛)三個子系統(tǒng),廣泛應用于城市軌道交通中。本文在介紹ato系統(tǒng)的工作環(huán)境、南京地鐵設備組成和控制方式的基礎上,分析ato系統(tǒng)仿真平臺的功能和結構,以便于系統(tǒng)技術的推廣,便于教學、研究。

介紹列車自動運行仿真系統(tǒng)(satm)中數(shù)據(jù)庫存儲模塊、列車自動監(jiān)控核心部件、列車運行仿真和列車調度終端系統(tǒng)的功能特點，給出該系統(tǒng)結構框架。

介紹列車自動運行仿真系統(tǒng)(satm)中數(shù)據(jù)庫存儲模塊、列車自動監(jiān)控核心部件、列車運行仿真和列車調度終端系統(tǒng)的功能特點,給出該系統(tǒng)結構框架。

論述城市軌道交通調度指揮仿真系統(tǒng)是提高調度員應急處理能力、保證軌道交通安全運行的必要技術手段。通過對城市軌道交通調度仿真系統(tǒng)的需求及其在國內應用的分析,提出城市軌道交通調度指揮仿真系統(tǒng)的總體功能需求、硬件和軟件實現(xiàn)方案。

北京縱橫機電技術開發(fā)公司一直致力軌道交通牽引產(chǎn)品的研究與開發(fā)工作,并且在高速鐵路牽引、輔助系統(tǒng)等方面積累了豐富的產(chǎn)品研發(fā)、生產(chǎn)及裝車運營經(jīng)驗。目前已經(jīng)建成并投入運用的城軌牽引傳動系統(tǒng)地面聯(lián)調試驗臺、輔助變流器型式試驗臺、控制系統(tǒng)半實物仿真試驗臺等為城軌牽引、輔助系統(tǒng)研制提供了多種開發(fā)試驗手段,具備了各

作為城市軌道交通牽引供電系統(tǒng)的核心--機車牽引傳動系統(tǒng),對其進行合理的建模研究具有極其重要的意義。搭建了機車牽引傳動系統(tǒng)模型,對牽引和制動特性進行分析,采用2c4m架控驅動方式,重點對牽引傳動控制系統(tǒng)進行建模,給出了詳細的轉速控制器和基于轉子磁場定向的矢量控制方法,并根據(jù)某線路的實際參數(shù),計算交流機車負載轉矩。最后通過計算結果與仿真結果的對比,驗證了牽引供電系統(tǒng)模型及控制策略的正確性。

討論了城市軌道交通直流牽引供電系統(tǒng)的運行仿真數(shù)學模型和計算方法。運行仿真基于節(jié)點導納矩陣方程的迭代求解,采用了lu三角分解法。運用borlandc++builder6.0編制了仿真程序,并結合北京地鐵1號線給出了仿真計算結果。

基于電路理論和cad技術,詳細闡述了一種適合于城市軌道交通牽引供電系統(tǒng)的仿真分析法。這種方法不僅能為城市軌道交通的新建和擴建方案的論證、設計提供分析數(shù)據(jù),而且還可以對牽引變電站供電系統(tǒng)的技術參數(shù)進行計算與校核。本文提出的仿真分析法,已成功地應用于上海地鐵一號線、二號線、東方明珠線的牽引供電系統(tǒng)的研究,其結論與國外咨詢設計公司所提供的結果十分吻合。

針對城市軌道交通電力系統(tǒng)進行全面的思考、分析和研究，提出了城市軌道交通供電系統(tǒng)模式的雛形，并對影響它的相關因素做了全面的分析。

乘客信息系統(tǒng)是依托多媒體網(wǎng)絡技術，以計算機系統(tǒng)為核心，以車站和車載顯示終端為媒介向乘客提供信息服務的系統(tǒng)。本文主要介紹了乘客信息系統(tǒng)的構成和功能，通過對乘客信息系統(tǒng)的了解和分析，設計出該系統(tǒng)。由于乘客信息是通過播放器向乘客發(fā)布信息，那么系統(tǒng)的設計則會涉及到與播放設備接口等問題，同時實時信息的發(fā)布也需要通過網(wǎng)絡來實現(xiàn)。因此通過介紹乘客信息的網(wǎng)絡傳輸來實現(xiàn)信息的發(fā)布。最后介紹了乘客信息系統(tǒng)的安全性及其實現(xiàn)方案，通過實例對該乘客信息系統(tǒng)加以闡述。