地铁系统用能量回馈器的研究

发布时间：2022-08-23 17:17

　　城市地铁因其载客量大、运行速度快、污染小、安全和准点等优点发展迅速,其耗电量占城市用电的比例逐渐增加,那么其频繁制动所产生的再生制动能量就会相当可观,合理回收利用这部分能量在国内外城市地铁系统中具有重要意义,因此,研究回收再生制动能量的逆变能量回馈方案具有较大价值。本论文以开发地铁系统中能量回馈器为研究目标,主要包括以下内容:首先,推导出能量回馈器,即并网逆变器的数学模型,并依据其两相旋转d-q坐标系下的数学模型给出其矢量控制策略,对其中关键的电流环和电压环进行详细的介绍,包括传递函数的推导和PI参数的整定。另外对该系统的关键技术进行了原理讲解、仿真和实验分析,包括自适应电网电压锁相环技术、SVPWM调制策略的数字实现和过调制处理办法、载波移相技术和孤岛检测技术。然后,对能量回馈器的主电路拓扑进行介绍,并给出了主电路中的功率器件的选型和计算的过程,以及其控制系统的硬件框架;在此基础上,详细介绍了基于TI TMS320F28335微处理器进行的单元控制系统的软件设计,包含微控制器和开发环境的介绍、单元控制系统的主程序的设计、主中断程序设计、交流量采样程序设计、PI控制器的程序设计、一阶低... 

【文章页数】：78 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 课题研究背景及意义
    1.2 课题相关技术国内外研究现状
    1.3 全文安排及主要内容
2 能量回馈器的数学模型及其控制策略
    2.1 能量回馈器的数学模型
        2.1.1 三相静止A-B-C坐标系下的数学模型
        2.1.2 两相静止α-β坐标系下的数学模型
        2.1.3 两相旋转d-q坐标系下的数学模型
    2.2 能量回馈器的控制策略
        2.2.1 矢量控制策略
        2.2.2 电流内环设计
        2.2.3 电压外环设计
    2.3 能量回馈器的工作原理
    2.4 本章小结
3 能量回馈器中的关键技术
    3.1 自适应电网电压锁相环技术
        3.1.1 锁相环基本结构
        3.1.2 锁相环系统建模
        3.1.3 锁相环仿真与实验
    3.2 SVPWM调制
        3.2.1 SVPWM调制数字实现
        3.2.2 SVPWM过调制
    3.3 载波移相技术
        3.3.1 载波移相原理
        3.3.2 载波移相仿真与实验
    3.4 孤岛检测技术
        3.4.1 孤岛检测技术简介
        3.4.2 孤岛检测控制框图
    3.5 本章小结
4 能量回馈器软硬件设计
    4.1 能量回馈器主电路设计
        4.1.1 主电路拓扑选择
        4.1.2 主要器件选型与参数选择
    4.2 控制系统硬件设计方案
    4.3 控制系统软件设计方案
        4.3.1 微控制器简介
        4.3.2 主程序设计
        4.3.3 主中断程序设计
        4.3.4 交流量采样程序设计
        4.3.5 PI调节器程序设计
        4.3.6 一阶低通滤波器程序设计
        4.3.7 IGBT过流保护程序设计
    4.4 本章小结
5 仿真与实验结果分析
    5.1 仿真结果分析
        5.1.1 仿真电路拓扑
        5.1.2 仿真结果分析
    5.2 实验结果分析
        5.2.1 实验平台拓扑
        5.2.2 样机功能测试
    5.3 本章小结
6 总结与展望
致谢
参考文献
附录 攻读硕士学位期间发表的论文


【参考文献】：
期刊论文
[1]中国城市轨道交通协会标准化技术委员会技术装备分技术委员会启动会议顺利召开[J].   现代城市轨道交通. 2019(01)
[2]一种自适应的孤岛检测方法[J]. 王海祥,陆煜斌.  金陵科技学院学报. 2018(03)
[3]一种改良的主动频率偏移孤岛检测方法[J]. 林义,何通能.  计算机测量与控制. 2018(09)
[4]一种改进型频率正反馈孤岛检测方法研究[J]. 张煜文,李圣清,吴文凤,明瑶,马定寰.  湖南工业大学学报. 2018(03)
[5]基于飞轮储能技术的城市轨道交通再生能回收控制策略研究[J]. 赵思锋,唐英伟,王赛,王大杰.  储能科学与技术. 2018(03)
[6]高速大功率飞轮储能装置的特性与应用[J]. 唐英伟,张建平,邓聪,叶才勇.  新型工业化. 2018(04)
[7]基于车载超级电容储能系统在城市轨道交通的应用研究[J]. 曹成琦,王欣,秦斌,张凯,梁枫.  电工电气. 2017(01)
[8]低开关频率下SVPWM同步调制策略比较研究[J]. 王堃,游小杰,王琛琛,周明磊.  中国电机工程学报. 2015(16)
[9]再生制动能量吸收逆变系统设计及应用[J]. 方汉学,胡桂苓.  城市轨道交通研究. 2015(02)
[10]基于MATLAB的典型Ⅱ型系统Mrmin准则参数公式推导及仿真[J]. 李磊.  微电机. 2013(11)

硕士论文
[1]基于超级电容的地铁再生制动能量回收系统的研究[D]. 何黎娜.湖南大学 2018
[2]城市轨道逆变回馈装置的系统优化设计研究[D]. 叶小雯.西南交通大学 2018
[3]地铁再生制动能量回馈变流器研制[D]. 罗锐.西南交通大学 2017
[4]液压机用永磁同步电机驱动器设计与实现[D]. 娄德章.华中科技大学 2017
[5]城市轨道交通再生制动能量回馈系统仿真研究[D]. 黄开.中国矿业大学 2016
[6]基于数字电流误差控制策略的单相并网光伏逆变器研究[D]. 涂文超.华中科技大学 2016
[7]基于飞轮储能的地铁再生制动能量利用研究[D]. 毕文骏.西南交通大学 2016
[8]地铁再生制动能量回馈吸收系统的研究[D]. 彭赛庄.湖南工业大学 2015
[9]轨道交通逆变回馈装置的应用研究[D]. 李艳.中国矿业大学 2015
[10]正弦波能量回馈器研究[D]. 周腾.华中科技大学 2015



本文编号：3678171