地铁牵引供电系统运行仿真的研究
基于EMR的地铁供电系统仿真技术研究
基于EMR的地铁供电系统仿真技术研究摘要：随着地铁供电系统的不断发展，特别是能量回收与储存技术的应用，使得地铁供电系统的构成发生了较大变化，但是由于目前缺乏对牵引供电系统、车辆系统以及节能系统进行系统间的有效仿真方法，所以在地铁供电系统建设与节能系统配置时，很难达到最优的供电容量配置比。
文中基于能量宏观表示法（EMR）构建了多车辆、多供电系统、多节能系统的能量耦合仿真模型，利用Simulink对模型进行了计算验证，结果显示该模型可有效地对地铁供电多系统间的能量关系进行描述，并为地铁供电节能系统的优化配置提供参考。
关键词：城市轨道交通；能量宏观表示法；牵引供电系统引言我国城市轨道交通行业在近十年来发展迅速，城市人口也在不断的增加，作为承担着超过半数客运流量的地铁，其在建设、运营和维护方面也迎来了新的挑战与机遇。
据相关文献研究，地铁供电能力不足的主要表现有多车起动电流过大导致直流开关跳闸，轨电位异常升高导致轨电位限制装置频繁投切等。
因此，系统完善地建立地铁供电能力评估体系，对于地铁牵引供电系统的安全稳定运行具有重要的现实意义。
本文从供电能力仿真的关键影响因素出发，针对牵引网参数和列车停站时间两个影响供电能力仿真评估精度的因素，分别提出相应的解决方案，而后以仿真结果为基础构建了地铁牵引供电系统的供电能力评估体系，并给出各评估指标的辅助决策手段，最后完成了仿真软件的开发。
1地铁供电系统概述地铁是一个庞大而复杂的用电系统，其作为城市公共电网大型的负载，一般向当地城市公共电网获取电能。
地铁供电系统主要有外部电源系统、地铁牵引供电系统、车站动力照明供电系统、电力监控系统，其结构如图1-1所示。
其中外部电源系统是城市公共电网向地铁主变电所输电的部分，负责向地铁供电系统供电；地铁牵引供电系统是地铁供电系统的核心部分，主要由牵引变电所和接触网构成，负责为电力机车提供牵引动力；车站动力照明供电系统是车站降压变电所和车站各种动力照明负荷的部分，负责向车站的照明设备、空调、电梯以及通信设施供电。
城市轨道交通供电系统仿真分析方法及软件的研究
城市轨道交通供电系统仿真分析方法及软件的研究【摘要】针对城市轨道交通供电系统仿真，分别介绍了仿真分析的步骤和三种牵引供电计算方法，并对市场上主要的仿真分析软件进行了对比分析，其中基于运行图法的交直流统一仿真系统将是重要发展方向，可供需要进行城市轨道交通供电系统仿真分析的机构参考。
【关键词】城市轨道交通；供电系统；仿真1.引言城市轨道交通供电系统一般由外部电源、主变电所（或电源开闭所）、中压环网、牵引供电系统、动力照明供电系统、杂散电流防护系统和电力监控系统组成。
针对城市轨道交通供电系统仿真分析，目前国内外均有成熟的计算理论和应用软件。
本文介绍了城市轨道交通供电系统仿真计算的方法和常用软件，并对各软件的市场应用进行了分析。
2.仿真分析步骤（1）基础数据获取基础数据包含如下各种数据[1]：线路数据：线路长度、车站数量、站间距、坡度、曲线、曲线半径等；机车数据：启动曲线、制动曲线、速度曲线、时间曲线等；行车数据：发车对数、编组、负载、运行交路、时间等；供电系统数据：主所进线短路容量、牵引网额定电压、空载电压、接触网和走行轨单位阻抗等。
（2）牵引计算牵引计算主要是对列车运行过程进行模拟，计算出不同工况下系统所需要的电能和参数。
它是整个设计过程的重点及难点，计算所需基础数据较多、计算方式极其复杂、误差对最后结果影响较大。
（3）供电计算供电计算是根据牵引计算结果，计算各种工况下系统的电流、电压、容量等，从而作为交流、直流供电系统的设计提供依据。
交流系统供电计算已经十分成熟，而直流系统供电计算的发展也趋于完善。
现在越来越多的软件将牵引计算和供电计算集成在一起，包括列车运行和牵引供电模型在内的综合仿真软件是发展的趋势。
根据上述计算的结果，可以再进行短路及保护整定计算和设备参数选型，从而完成供电系统的设计。
最后根据现场试验反馈，可对计算结果进行确认和核对，必要的时候再做出调整。
3.牵引计算方法牵引供电计算的基本方法主要有三种[2]：（1）平均运量法：该方法根据系统中各种电气参数的平均值和有效值进行计算。
地铁车辆牵引制动工况仿真分析
地铁车辆牵引制动工况仿真分析
随着城市轨道交通的快速发展，地铁车辆的牵引制动技术也得到了不断的发展与完善。
本文将通过仿真分析的方法，对地铁车辆牵引制动工况进行研究。
一、地铁车辆牵引制动的基本概念
地铁车辆的牵引制动技术是指车辆在行驶过程中，通过电气、机械等方式实现的牵引
与制动。
牵引是指车辆依靠电机等动力装置产生的力矩，在轨道上行驶。
制动是指车辆通
过电制动、机械制动等方式，消耗动能，把速度逐渐减小，直至车辆停止。
地铁车辆的牵引制动模型可以根据车辆的运行状态和参数建立。
模型中包括了牵引机构、电源系统、驱动系统等多个子系统，并且考虑了车辆的质量、风阻等因素。
通过建立牵引制动模型，可以对地铁车辆的牵引制动工况进行仿真分析。
在仿真过程中，可以对不同状态下的车辆进行模拟，并且对各个关键参数进行监测和调节。
地铁车辆的牵引制动技术在城市轨道交通系统中具有广泛的应用。
它能够在保证车辆
安全运行的前提下，提高车辆的运行效率和能源利用率。
因此，在城市轨道交通系统的建
设中，牵引制动技术的研究和应用具有重要的意义。
总之，地铁车辆的牵引制动技术是城市轨道交通系统的重要组成部分。
通过对其进行
仿真分析，可以更好地理解其原理和应用，并为其优化设计提供参考。
轨道交通供电系统的仿真和优化
轨道交通供电系统的仿真和优化近年来，随着城市化进程的加速和人口的增长，轨道交通在城市交通中的作用越来越重要。
作为轨道交通系统的核心组成部分之一，供电系统的稳定性和高效性直接影响着轨道交通运行的安全和舒适性。
因此，对轨道交通供电系统进行仿真和优化成为提高运行可靠性和效率的关键。
首先，轨道交通供电系统的仿真能够通过模拟实际运行过程，深入了解系统的电力特性和潜在问题，为优化提供准确的数据支持。
通过建立电力系统模型，可以对不同工况下的电压、电流等关键参数进行模拟和分析。
仿真可以帮助工程师和技术人员了解系统在正常运行、故障和紧急情况下的响应情况，并评估供电系统的可靠性和鲁棒性。
其次，轨道交通供电系统的优化是实现资源高效利用和运行成本降低的重要途径。
通过对供电系统进行优化，可以提高系统的能量利用率和功率因数，减少能源浪费和电能损耗。
例如，通过合理调整电网结构和设备运行方式，可以减少线路电阻和变压器损耗，提高系统的能效。
此外，与其他系统的集成和协同也是提高供电系统效率的关键。
通过与智能能源管理系统、能量回收系统等技术的结合，可以进一步提高供电系统的效率和稳定性。
轨道交通供电系统的仿真和优化还可以帮助解决系统运行过程中的潜在问题和风险。
例如，对于过大的电流波动、电压异常等问题，通过仿真分析和优化措施的设计，可以提前发现并解决这些问题，保证轨道交通系统的正常运行。
此外，在极端天气条件下，供电系统的稳定性和可靠性也面临着更大的挑战。
通过仿真和优化，可以针对不同气象条件下的供电系统状态进行评估，并提出相应的防范和改进措施，确保轨道交通系统的安全运行。
在进行轨道交通供电系统的仿真和优化过程中，还需要结合可持续发展的原则，注重环境影响的减少和能源资源的节约。
例如，可以采用新能源技术和清洁能源供电方式，减少传统能源的使用，并提高能源利用效率。
同时，还可以通过智能化管理和控制，实现对供电系统的实时监测和调节，进一步提高系统的响应速度和能源利用效率。
电气化铁路牵引供电系统的仿真及影响研究
电气化铁路牵引负荷具有非线性、冲击性、不平衡性等特点，这些特点导致 了谐波的产生。具体来说，非线性是指牵引负荷中的电力电子设备（如整流器、 逆变器等）的功率因数低于1，这使得电流波形发生畸变；冲击性是指牵引负荷 在启动、加速和制动过程中的瞬时功率变化较大，使得电网承受瞬时冲击；不平 衡性是指牵引负荷的三相电流不平衡，导致电网电压发生波动。
参考内容二
随着科技的不断发展，高速铁路已成为现代交通运输的重要方式之一。而牵 引供电系统作为高速铁路的关键部分，直接影响到列车的运行安全和效率。本次 演示将对高速铁路同相AT牵引供电系统进行深入研究，探讨其结构、功能及其应 用。
高速铁路牵引供电系统主要是由牵引变电所和接触网两部分组成。牵引变电 所将电网的高电压转换为适合列车使用的低电压，并通过接触网向列车供电。同 相AT牵引供电系统作为一种先进的牵引供电技术，在高速铁路中得到了广泛应用。
在结论与展望部分，我们将总结本次演示的主要内容，并指出其中的关键点。 我们将讨论目前数字建模及仿真还存在的研究空白，以及未来可能的研究方向。 例如，可以考虑更加精细的模型，引入更多非线性元素和不确定因素，或者结合 和机器学习等技术进行模型优化和预测等。
总之，高速铁路牵引供电系统数字建模及仿真是一项复杂而重要的工作。通 过这一方法，我们可以更准确地预测和优化系统的性能，提高高速铁路的运行效 率和安全性。本次演示已初步探讨了这一主题，未来还有许多值得深入研究的方 向值得我们进一步探讨和挖掘。
研究方法
本次演示采用理论分析和仿真实验相结合的方法，对电气化铁路牵引供电系 统进行深入研究。首先，建立牵引供电系统的数学模型，包括变压器、整流器、 逆变器和电机等关键部件。然后，利用仿真软件对模型进行数值计算和分析，通 过调整参数值来研究不同设置下的系统性能。
地铁车辆牵引制动工况仿真分析
地铁车辆牵引制动工况仿真分析
随着城市化进程的加快，地铁已成为人们出行的重要方式。
为确保地铁运营的安全稳定，车辆的牵引制动系统是非常关键的一环。
因此，对地铁车辆的牵引制动工况进行仿真分析对于地铁运营的优化维护具有重要意义。
地铁车辆牵引制动系统的工作原理是通过电力或气压系统实现牵引或制动。
在车辆运行过程中，不同载荷、速度和坡度会对车辆的牵引制动性能产生不同影响。
因此，仿真分析可以通过计算机模拟车辆运行过程中不同工况下的牵引制动性能，并分析对应参数的变化规律，为车辆、线路甚至整个地铁运营系统提供科学数据支持。
在牵引制动工况仿真中，需考虑的参数包括车辆速度、载荷、坡度和空气阻力等。
其中，车辆速度是影响牵引制动性能的主要因素之一。
随着车速的增加，制动距离会增加，牵引力也会减小。
因此，计算制动距离和牵引力随车速的变化规律有助于优化制动和牵引控制策略。
另一个重要参数是载荷，即车辆所载货物和人员的重量。
载荷的增加会导致车辆的牵引力和制动距离增加，因此需要根据不同载荷下的牵引制动特性，确定适当的牵引力和制动距离控制策略。
此外，坡度也会对车辆牵引制动性能产生影响。
在上坡时，车辆的牵引力需要增加以抵消重力加速度，而在下坡时则需要制动以控制车速。
因此，根据不同坡度下的牵引制动特性，制定合理的坡道牵引制动策略也十分重要。
综上所述，地铁车辆牵引制动工况仿真分析是地铁运营管理中非常重要的一项技术工作。
通过模拟不同工况下车辆的牵引制动性能，可以评估车辆和线路的安全性和稳定性，为地铁运营管理提供科学数据支持。
地铁牵引传动过程分析及仿真
地铁牵引传动过程分析及仿真摘要：地铁作为城市轨道交通的主力军，是保证国民经济水平提高和推动社会发展的重要基石。
地铁站间距短所以在行驶过程中需要频繁制动，导致大量能量浪费，从经济和绿色环保角度考虑，本文围绕如何利用双变流系统实现地铁再生制动能量的循环。
主要是基于构建地铁直流牵引电力供给系统，通过逆变回馈装置，是能源循环再次利用。
关键词：地铁牵引供电系统；双变流原理；逆变回馈；1 引言机车传动方面和机车牵引供电方面是地铁牵引系统两个主要领域。
机车牵引供电方面包含牵引变电所，它的作用是通过在AC35kV的中压环网取能并供给直流牵引网。
直流牵引网的电能的获取来源于地铁的集电器，列车运行时牵引动能来源于车辆上的交流异步电动机吸收VVVF逆变器。
列车由运行状态开始制动时异步电动机开始转化为运行状态则导致列车运行的动能变为直流牵引网的电能以达到能量循环利用的效果。
以上就是列车运行制动能量流动的过程2 地铁牵引供电系统及建模仿真在图1为城轨交通牵引供电系统结构图，主电站从城市电网供电，将城市电网的交流110kV电压降至AC35kV，并将地铁沿线的电力连接到几个直流牵引变电所。
之后，提供适合电能为有轨电车和交叉轨道或架空接触网上的货物列车供电。
直流牵引系统包括以下四部分：直流牵引变电所、直流牵引网、馈电线、和回流线。
图1 城轨交通牵引供电系统结构图牵引供电系统通常采用双边供电方式，地铁列车运行的电能从双方的牵引变电所获得，图2为牵引变电所电气主接线，从图1可知增加整流相数可以有效的使电流稳定，电能质量也会提高。
截止到目前为止实际采用等效24脉波整流装置更为完善，电能质量较为良好，在12个脉冲变压器的基础上，整流器的主电路一次绕组连接到一个延边三角形，并将并联其阀侧的四组三相桥式变流器。
图2为牵引变电所电气主接线。
图2 牵引变电所电气主接线石家庄地铁1线一期建造的变电站，分别位于西王站、新百广场站、北国商城站、建百大楼站、海世界站、列车东站。
地铁牵引供电系统仿真与辅助决策研究
地铁牵引供电系统仿真与辅助决策研究
地铁牵引供电系统是地铁运营过程中的核心之一，它的正常运行对地铁运营的安全和效率具有重要意义。
因此，对地铁牵引供电系统进行仿真与辅助决策研究显得尤为必要。
地铁牵引供电系统仿真可以通过建立模型，模拟地铁牵引供电系统的运行过程，以评估其性能和改进措施。
具体来说，仿真可以检查供电系统对于不同列车负荷的适应性能力、负荷承受能力以及供电质量等关键指标，同时可以模拟不同供电模式下的供电网络行为，帮助优化供电系统的构造、参数以及维护等方面。
相比于传统手动调节方法，仿真还可以更加精准地对地铁运营过程进行辅助决策研究，尤其是在应对突发情况时具有显著优势。
通过分析历史数据以及实时测量数据，并结合仿真模型进行数据分析，可以快速得出有关影响供电质量和稳定性的关键因素，并根据此信息进行相应的快速决策。
综上所述，地铁牵引供电系统仿真与辅助决策研究是地铁发展和安全运营的重要支撑。
未来，随着技术的发展和探索，仿真和辅助决策方法也将更加准确、专业、快速，为地铁运营安全和效率提供更好的保障。
交流牵引供电系统仿真模型及动态潮流计算
交流牵引供电系统仿真模型及动态潮流计算交流牵引供电系统仿真模型及动态潮流计算概述交流牵引供电系统是铁路运输中的重要组成部分，其安全稳定运行对于保障列车运行及旅客乘车安全具有重要意义。
为了研究交流牵引供电系统的运行规律，在实际运行之前进行仿真模型及动态潮流计算是十分必要的。
本文将介绍交流牵引供电系统仿真模型的构建方法及动态潮流计算的原理与步骤。
一、交流牵引供电系统仿真模型的构建方法交流牵引供电系统仿真模型的构建是通过建立线路电气模型、牵引变电所模型和牵引车模型等几部分来实现的。
1. 线路电气模型交流牵引供电系统的线路电气模型是以传输线理论为基础建立起来的，该模型主要包括线路电阻、电感和电容等参数。
在模型的构建过程中需要考虑线路上的支路、负荷和短路等复杂情况，并通过实测数据进行参数校准，以保证模型的准确性和可靠性。
2. 牵引变电所模型牵引变电所是交流牵引供电系统的核心组成部分，其作用是将接入的电网交流电转换为适合牵引车使用的交流电。
其模型主要包括主变压器、整流器、升压变压器和滤波电容等部分，模型的构建需要考虑变压器的参数、整流器的调制方式和滤波器的频率特性等因素。
3. 牵引车模型牵引车是交流牵引供电系统的负载设备，其模型的构建需要考虑车辆的电气参数和电阻负载等因素。
通过建立牵引车的仿真模型，可以将牵引车与供电系统相耦合，实现系统动态潮流计算。
二、动态潮流计算的原理与步骤动态潮流计算是通过对交流牵引供电系统进行动态模拟，预测系统在运行过程中的电流、电压和功率等参数变化情况。
其原理基于电力系统的潮流计算方法，通过迭代求解节点电流和电压，得到系统的动态响应。
动态潮流计算的步骤如下：1. 制定仿真计算的时间段及步长，选择恰当的仿真时间段和步长对系统进行仿真计算。
2. 初始化系统参数，包括节点电压、牵引车负载和电网输入等参数，为仿真计算做好准备。
3. 进行节点电流和电压的迭代计算，根据电力系统的潮流计算方法，通过迭代计算求解节点电流和电压。
地铁直流牵引供电系统整流机组研究与仿真
link appraisement 中铁十一局集团电务工程有限公司
24脉波整流机组仿真模型
脉波的输出特性，必须实现15°的相位差。
因此，其两台变压器的三相绕组原边本质上依旧是三角形联结但加入了延边，两原边分别移动+7.5°和－7.5°的相位，使二者15°。
这进而保证输送到整流桥交流侧的线电压有15°的相位差，从而经整流后每周期能够输出
脉波整流的输出特性。
图7 输出电压频谱图
谐波分析
地铁牵引直流供电系统中，非线性元件的使用会带来谐波问题。
由于整流二极管的单向导通作用，直流侧会输出脉动直流。
对直流侧脉动电流进行傅里叶分析。
得到直流侧输出电压频谱图如图7所示。
24 脉波整流下其输出直流电压的谐波总畸变率。
地铁牵引供电系统建模与仿真分析
力 设备 或者 照 明系 统提 供交 流 电和 直流 电的可用 低 压 电源 ，如 自动
售 票系 统 、车站 电梯 、商业 照 明 、车站 照 明、 电力 监控 等 ；应 急系
统 是 保 证在 故 障状 态 下 ， 以便 于 系 统 的维 修 或 者 发 生 火 灾 等 状况
时 ，能 够 保 证机 房 的 正常 运 行 ， 人员 能够 安 全 疏 散 和 撤 离 等 。例
糕 触卿 稍舰
图１某地铁２号线供 电系统结构 Ｆ１、Ｆ２一一 城 市 电网发 电 ；Ｂ１、Ｂ３一一 主 变 电所 Ｂ４、Ｂ５一一 牵 引变 电 ；Ｂ６一 一 降压 变 电 由牵 引变 电所 组 成 的牵 引 供 电系 统包 括 图 １中的Ｆ１、Ｆ２高压 电 网经 过 变 压 器Ｂ１作 用 形 成 的外 部 电源 ，将 其 产 生 的 供 电 电 能经 过 ３５ＫＶ中压 环 网和 变 压器 Ｂ３、Ｂ４，再通 过 大功 率整 流 器转 换 成直 流 电 。 目前 ，在 单 边和 双 边供 电方 式 的选 择上 ，双 边供 电在地 铁 系统 中应 用较 为 普遍 ，也就 是在 正 常运 行方 式 下 ，正线 各供 电区间 均 由 相 邻 牵 引变 电所 双边 供 电 ；单边 供 电通 常是 在车 辆段 内的接 触 网供 电来 自于车辆 段 内牵 引变 电所 。停 车场 内的接触 网 供 电来 自于 停车 场牵 引变 电所 。地 铁供 电系统 是十 分复 杂 的时 变 网络 ，对 于建 立仿 真模 型 来说 有 一定 的 困难 ，无 论是 在参 数选 择 还是 模型 搭 建 ，这就 需要 对 牵 引变 电所 组成 的牵 引网进 和 回流 网行 模型 的简 化 。对 于牵 引变 电所来 说 ，将 其简 化 为戴 维南 等效 电路 ，根据 实 际 电路 中的整 流 器相 关 参数 、交 流侧 电压 大 小等 影 响因 素来 确定 等效 电路 中的 等 效 电源 和 等效 阻抗 Ｒ 。等 参数 。 由于 是地 铁 是 直 流 牵 引 网供 电， 其 内部 电容影 响较 小可 忽略 ，此 时 架空 接触 网 可等 效 为 电阻Ｒ ，在 趋 肤 效应 作 用 下 ，钢 轨 可近 似 等 效 为 电阻 ，和 电感 ，的 串联 ］。因
地铁车辆牵引制动工况仿真分析
地铁车辆牵引制动工况仿真分析地铁车辆的牵引制动工况是指车辆在牵引（行驶）和制动（停车）过程中的工况状态。
对于地铁运营来说，了解车辆在牵引制动工况下的性能和对周围环境的影响非常重要。
为了实现对地铁车辆牵引制动工况的分析，可以通过仿真模拟的方法进行研究。
地铁车辆的牵引制动系统是由电力机车、主变压器、牵引变压器、电机、传动系统、线路等多个组成部分组成的。
在车辆牵引制动过程中，电机通过传动系统提供动力，使车辆能够行驶或制动。
通过对车辆的牵引制动系统进行仿真分析，可以了解电机、传动系统、线路等组成部分的工作状态，为地铁运营和维护提供有用的信息。
对地铁车辆的牵引工况进行仿真分析。
通过建立地铁车辆的数学模型，确定车辆在不同牵引工况下的速度、加速度、能耗等重要参数。
根据牵引工况的不同，调整电机输出功率、传动系统传动比等参数，模拟车辆在各种运行条件下的性能。
对地铁车辆的制动工况进行仿真分析。
制动是地铁车辆停车过程中最重要的工况之一，对于保证乘客的安全和车辆的稳定运行至关重要。
通过建立车辆的制动模型，确定制动系统的参数，如制动力、制动距离、制动时间等。
通过改变参数，模拟不同制动工况下的车辆性能，为制动系统的设计和优化提供参考。
地铁车辆的牵引制动工况仿真分析在地铁系统的设计和运营中具有重要的意义。
通过模拟车辆的运行过程，可以评估车辆在不同工况下的性能，为地铁系统的设计和运营管理提供有力的支持。
通过仿真分析可以优化地铁车辆的牵引制动系统，提高车辆的性能和运行效率。
地铁车辆的牵引制动工况仿真分析是地铁系统研究的重要内容之一，对于提升地铁系统的安全性、可靠性和效率性具有积极意义。
城市轨道交通直流牵引供电系统模型及其仿真研究
计算时间
３７·５０
３４·８１
１
２·４５
图６系统仿真界面
实例分析
列车采用电流源模型，迭代２次，功率源模 型下，迭代２０次。洛溪所（７．１０１ ｋｍ处）迭代后
以广州地铁２号线南延段的设计为例。南延 段全长１４．１５ ｋｍ，在广州新客站、会江、洛溪、
工作在Ｕ以区间，其他所工作在Ｕａ。区间。接触网、 钢轨和杂散电流收集网电位如图７所示。
刘炜１ 李群湛１ 李鳇鹏２ 郭 蕾１／１．西南交通大学电气工程学院 ２．广州市地下铁道设计研究院
刘 炜／博士研究生
关键ｉ瓦］／Ｋｅｙｗｏｒｄｓ 城市轨道· 整流杌组· 供电仿真·
城市轨道交通直流牵引供电系统潮流 计算的特殊性在于列车负荷在轨道上是不 断移动的。在不同的运行时刻，列车、牵 引变电所、接触网、钢轨与大地组成不断 变化的直流电网结构。既有供电仿真方法 如平均运量法、列车运行图截面法一般以 牵引变电所为分割点，将整个牵引网分成 多个相互独立的供电区段进行计算，实际 上城市轨道列车取流或功率来自牵引网相 连的全线所有牵引变电所。
２霄
一忍
砒一”６
ｋ＝ Ｘｓ＋石ｌ
式中，ｘ。为换相电抗；ＲＦ为电抗系数；，。为整流 机组负荷电流；Ｕ∞为整流机组空载电压；Ｘ。为从 二次侧看过去的系统等效阻抗；髫。、菇：为从二次 侧看过去的一、二次绕组漏抗；ｋ为耦合系数。
城市轨道交通直流牵引供电系统变流器仿真研究
link appraisement
福州地铁集团有限公司运营分公司
图1 二十四脉波整流机组仿真示意图
图2 PWM整流机组仿真模型
分别与两台整流变压器相连，其中一台变压器绕组接成Dy1/
Dd0，另一台变压器绕组接成Dy1/Dd11，能使最终各相之
间相差15°，从而一个2π周期内能够产生24个脉波；
接着是四组不控整流桥，各组桥都由三相二极管整流电路构
成，各桥直流输出侧所有正极相连，所有负极相连，并各自
引出一条连接线与负载相连。
从而建立基于SIMULINK的
图4 输出电压波形
图5 电流分配波形
在0.5s时突加了同值的负载，整个系统的电压输出与。
地铁车辆牵引制动工况仿真分析
地铁车辆牵引制动工况仿真分析随着城市化进程的加快和交通运输需求的不断增长，地铁成为了城市中重要的交通工具。
地铁车辆的运行安全和稳定性是地铁运营的重要保障之一。
在地铁车辆的运行过程中，牵引和制动是两个重要的工况，对于车辆的性能和安全性有着至关重要的影响。
对地铁车辆的牵引制动工况进行仿真分析，是改进车辆性能和提高运行安全的重要途径之一。
1. 地铁车辆牵引制动系统地铁车辆的牵引制动系统是保证车辆正常运行的重要组成部分。
牵引系统能够提供给车辆持续的动力，帮助车辆加速和保持恒定速度；而制动系统则能够将车辆的动能转化为热能，从而减速或停车。
两者之间的协调运行，能够保证地铁车辆在运行过程中的稳定性和安全性。
地铁车辆的牵引制动工况是指车辆在不同运行状态下的动力和制动需求。
在不同的路段、运行速度和载客量下，车辆对牵引和制动的需求会有所不同。
通过仿真分析地铁车辆的牵引制动工况，能够更好地了解车辆在不同工况下的性能表现，为优化车辆设计和提高运行安全提供依据。
地铁车辆牵引制动工况的仿真分析是采用计算机模拟技术，通过建立地铁车辆的数学模型，对牵引制动系统进行全面的模拟分析。
通过仿真分析，可以得到车辆在不同工况下的牵引力、制动距离、能耗等关键参数，从而评估车辆的性能，发现潜在的问题和改进方向。
通过仿真分析地铁车辆的牵引制动工况，具有以下几个优势：（1）节约成本：仿真分析可以在计算机上进行，不需要大量的实际测试和试验，大大节约了成本和时间。
（2）全面评估：仿真分析可以全面考虑车辆在不同工况下的性能表现，得到更全面的评估结果。
（3）发现问题：通过仿真分析，可以发现车辆在特定工况下可能存在的问题，为改进设计和技术提供依据。
（4）提高安全性：仿真分析可以帮助提高地铁车辆的运行安全性，减少潜在的安全隐患。
（1）新车设计：在地铁车辆的设计阶段，通过仿真分析可以评估车辆在不同工况下的性能表现，指导设计优化。
（2）运行改进：对于已经投入运营的地铁车辆，可以通过仿真分析发现运行中存在的问题，指导运行改进和优化。
地铁车辆牵引制动工况仿真分析
《小二黑结婚》教学设计【学习目标】1、通过阅读文本，概括故事情节，梳理小二黑和小芹恋爱结婚中存在的几组矛盾冲突。
2、通过细读小说的情节冲突和人物描写，分析小二黑和小芹、二诸葛和三仙姑的人物特征，总结各组人物的典型性格及个性特点，进而对他们所代表的的当时中国农村社会的农民形象有所认识。
3、了解小说矛盾冲突背后所反映的农村社会婚姻观念和制度的变化，体会新生政权下人民生活的新面貌，树立正确的历史观和价值观。
4、总结小说设置矛盾冲突和塑造人物形象的方法，赏析赵树理创作的语言特色。
【教学重、难点】1、分析人物形象，把握塑造人物形象的方法。
2、了解小说矛盾冲突背后所反映的农村社会婚姻观念和制度的变化，体会新生政权下人民生活的新面貌，树立正确的历史观和价值观。
【教学过程】一、导入：婚姻自由是很多人所向往的，然而往往要遇到很多阻力、经历许多波折才能获得。
我们今天来看看赵树理先生的《小二黑结婚》中小二黑和小芹是怎样“柳暗花明又一村”来获得婚姻自由的。
金牌调解节目《寻情记》收到了一对青年男女的求助，他们真心相爱想结为夫妻，却遭遇了重重阻力，为此，他们请求节目组帮他们进行调解。
如果你是节目组专栏负责人，你会怎样帮助他们呢？二、作家作品介绍：1、走进作者赵树理(1906-1970)，原名赵树礼，山西沁水人，中国现代小说家。
是“铁笔”、“圣手”，也是现当代文学史上的一座丰碑。
他首先是个政治工作者，之后才是作家;他是毛主席《延安文艺座谈会》的产物，十年浩劫中，赵树理身心受到严重摧残，于1970年9月23日含冤而死，终年64岁。
主要作品有短篇小说《小二黑结婚》，中篇小说《李有才板话》长篇小说《李家庄的变迁》《三里湾》等等，大多反映四五十年代中国农村难得变革的题材。
他的作品乡土气息浓厚，有一种新鲜活泼、为老百姓喜闻乐见的大众化风格，形成一个俗称“山药蛋派”的文学流派。
2、创作背景故事原型作者的创作灵感源自一起真实的案件，1943年赵树理和王春一块调到北方局党校政策研究室工作。
地铁牵引供电系统仿真与分析
地铁牵引供电系统仿真与分析摘要基于城市化建设的发展，城市轨道交通逐渐成为城市交通当中重要的组成部分。
本文主要对某市地铁牵引供电系统接入公共电网进行仿真建模，分别从地铁牵引供电系统的仿真模型的建立以及系统仿真分析两方面入手对二十四脉波整流设备所产生的谐波进行分析研究，为地铁牵引供电系统的研究提供理论支持。
关键词地铁；牵引供电系统；仿真模型1 二十四脉波整流整流装置是地铁牵引供电系统当中的重要设备，主要功能是实现交流电与直流电的转换。
地铁牵引供电系统的整流装置主要包括十二脉波和二十四脉波两种，其中二十四脉波能够有效降低地铁牵引供电系统的谐波，是未来地铁牵引系统中主要的研究方向[1]。
2 仿真模型的建立2.1 地铁机车模型本研究采用的是SVPWM空间矢量控制法进行模型研究，并且采用MATLAB/SIMULINK软件将地铁列车建立起仿真模型，从而实现地铁列车的仿真模拟运行，选用的地铁列车为交流传动式地铁列车，其具体模型示意图如图1所示。
2.2 二十四脉波整流设备模型对于某地铁线路中的二十四脉波整流设备的仿真模型设计主要依据的是该列车的整流设备的基本参数信息以及整流变压器的电气参数信息。
列车整流设备的基本参数为网侧额定电压35/kV阀侧额定电压为1180/V，容量为3360（kV·A），一次侧短路容量为100/（MV·A），穿越阻抗百分比为8%，半穿越阻抗百分比为6.5%；列车的整流变压器的型号分别为2XDSPS 1/4和2XDSPS1/6，其中2XDSPS 1/4的原边额定电压为33±2X2.5% kV，次边额定电压为1180 V，空载损耗为7.9 kW，负载损耗为13 kW，空载电流为2.2%，额定容量为2500 kV·A，冲击以及工频电压为170/30 kV；其中2XDSPS1/6的原边额定电压为33±2X2.5% kV，次边额定电压为1180 V，空载损耗为11.2 kW，负载损耗为19 kW，空载电流为1.26%，额定容量为4000 kV·A，冲击以及工频电压为170/30 kV。
轨道交通牵引供电仿真模型与算法的研究
轨道交通牵引供电仿真模型与算法的研究摘要:该文提出了一种适用于城市轨道交通供电系统仿真的RS 模型与算法.该模型针对各类不同的地铁喝轻轨供电方式,归纳出一种统一的方式,有利于运算机实现.该模型与算法假设条件合理,适应性好,计算精度知足工程要求.这种方式不仅能为城市轨道交通的新建和扩建方案论证、系统设计提供分析数据，而且还能够对牵引变电所的技术参数进行校核。
该仿真软件的计算结果已经成功地应用于城市地铁和轻轨牵引供电系统设计、校验和优化工作。
关键词:城市轨道交通;电力系统;运算机仿真1 引言据中国公交网报导．本世纪初．中国城市将建设30多条地铁和轻轨线路．总长达650千米。
中国将迎来城市轨道交通进展的黄金时期．相关的产业，如勘测设计、工程施工、设备配套、运营治理、自动化等都会取得—个绝好的的进展机遇。
地铁和轻轨的供电系境(包括牵引，运行和站台用电)大多采纳低压直流(1500V／750v)供电，关于地铁轻轨设计部门来讲．需要一个仿真软件，对各类设计方案进行动态模拟，并进行系境分析、统计，给出重要的性能参数．以指导设计人员修正方案、优化设计。
目前，国内国外此类仿真软件很少，且其内部的模型与算法和技术细节尚属保密。
那个地址给出了一种城市轨道交通直流供电系统仿真模型与算法，这是城市轨道交通直流供电系统仿真软件的基础.2 大体假设条件1）假定全线各牵引变电所的交流侧电压相同且稳固，即不考虑交流系统转变对计算的阻碍．2)假定将全线各变电所变压器和整流器视为带内阻的电压源支路。
3)假定牵引网系统为均匀对称结构，整个牵引网系统具有一致的单位长度电阻。
4)将牵引网馈电点的坐标作为牵引变电所位置坐标；并以为牵引网馈电点与回流点处于同一坐标位置。
5)将列车视为“理想电源流”，并依照运行图的描述移动。
3仿真数学模型RSk节电的电流InK与电压Unk能够由上式求得，与已知的IK和式（16）的结果UK，进行精准性校验。
6结论1）RS模型与算法在必然的前提条件下，实现了算法的降阶、解耦，以知足运算机仿真对速度和数据存储的要求。
轨道交通电力系统动态仿真分析
轨道交通电力系统动态仿真分析在现代城市的发展中，轨道交通扮演着至关重要的角色。
它以其高效、准时、大运量的特点，有效地缓解了城市交通拥堵的问题。
而在轨道交通系统中，电力系统的稳定运行是保障列车安全、可靠运行的关键。
为了更好地理解和优化轨道交通电力系统的性能，动态仿真分析成为了一种不可或缺的工具。
轨道交通电力系统是一个复杂的集成系统，包括供电电源、牵引变电所、接触网、列车等多个部分。
其中，供电电源通常来自城市电网，经过一系列的变电和输电设施，为牵引变电所提供电能。
牵引变电所将输入的电能进行降压和整流，然后通过接触网为列车提供动力。
列车则根据运行需求从接触网获取电能，并将其转化为机械能驱动列车运行。
在实际运行中，轨道交通电力系统面临着多种动态变化和不确定性因素。
例如，列车的启动、加速、制动等操作会导致电流和功率的急剧变化；电网电压的波动、短路故障等也会对电力系统的稳定性产生影响。
为了准确评估这些因素对电力系统的影响，动态仿真分析应运而生。
动态仿真分析的核心是建立一个能够准确反映轨道交通电力系统实际运行情况的数学模型。
这个模型需要涵盖电力系统的各个组成部分，包括电源、线路、变压器、开关设备、列车等，并考虑它们之间的相互作用和动态特性。
通过对这些模型进行数值求解，可以模拟出电力系统在不同工况下的运行状态，如电流、电压、功率的变化，以及系统的稳定性、可靠性等指标。
在建立数学模型时，需要运用到电力系统分析的相关理论和方法。
例如，对于电源和线路，可以采用等效电路模型来描述其电气特性；对于变压器和开关设备，可以通过建立其电磁暂态模型来反映其工作过程；对于列车，则需要考虑其牵引和制动特性，建立相应的动力模型。
同时，为了提高模型的准确性和实用性，还需要结合实际的测量数据和运行经验对模型进行校准和验证。
动态仿真分析在轨道交通电力系统的设计、运行和维护中发挥着重要的作用。
在设计阶段，通过仿真可以优化供电系统的结构和参数，如变电所的布局、接触网的悬挂方式等，以确保系统在满足需求的前提下具有较高的经济性和可靠性。
城市轨道交通动态牵引负荷的仿真报告
轨道交通动态牵引负荷的仿真报告一、仿真任务建立城轨车辆运行和负荷模型，根据城轨车辆的牵引特性和制动特性，在网压为直流1500V牵引电压下，编制列车站间运行算法，获取列车在行进过程中消耗的功率，以及速度随时间的变化曲线。
本仿真运用MATLAB编程来仿真列车的运行态，最后得到列车运行v-s 曲线。
二、主要参数：1、供电条件：架空接触网DC 1500V2、车辆选型及编组A型车8辆编组6动2拖3、车辆载客及载重量4、列车牵引性能最高持续运行速度: ≥80 km/h设计结构速度: ≥90km/h计算粘着系数: 0.164冲动极限: 0.75 m/ s3列车启动加速度：平均启动加速度（0～40 km/h ） >1.06m/s2 平均加速度（0～80 km/h ） >0.7m/s2 5、列车制动性能平均常用制动减速度（80 Km/h ～0包括响应时间）≥1.06 m/ s2 平均紧急制动减速度（80 Km/h ～0包括响应时间）≥1.3 m/ s2 最大紧急制动距离（包括响应时间） ≤190m ＋5% 冲动极限 0.75 m/ s3 计算粘着系数 0.15 6、车辆阻力公式R[N] = 6.4×M + 130×n+0.14×M ×V+[0.046+0.0065×(N-1)]×A ×V2其中 R = 车辆阻力（牛）M = 车辆质量（吨） n = 轴数v = 车辆速度（km/h ） N = 车数A= 前截面（平方米） (10 2m )三、仿真步骤1.列车模型建立（1）列车运动模型城轨列车在线路上运行时有 3 种工况：牵引、惰行和制动。
1）牵引工况牵引运行时，作用在列车上的合力为k W F C -= 式中 F —机车轮周牵引力，后文简称牵引力(N)；W k ——列车运行的总阻力(N)。
列车的阻力包括列车基本阻力和附加阻力。
基本阻力是列车与外部接触相互摩擦和冲击而产生的阻力，可以表示为机车速度的二次函数。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
地铁牵引供电系统运行仿真的研究
发表时间：2017-10-23T14:11:00.087Z 来源：《电力设备》2017年第17期作者：何涛李培强[导读] 摘要：介绍了地铁牵引供电系统的构成，并阐述了24脉波整流器的工作原理，并基于Matlab/Simulink仿真软件，对系统进行电气建模。
所建模型包括牵引变压器、接触网、制动斩波、逆变电路等单元，控制方法采用恒压频比的V/F方法，通过列车在不同的运行状态下，列车牵引电机的转速和牵引变电站的取流的变化规律验证模型的准确性和有效性。
（福建工程学院信息科学与工程学院福建福州 350118）
摘要：介绍了地铁牵引供电系统的构成，并阐述了24脉波整流器的工作原理，并基于Matlab/Simulink仿真软件，对系统进行电气建模。
所建模型包括牵引变压器、接触网、制动斩波、逆变电路等单元，控制方法采用恒压频比的V/F方法，通过列车在不同的运行状态下，列车牵引电机的转速和牵引变电站的取流的变化规律验证模型的准确性和有效性。
关键词：牵引供电系统；24脉波整流；V/F控制
引言
由于地铁牵引供电系统的特殊性，输电线路以及机车运行方式多样，采取大规模的试验研究方法不仅会消耗大量的财力和物力，而且往往会受各方面因素的制约而难以实施。
计算机仿真软件不仅可以降低研发的危险性和开支，还可以模拟试验无法进行的列车运行状态，为研究整个系统提供了有力的支持。
地铁牵引供电系统主要包括：牵引变电所、牵引网和电动车组，其中牵引网由馈电线、接触网、走行轨及回流线等构成。
牵引变电所是地铁牵引供电系统的核心，将35KV或者10KV三相高压交流电变成1500V或者750V低压直流电。
馈电线将牵引变电所的直流电送到接触网上，电动车辆通过其受电弓与接触网的直接接触而获得电能，走行轨构成牵引供电回路的一部分，回流线将轨道回流引向牵引变电所。
1.地铁牵引供电系统建模
1.1牵引变电所建模
牵引变电站的交直流变换过程是地铁牵引供电系统中的关键环节。
它一般采用两台牵引变压器和四台整流器构成整流机组将外部电源接入的中压35KV或者10KV交流电转换成1500V或者750V直流电。
本文以地铁牵引供电系统中的10KV等级牵引变压器为例，其连接方式是Dy11d0：将一次侧绕组接成三角形分别移相+7.5°和-7.5°，二次侧绕组分别接成星型和三角形。
目前为了提高直流电的供电质量，尽可能的减少谐波对电网的影响，地铁大多数采用等效12脉波或者24脉波整流器。
每台整流变压器由两个6脉波桥式整流器以并联方式来构成12脉波桥式整流器。
而24脉波整流器则由两个12脉波整流器并联组成。
通过在Matlab/Simulink 环境下建立牵引变压器模型和整流器模型，采用两台整流机组并联运行构成二十四脉波整器，通过牵引变压器空载输出电压可计算整流机组输出的空载直流电压为：
Ud-整流机组空载输出电压；p-整流器脉波数；U2-牵引变压器空载输出电压。
空载电压波形在一个交流周期内脉动24次，每个波动的间隔为15°。
整流机组输出的空载直流电压为825V，与计算所得的输出电压基本相符。
1.2接触网建模
在Matlab/Simulink仿真模型中，一般利用Pi Section Line模块来构建作为直流输电线路的接触网。
本文通过改变列车受电弓与牵引变电所之间接触网的阻值来模拟列车的运行动态。
1.3地铁机车及传动系统建模
地铁机车负荷主要包括机车牵引负荷（三相交流牵引电机）、机车辅助负荷、车厢负荷三部分构成。
由于机车牵引负荷占总负荷的约80%，因此本文的列车模型以牵引电机为主体，它还包括逆变电路单元、滤波单元、以及制动单元模块。
1.4基于稳态模型的恒压频比的控制策略
基于文章篇幅的限制，本文采用交流电机变频调速最基本的控制方式----恒压频比控制。
为了在调速中有效利用电机，在整个调速范围内的电机的气隙磁场都应保持适当的强度。
磁场过弱或者过于饱和都不能充分利用电机。
三相异步电机定子绕组每相感应感应电动势的有效值为
式中Ψg为气隙磁链。
由式（3）可知气隙磁链与Eg/ f1成正比，也就是说只要协调好控制电压和频率便达到控制气隙磁场的目的。
本文只考虑基频以下的调速，此刻定子阻抗压降较小时可认定电压幅值Us≈Eg，因此Us/f1=常值时便可近似的认为气隙磁链不变。
2.地铁牵引供电系统仿真模型
地铁牵引变电站的站间距离一般为0.8km-3km左右，机车通过该距离所需要的时间在1min-5min。
在此区间内，机车首先启动加速行驶，在达到一定速度时采用惰行方式滑行，最后采用制动方式停车进站。
地铁机车在稳态运行时采用双边供电回路，因此基于之前介绍的各个模块单元，通过Matlab/Simulink搭建成电路单元并进行封装，最后组成能够模拟列车稳态运行的直流牵引供电系统。
3.仿真结果及分析
3.1 仿真结果
由于实际情况和研究重点的限制，本文在仿真中做了如下假设：
（1）不考虑走行轨电阻和杂散电流的影响，走行轨设置为零电位。
（2）忽略列车运行时对牵引变电所上一级电网的影响。
（3）地铁机车一般用四台牵引电机，本文用1台牵引电机运行。
仿真时长2.0s，变步长，离散算法，采用时间设置为1e-5s。
运行后可得到牵引电机转速n，流过导电弓的电流Ig，导电弓上的电压Ug，以及从牵引变电站1、2上的电流。
3.2仿真结果分析
列车牵引电机的转速变化情况。
从图中能够看出列车在0-0.5s时列车空载启动，转速达到1500rpm，之后因为频率调节至45Hz，并带负载运行，电机转速下降至1280rpm，在1.8s时列车断电，电机转速开始下降，列车此刻在滑行；在1.9s-2.0s时列车制动进站，电机转速降至0。
导电弓上的直流电压的变化情况。
从图中可以了解列车在0-0.5s启动时电压出现波动，并稳定在825V。
0.5s带负载运行时电压降落至820V，在1.8s断电后电压重新回升至825V，比较符合实际运行情况。
1.9s至2.0s制动期间，没有出现明显的电压上升，是因为机车制动时产生的能量被制动电阻吸收。
在1.8s时出现很大的电压脉冲，这是由于Matlab本身仿真特性导致，实际并不会出现这种情况。
导电弓上的电流变化情况。
图中启动时电流值超过100A，由于0.5s之前为空载运行，电流最终稳定在0A，带负载运行后电流值稳定在36A左右。
1.8s断电后电流瞬间降为0A。
4.结束语
文章搭建了地铁牵引供电系统仿真模型，阐述了其中各个模块的工作原理以及应用Matlab/Simulink搭建的模块单元，对列车正常运行时牵引变电所的供电情况和列车的取流情况进行了仿真分析，分析结果验证了仿真模型的正确性和有效性。
限制于文章的篇幅，实际还可以对牵引变电站网侧电流、电压的谐波进行仿真分析，之后可以对牵引变电站直流侧电压电流的变化和谐波对交流侧及上一级电网的影响进行更深入的研究。
参考文献：
[5]杜芳.地铁机车建模及直流牵引供电系统故障分析[D].北京：北京交通大学，2010.
[6]喻乐. 城市轨道交通供电系统建模与直流馈线保护的研究[D].北京：北京交通大学，2012.
[7]王伟.上海地铁车辆异步电机牵引控制系统的研究[D].上海：上海交通大学，2010.
作者简介：
何涛（320821************）1988-，硕士研究生，福建工程学院信息科学与工程学院，主要从事电力系统分析控制、负荷建模。