双源无轨电车用供电系统控制策略及稳定性研究

发布时间：2017-08-22 19:18

  本文关键词：双源无轨电车用供电系统控制策略及稳定性研究

  更多相关文章： 双源无轨电车 直流供电系统 能量管理控制策略 小信号稳定性

【摘要】：本文着眼于目前研究较少但应用前景广阔的无轨电车供电系统,针对改进的无轨电车供电系统,从控制策略、系统稳定性两个方面展开研究,分析了：(1)进行无轨电车供电系统的典型负荷特性分析,并基于层级控制理论,提出供电系统的分层能量管理控制策略。(2)根据改进的供电系统中各变流器的电路拓扑、控制策略,分别建立PWM整流器、车载充电机、驱动负荷的线性化小信号模型；(3)采用在电力系统分析中广泛应用的小扰动特征分析法,对单个变换器和整个供电系统的稳定性逐一进行分析。在供电系统的能量管理方面,提出了针对无轨电车这一特殊负荷的分层能量管理控制策略。提出下层(车辆级)能量管理和上层(供电站级)能量管理,相互配合,有效减小无轨电车这一特殊负荷对供电站的影响；提高供电系统可靠性,对大规模的双源无轨电车的推广应用具有一定参考意义。在直流供电系统的小扰动稳定方面。首先采用状态空间法建立各变流装置及其控制系统的状态空间平均模型,在此基础上得到直流供电系统的状态空间表达式,计算系统状态矩阵的特征值,用以判定系统的小扰动稳定；同时研究随变流器控制参数变化时系统特征值的轨迹,用以分析控制参数对供电系统稳定性的影响。算例分析表明,当变流器的控制系数增大到一定数值时,将会出现实部为正的系统特征值,系统表现为不稳定。为了分析直流供电系统的暂态稳定,又对算例进行了时域仿真,得出负荷突增时不同控制系数下的母线电压曲线。仿真结果一方面验证了稳定性分析的结果,即控制系数过大时,系统将偏离原来的稳定工作点：另一方面也表明,当控制系统在稳定范围内时,控制系数越大,则电压控制的效果也好。因此,合理选择变流器的控制参数对保证直流供电系统的稳定运行至关重要。本文的研究成果也可以应用于采用类似拓扑的轨道交通、电力等领域,因此具有较为广阔的应用前景。
【关键词】：双源无轨电车 直流供电系统 能量管理控制策略 小信号稳定性
【学位授予单位】：北京交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U482.2
【目录】：

• 致谢5-6
• 摘要6-7
• ABSTRACT7-11
• 1 绪论11-23
• 1.1 背景介绍11-15
• 1.1.1 国内现状12-14
• 1.1.2 国外现状14-15
• 1.2 源无轨电车15-16
• 1.3 无轨电车供电系统16-18
• 1.3.1 现有的无轨电车供电系统16-17
• 1.3.2 无轨电车供电系统存在的问题17-18
• 1.4 改进的无轨电车供电系统18-21
• 1.4.1 典型直流供电系统对比18-19
• 1.4.2 改进的供电系统结构19-21
• 1.5 本文的主要工作21-23
• 2 供电系统的能量管理23-43
• 2.1 无轨电车供电系统典型负荷特性分析23-31
• 2.1.1 供电站负荷23-26
• 2.1.2 供电区段负荷26-29
• 2.1.3 车辆典型工况29-31
• 2.2 下层能量管理控制策略31-35
• 2.3 上层能量管理控制策略35-37
• 2.4 能量管理控制策略算例分析37-41
• 2.5 本章小结41-43
• 3 改进的供电系统建模43-61
• 3.1 小干扰稳定性分析43-47
• 3.1.1 小干扰稳定的特征值分析方法43-45
• 3.1.2 特征值与参与因子45-47
• 3.2 变流器的状态空间平均模型47-51
• 3.2.1 PWM整流器的状态空间平均模型47-49
• 3.2.2 车载充电机的状态空间平均模型49-50
• 3.2.3 车载逆变器的状态空间平均模型50-51
• 3.3 控制系统的模型51-54
• 3.3.1 PWM整流器的控制51-52
• 3.3.2 车载充电机的控制52-53
• 3.3.3 车载逆变器的控制53-54
• 3.4 PWM整流器的线性化模型54-60
• 3.4.1 PWM整流器的线性化方程54-56
• 3.4.2 充电机的线性化方程56-59
• 3.4.3 逆变器的线性化方程59-60
• 3.5 本章小结60-61
• 4 改进的供电系统的稳定性分析61-77
• 4.1 供电系统的稳定性问题61-63
• 4.2 稳定性分析63-74
• 4.2.1 充电机稳定性分析63-66
• 4.2.2 PWM整流器稳定性分析66-69
• 4.2.3 供电系统稳定性分析69-74
• 4.3 本章小结74-77
• 5 总结与展望77-79
• 参考文献79-83
• 作者简历83-87
• 学位论文数据集87

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本文编号：720928