城市軌道交通超級(jí)電容儲(chǔ)能系統(tǒng)的EMR建模與仿真

列車在加速運(yùn)動(dòng)的情況下,因線路自身存在的阻抗問題,會(huì)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(dǎo)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(dāng)前急需解決的主要問題。本文主要對(duì)超級(jí)電容儲(chǔ)能裝置在城市軌道交通中的應(yīng)用進(jìn)行了分析,以供參考完善。

針對(duì)當(dāng)前軌道交通面臨的節(jié)能重大課題,闡述超級(jí)電容的工作原理、技術(shù)特點(diǎn)、工作模式及其在國外的應(yīng)用情況;從技術(shù)和經(jīng)濟(jì)方面分析,探討依靠國內(nèi)力量開展城市軌道交通超級(jí)電容應(yīng)用研究的前景。

在分析傳統(tǒng)地面集中式儲(chǔ)能系統(tǒng)的基礎(chǔ)上,利用超級(jí)電容可儲(chǔ)存大電量、快速充放電等特點(diǎn),研制替代列車制動(dòng)電阻的新型車載儲(chǔ)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(duì)升降壓模塊的igbt進(jìn)行控制以及計(jì)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(dòng)熱量散發(fā),降低隧道溫升,達(dá)到節(jié)能減排的效果,同時(shí)可降低列車實(shí)際運(yùn)營成本。

軌道交通車輛逐漸由從高速、重載向綠色、智能技術(shù)轉(zhuǎn)型,而超級(jí)電容的高比能、高功率、長壽命的優(yōu)點(diǎn),使其在軌道交通車輛領(lǐng)域獲得快速發(fā)展。從近些年超級(jí)電容在軌道交通車輛的應(yīng)用出發(fā),重點(diǎn)闡述了超級(jí)電容在有軌電車的牽引、制動(dòng),地鐵的制動(dòng)能量回收、應(yīng)急牽引,混合動(dòng)力動(dòng)車組的牽引加速、制動(dòng)等方面的技術(shù)特點(diǎn)及進(jìn)展。

針對(duì)城軌列車在起動(dòng)、制動(dòng)過程中對(duì)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(jí)電容與鈦酸鋰電池組成的混合儲(chǔ)能系統(tǒng),該混合儲(chǔ)能系統(tǒng)滿足城軌列車對(duì)高能量和高功率的需求。以混合儲(chǔ)能系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)為研究對(duì)象,著重介紹了預(yù)充電回路的設(shè)計(jì)與仿真驗(yàn)證,它能明顯提升混合儲(chǔ)能裝置的性能以及延長使用壽命。針對(duì)該混合儲(chǔ)能結(jié)構(gòu),提出采用綜合控制策略,該策略通過控制主電路中兩個(gè)雙向dc/dc變換器的工作模態(tài)來實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)能單元工作在恒流充放電狀態(tài)。最后仿真對(duì)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(duì)比分析表明:對(duì)于牽引機(jī)車等大容量負(fù)荷突增與突減造成的網(wǎng)壓波動(dòng),綜合控制策略能更有效、快速調(diào)節(jié)混合儲(chǔ)能系統(tǒng)的充放電狀態(tài),確保牽引網(wǎng)壓波動(dòng)幅度較小,提高城軌列車的運(yùn)行可靠性與穩(wěn)定性。

計(jì)軸設(shè)備利用電磁感應(yīng)的原理,使用感應(yīng)線圈檢測(cè)或檢查軌道上有車和無車時(shí)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)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(jì)軸仿真系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)軌道區(qū)段的列車的空閑或占用檢測(cè),并且將比較后的數(shù)據(jù)進(jìn)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(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)器方案,采用雙半橋變換電路分別進(jìn)行串聯(lián)電壓補(bǔ)償和直流儲(chǔ)能調(diào)節(jié)。其中超級(jí)電容組在公共直流側(cè)的使用不僅保證了補(bǔ)償電壓凹陷和嚴(yán)重跌落所需能量,而且顯著降低了儲(chǔ)能調(diào)節(jié)變換器的啟動(dòng)次數(shù)和工作時(shí)間。根據(jù)不同的能量平衡方式,分析了該調(diào)節(jié)器的多模式運(yùn)行方式以及串聯(lián)電壓補(bǔ)償和直流儲(chǔ)能控制規(guī)則。最后5kva樣機(jī)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明所提出的方案在動(dòng)態(tài)電壓恢復(fù)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(yùn)行特點(diǎn)和車輛參數(shù)提出了一種1mw陣列式飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng),用來吸收再利用機(jī)車制動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的制動(dòng)電能.通過對(duì)比不同類型的再生制動(dòng)能量回收方式,突出飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)應(yīng)用在城市軌道交通的必要性和先進(jìn)性.文中通過對(duì)某些線路進(jìn)行數(shù)據(jù)測(cè)試,根據(jù)現(xiàn)有單臺(tái)飛輪儲(chǔ)能裝置進(jìn)行陣列式組合,通過產(chǎn)品優(yōu)化以及安全計(jì)算和工程實(shí)施預(yù)判,組裝出容量為1mw的陣列式飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng),并證明了1mw陣列式飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)在城市軌道交通應(yīng)用的正確性和可實(shí)施性.

本文根據(jù)城市軌道交通的運(yùn)行特點(diǎn)和車輛參數(shù)提出了一種1mw陣列式飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng),用來吸收再利用機(jī)車制動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的制動(dòng)電能。通過對(duì)比不同類型的再生制動(dòng)能量回收方式,突出飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)應(yīng)用在城市軌道交通的必要性和先進(jìn)性。文中通過對(duì)某些線路進(jìn)行數(shù)據(jù)測(cè)試,根據(jù)現(xiàn)有單臺(tái)飛輪儲(chǔ)能裝置進(jìn)行陣列式組合,通過產(chǎn)品優(yōu)化以及安全計(jì)算和工程實(shí)施預(yù)判,組裝出容量為1mw的陣列式飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng),并證明了1mw陣列式飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)在城市軌道交通應(yīng)用的正確性和可實(shí)施性。

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本文主要就虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用的城市軌道交通視景仿真系統(tǒng)進(jìn)行了探討和可行性研究。提出了基于開源系統(tǒng)軟件平臺(tái)下設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)城市軌道交通視景仿真系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法和技術(shù)手段,利用3dmax設(shè)計(jì)視景模型,opengl編寫程序生成城市軌道交通視景系統(tǒng),實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,應(yīng)用以上方法生成的列車虛擬運(yùn)行場(chǎng)景系統(tǒng)具有較好視覺效果。

本文主要就虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用的城市軌道交通視景仿真系統(tǒng)進(jìn)行了探討和可行性研究。提出了基于開源系統(tǒng)軟件平臺(tái)下設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)城市軌道交通視景仿真系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法和技術(shù)手段,利用3dmax設(shè)計(jì)視景模型,opengl編寫程序生成城市軌道交通視景系統(tǒng),實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,應(yīng)用以上方法生成的列車虛擬運(yùn)行場(chǎng)景系統(tǒng)具有較好視覺效果。

atc(automatictraincontrol)系統(tǒng)為列車自動(dòng)控制系統(tǒng),包括ats(auto-matictrainsupervision,列車自動(dòng)監(jiān)控)、atp(automatictrainprotection,列車自動(dòng)防護(hù))和ato(automatictrainoperation,列車自動(dòng)駕駛)三個(gè)子系統(tǒng),廣泛應(yīng)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(shè)備組成和控制方式的基礎(chǔ)上,分析ato系統(tǒng)仿真平臺(tái)的功能和結(jié)構(gòu),以便于系統(tǒng)技術(shù)的推廣,便于教學(xué)、研究。

介紹列車自動(dòng)運(yùn)行仿真系統(tǒng)(satm)中數(shù)據(jù)庫存儲(chǔ)模塊、列車自動(dòng)監(jiān)控核心部件、列車運(yùn)行仿真和列車調(diào)度終端系統(tǒng)的功能特點(diǎn)，給出該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框架。

介紹列車自動(dòng)運(yùn)行仿真系統(tǒng)(satm)中數(shù)據(jù)庫存儲(chǔ)模塊、列車自動(dòng)監(jiān)控核心部件、列車運(yùn)行仿真和列車調(diào)度終端系統(tǒng)的功能特點(diǎn),給出該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框架。

論述城市軌道交通調(diào)度指揮仿真系統(tǒng)是提高調(diào)度員應(yīng)急處理能力、保證軌道交通安全運(yùn)行的必要技術(shù)手段。通過對(duì)城市軌道交通調(diào)度仿真系統(tǒng)的需求及其在國內(nèi)應(yīng)用的分析,提出城市軌道交通調(diào)度指揮仿真系統(tǒng)的總體功能需求、硬件和軟件實(shí)現(xiàn)方案。

北京縱橫機(jī)電技術(shù)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(yùn)營經(jīng)驗(yàn)。目前已經(jīng)建成并投入運(yùn)用的城軌牽引傳動(dòng)系統(tǒng)地面聯(lián)調(diào)試驗(yàn)臺(tái)、輔助變流器型式試驗(yàn)臺(tái)、控制系統(tǒng)半實(shí)物仿真試驗(yàn)臺(tái)等為城軌牽引、輔助系統(tǒng)研制提供了多種開發(fā)試驗(yàn)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(jī)車牽引傳動(dòng)系統(tǒng),對(duì)其進(jìn)行合理的建模研究具有極其重要的意義。搭建了機(jī)車牽引傳動(dòng)系統(tǒng)模型,對(duì)牽引和制動(dòng)特性進(jìn)行分析,采用2c4m架控驅(qū)動(dòng)方式,重點(diǎn)對(duì)牽引傳動(dòng)控制系統(tǒng)進(jìn)行建模,給出了詳細(xì)的轉(zhuǎn)速控制器和基于轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)定向的矢量控制方法,并根據(jù)某線路的實(shí)際參數(shù),計(jì)算交流機(jī)車負(fù)載轉(zhuǎn)矩。最后通過計(jì)算結(jié)果與仿真結(jié)果的對(duì)比,驗(yàn)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(yùn)行仿真數(shù)學(xué)模型和計(jì)算方法。運(yùn)行仿真基于節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣方程的迭代求解,采用了lu三角分解法。運(yùn)用borlandc++builder6.0編制了仿真程序,并結(jié)合北京地鐵1號(hào)線給出了仿真計(jì)算結(jié)果。

基于電路理論和cad技術(shù),詳細(xì)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(kuò)建方案的論證、設(shè)計(jì)提供分析數(shù)據(jù),而且還可以對(duì)牽引變電站供電系統(tǒng)的技術(shù)參數(shù)進(jìn)行計(jì)算與校核。本文提出的仿真分析法,已成功地應(yīng)用于上海地鐵一號(hào)線、二號(hào)線、東方明珠線的牽引供電系統(tǒng)的研究,其結(jié)論與國外咨詢?cè)O(shè)計(jì)公司所提供的結(jié)果十分吻合。

針對(duì)城市軌道交通電力系統(tǒng)進(jìn)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(duì)影響它的相關(guān)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(luò)技術(shù)，以計(jì)算機(jī)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(wù)的系統(tǒng)。本文主要介紹了乘客信息系統(tǒng)的構(gòu)成和功能，通過對(duì)乘客信息系統(tǒng)的了解和分析，設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)則會(huì)涉及到與播放設(shè)備接口等問題，同時(shí)實(shí)時(shí)信息的發(fā)布也需要通過網(wǎng)絡(luò)來實(shí)現(xiàn)。因此通過介紹乘客信息的網(wǎng)絡(luò)傳輸來實(shí)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(shí)現(xiàn)方案，通過實(shí)例對(duì)該乘客信息系統(tǒng)加以闡述。