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第1章 绪论1

1.1 城轨牵引供电系统简介1

1.1.1 城轨牵引供电方式1

1.1.2 城轨交通牵引供电系统结构4

1.1.3 二极管整流机组工作原理6

1.1.4 现有城轨交通牵引供电系统存在的不足9

1.2 列车再生制动能量利用相关问题10

1.2.1 列车牵引传动系统构成10

1.2.2 列车牵引传动系统工作原理13

1.2.3 影响列车再生制动能力的内外部因素16

1.2.4 列车再生制动能量利用装置17

1.3 城市轨道交通能馈式牵引供电装置19

1.3.1 从动车组牵引供电及传动系统得到的启示19

1.3.2 能馈式牵引供电装置23

1.4 本书主要内容26

1.5 参考文献27

第2章 PWM整流器基本原理30

2.1 PWM整流器主电路拓扑30

2.1.1 两电平主电路30

2.1.2 三电平主电路30

2.1.3 多重化主电路31

2.1.4 对比分析34

2.2 PWM整流器工作原理及脉宽调制35

2.2.1 四象限工作原理35

2.2.2 脉宽调制技术36

2.3 PWM整流器数学建模及闭环控制分析40

2.3.1 PWM整流器数学建模40

2.3.2 PWM整流器双闭环控制47

2.4 PWM整流器基本参数设计49

2.4.1 交流侧电感设计49

2.4.2 直流侧电容设计54

2.5 参考文献57

第3章 能馈式牵引供电装置容量提升与滤波技术59

3.1 单变流器扩容技术59

3.1.1 IGBT直接并联技术59

3.1.2 功率模块并联技术60

3.2 多重化串并联扩容技术66

3.2.1 基于电压源模型的串联控制方案66

3.2.2 基于电流源模型的并联控制方案67

3.2.3 复杂系统串并联控制方案68

3.2.4 基于功率源的串并联控制方案70

3.3 LCL滤波技术74

3.3.1 LCL滤波器谐波电流理论计算74

3.3.2 LCL滤波器参数取值的约束条件77

3.3.3 LCL滤波器参数设计方法79

3.3.4 LCL滤波器参数设计的通用性分析80

3.3.5 LCL滤波器参数设计举例81

3.3.6 LCL滤波器参数设计优化82

3.4 参考文献84

第4章 能馈式牵引供电装置控制稳定性分析与优化85

4.1 网侧滤波器频率特性分析85

4.2 离散控制下的电流环稳定性分析87

4.2.1 单电流反馈PI控制策略87

4.2.2 电流环传递函数的离散化88

4.2.3 电流环稳定性分析89

4.3 参数变化对电流环稳定性的影响91

4.3.1 阻尼电阻对电流环稳定性的影响91

4.3.2 谐振频率对电流环稳定性的影响92

4.3.3 网侧附加阻抗对电流环稳定性的影响94

4.3.4 附加时延环节对电流环稳定性的影响95

4.4 仿真与实验验证98

4.5 本章小结102

4.6 参考文献102

第5章 能馈式牵引供电装置与二极管整流机组匹配控制103

5.1 二极管整流机组输出特性103

5.1.1 等效电路模型103

5.1.2 6脉波整流输出特性104

5.1.3 12脉波整流输出特性104

5.2 能馈装置输出特性106

5.2.1 稳压特性及实现107

5.2.2 下垂特性及实现107

5.2.3 两种输出特性对比110

5.3 协调控制目标及策略110

5.3.1 协调控制目标110

5.3.2 协调控制策略112

5.4 仿真验证114

5.4.1 输出特性仿真114

5.4.2 协调控制策略仿真115

5.5 本章小结117

5.6 参考文献117

第6章 能馈式牵引供电装置接入对直流母线电压谐波影响分析118

6.1 24脉波整流器机组直流侧谐波电压分析118

6.1.1 24脉波整流器工作原理分析118

6.1.2 理想条件下直流侧电压的谐波特性分析120

6.1.3 非理想条件下直流侧电压的谐波特性分析122

6.1.4 24脉波整流器直流侧谐波电压新算法129

6.2 基于滤波电感取值优化的直流电压谐波抑制策略131

6.2.1 直流侧小信号模型132

6.2.2 直流滤波电感取值分析133

6.3 仿真验证136

6.3.1 24脉波整流器直流电压特性验证137

6.3.2 直流电压谐波抑制策略验证141

6.4 本章小结144

6.5 参考文献144

第7章 能馈式牵引供电装置低直流电压条件下的控制策略145

7.1 固定开关模式相角控制策略145

7.2 有功、无功协调控制策略147

7.2.1 传统参数设计原则下的有功、无功协调控制策略149

7.2.2 优化参数设计原则下的有功、无功协调控制策略153

7.2.3 两种控制策略的对比157

7.3 仿真与实验验证157

7.3.1 改进型有功、无功协调控制策略158

7.3.2 优化型有功、无功协调控制策略160

7.4 本章小结162

7.5 参考文献163

第8章 能馈式牵引供电装置无功补偿技术164

8.1 无功补偿需求分析164

8.1.1 无功补偿的意义及必要性164

8.1.2 广州地铁4号线实测数据分析164

8.1.3 测试结论220

8.2 传统的集中式无功补偿技术221

8.2.1 主变电所集中补偿方案221

8.2.2 SVG的基本结构221

8.2.3 SVG工作原理222

8.2.4 其他解决方案研究224

8.2.5 小结225

8.3 基于能馈装置的分散式无功补偿技术226

8.3.1 分散补偿方案226

8.3.2 应用要点及应用前景228

8.4 参考文献228

第9章 能馈式牵引供电装置工程应用229

9.1 应用方案选择229

9.1.1 完全替代方案230

9.1.2 部分替代方案230

9.1.3 独立新增方案230

9.1.4 小结231

9.2 设备选型及安装232

9.2.1 能馈式牵引供电装置设置原则232

9.2.2 能馈式牵引供电装置容量计算234

9.2.3 接入及设备布置方案242

9.3 系统保护及闭锁245

9.3.1 系统接线图245

9.3.2 保护配置247

9.3.3 保护动作分析248

9.3.4 闭锁及联跳248

9.4 操作流程及应用要点249

9.4.1 启动时序249

9.4.2 停机时序249

9.4.3 应急操作250

9.5 应用分析250

9.5.1 实验及节能数据250

9.5.2 应用优势分析259

9.6 参考文献259

第10章 能馈式牵引供电装置新拓扑方案261

10.1 共用变压器方案261

10.2 变压器中间抽头方案262

10.3 串联双向DC/DC方案264

10.4 对比分析265

第11章 总结与展望266