基于模型设计的列车网络控制逻辑开发研究

现代轨道交通列车控制系统的结构日益复杂,针对目前列车网络控制逻辑开发中存在复杂度和开发难度大的问题,详细研究了基于模型设计高效率开发列车控制单元逻辑软件的方法。通过创建技术需求规范、生成定点模型、自动生成产品级软件代码和持续不断的测试及验证,实现了机车辅助变流器负载控制逻辑的开发。离线仿真试验和地面联调试验结果表明本方法可实现机车辅助变流器负载分配规则和逻辑需求,证明了基于模型设计方法在整车控制单元软件开发工程应用中的有效性和可行性,为轨道交通列车其他控制单元的软件高效率开发提供参考。     

功率硬件在环双馈风机仿真系统

基于模型设计开发的理念设计了功率硬件在环双馈风机仿真系统。该仿真系统由上位机、转速采集卡、变频器、异步电机硬件在环仿真实际风机,双馈电机采用模块式背靠背双PWM变流器控制。变流器采用双控制器控制,NI通用控制器进行PWM驱动控制,TI-28335 DSP辅助控制,NI控制器的程序由Simulink模型直接生成,辅助控制器运行普通控制算法、逻辑、软件保护,可根据实验需求配置两者的输出控制量。该系统能够完成各种复杂工况的研究,可以由Simulink模型直接生成控制器运行代码,能够快速实现变流器的复杂控制算法,提高科研效率,降低测试成本。     

轻轨列车辅助高频DC／DC隔离变换器研究

本文应用全桥移相软开关技术,设计了轻轨列车用辅助高频DC／DC隔离变换器,并进行了试验分析和验证。该变换器实现了软开关,能够提高电能变换效率,提高变换器功率密度。应用高频隔离软开关方案可以减小机柜体积,便于设备安装维护。这也是轻轨列车辅助变流器设备的发展趋势1112]。     

一种基于Simulink多路开关模块的三电平变流器高效建模方法

三电平变流器模型是仿真研究三电平变流器的基础,但既有三电平变流器建模方法比较繁琐。文章指出三电平变流器桥臂在功能上等效于多路开关,分析了三电平变流器的母线电位、中点电流和相电流,建立这些关键电位和电流的Simulink模块,并给出了利用这些模块高效建立三电平变流器模型的方法。对比所建三电平变流器Simulink模块与Simulink自带三电平变流器模块的仿真结果,仿真结果的高度一致性验证了该建模方法的正确性。     

城市轨道交通车站通过能力仿真模型研究

以城市轨道交通站前接轨站和站后折返站为例分析了列车在车站的详细作业过程,提出了车站的抽象模型.基于车站模型设计了列车进路搜索算法,开发了车站列车运行过程仿真系统.该系统可以对城市轨道交通车站进行仿真建模,仿真列车在车站的作业过程,并进行车站通过能力的分析计算.     

牵引变流器优化控制仿真研究

在电力机车牵引变流器优化控制的研究中,动车组牵引变流器是动车组完成电能转换和传递的关键部件,性能好坏直接关系到动车组能否安全可靠运行。针对CRH2A型牵引变流器输出电压变化率大、谐波含量高等问题,对多电平技术在牵引变流器中的应用进行了研究。首先分析了二极管箝位型五电平变流器(DCMLC)和模块化五电平变流器(M2LC)的工作原理及控制策略,分别构建了牵引变流器的优化模型;并根据CRH2A型牵引变流器主电路实际设计参数应用Matlab仿真软件对五电平DCMLC和M2LC分别进行了建模和仿真,比较和分析了牵引变流器中不同逆变器电路拓扑结构及其对应的控制策略对系统输入输出性能的影响。仿真结果初步验证了两种优化模型对CRH2A型牵引变流器性能的改善效果。     

考虑母线槽谐振效应的机侧变流器过电压研究

为抑制永磁风力发电机机侧变流器过电压,防止IGBT击穿烧毁,保证电网正常运行,对变流器产生过电压的原因进行分析.首先,通过分析RLC串联谐振理论,指出由于存在母线槽分布参数RLC,导致IGBT关断三相电流时,在机侧变流器处产生谐振过电压;关断时间T不同是造成三相过电压不同的原因;品质因数Q在抑制机侧变流器过电压方面具有重要作用.其次,利用ANSYS Workbench有限元仿真软件平台,搭建风机并网和母线槽温升模型,对母线槽结构和关断时间T等参数进行优化,改善机侧变流器过电压,并提出优化建议和抑制措施.仿真结果表明,提出的方法可有效抑制机侧变流器过电压,对母线槽设计及变流器运行具有参考价值.     

CRH1与CRH2动车组牵引变流器性能比较与优化

动车组牵引变流器的性能是评估动车纽安全高效运行的重要指标之一。以CRH1A和CRH2A型动车组牵引变流器为对象,基于Matlab／Simulink仿真软件对两种变流器的性能及其优化进行了研究。根据两种变流器主电路实际设计参数分别建立了各自的仿真模型,比较和分析了相应主电路结构及其对应的控制策略对系统输入输出性能的影响。在此基础上,探究了空间矢量脉宽调制SVPWM控制策略应用在CRH2A型动车组变流器中对改善变流器输入输出特性及动态性能的效果,通过仿真建模初步验证了该结论。仿真结果和数据基本符合预期目标。     

永磁风力发电机组机侧变流器建模及仿真

研究了风力机、发电机和机侧PWM变流器的数学模型.由于风力发电机组模型存在高阶、非线性问题,传统方法难以进行总体性能分析.针对上述问题,研究了风力机、发电机和机侧PWM变流器较完善的动态数学模型.PMSG电压方程中d,q轴电压分量之间存在耦合问题,采用磁场定向将三相交流电流分解成为产生磁通的励磁电流分量和产生转矩的转矩电流分量,并使得上述两个矢量相互垂直,彼此解耦,可进行独立调节.利用Matlab/Simulink仿真平台搭建了系统的仿真模型,并进行了仿真.仿真结果表明,提出的模型具有较好的控制效果,证明了模型的正确性和控制策略的可行性,为设计提供了参考依据.     

城市轨道交通列车追踪及折返运行研究

折返间隔是城市轨道交通线路运营能力的重要限制因素,建立精确的仿真模型是研究列车折返间隔的前提.建立了基于移动闭塞的城市轨道交通列车追踪及站前折返模型,利用Matlab编制程序,对城市轨道交通线路列车追踪及折返运行进行仿真.仿真得到的时间-距离图、距离-速度图、时间-速度图及列车实时数据验证了模型的适用性及仿真精度,可以...     

基于状态空间平均法的统一电能质量调节器的建模仿真

介绍了状态空间平均法的基本原理;通过引入开关函数,建立了统一电能质量调节器中串联变流器的数学模型;基于状态空间平均法建立了串联变流器单相逆变器的状态空间平均模型;采用Matlab和Multisim软件对该模型进行了仿真。仿真结果表明,该模型能较好地反映变流器系统的状态变化,具有一定的合理性。     

RFID辅助捷联定位系统的地铁列车组合定位系统建模与仿真

为了提高地铁列车的导航定位精度,提出了一种基于射频识别(RFID)辅助捷联惯性定位系统(SINS)的列车组合定位系统,分析了捷联系统和RFID系统的误差源,并建立了数学模型,设计了地铁列车组合导航定位算法并进行了仿真实验。仿真结果表明,所提出的RFID辅助地铁列车定位系统精度和可靠性得到提高,克服了捷联惯性系统误差随时间增大和RFID定位信息不连续的缺陷。     

高速列车自适应制动控制

针对传统控制方法难以保证高速列车在复杂多变的运行条件下的速度跟踪和安全、平稳停车问题,提出了一种基于间接模型参考自适应的高速列车制动控制策略.通过分析列车制动系统的工作流程,建立了具有未知参数的列车制动系统模型,并采用间接模型参考自适应控制(MRAC)方法设计了高速列车自适应制动控制策略,实现了对给定速度曲线的渐进跟踪.为了验证上述方法的有效性,以CRH380AL型动车组作为研究对象,利用MATLAB软件进行数值仿真.仿真结果表明,即使存在未知系统参数,基于间接模型参考自适应的高速列车制动控制策略仍然可以实现列车在制动过程中对目标速度的渐近跟踪,进而保证列车的安全可靠运行.     

永磁同步风力发电机组控制策略的仿真研究

针对直驱式风电机组全功率变流器双PWM背靠背式的拓扑结构,利用Matlab/simulink软件平台,搭建了包括风力机、永磁同步发电机、变流器等组件的并网型永磁同步风力发电机组的系统仿真模型,并根据矢量控制原理对机组及背靠背式变流器进行了控制策略的仿真研究.仿真结果表明,所采用的结合最大风能捕获的矢量控制策略实现了风电机组的变速运行、最大风能利用和有功、无功的解耦控制;验证了所建立的永磁同步风力发电机组模型以及采用的控制策略的有效、可行性,对于实践具有重要的指导意义.     

重载机车纵向动力学仿真模型研究

在重载机车设计和试验过程中,列车运行的安全性和稳定性是重载列车牵引控制系统研发的重要目标.为满足设计研发人员对重载列车牵引控制软件研发的需要,同时有效减少研发时间和成本,本文从列车纵向动力学出发,在Matlab/Simulink平台上建立重载机车纵向动力学离线仿真模型.为了验证本文所建立的重载机车动力学仿真模型的可行性,在不同工况下对列车进行仿真分析.仿真结果表明列车在不同工况下都能够平稳地牵引和制动,满足列车运行的安全性和稳定性,为重载机车实际线路试验或运行提供参考.     

超限货物列车对单线区段通过能力的影响分析*

以单线自动闭塞区段的列车追踪运行过程为研究对象,结合列车在单线区段的运行特征,采用元胞自动机理论,引入列车当量、停靠和越行元胞等概念;提出多种变换规则,分析超限列车越行前、后的元胞状态,构建基于CA的单线列车运行仿真模型及单线铁路运能损失评估通用模型;设计了相应的启发式算法求解模型,通过计算机模拟单线区段列车运行过程,评估铁路运能损失.仿真结果表明:所提出的模型与算法能有效评估超限货物列车运行所引起的运能损失,合理分析列车混跑、速度传递效应对单线铁路运能所造成的不利影响.     

基于仿真数据的列车运动模型辨识

提出一种基于地铁列车的运行仿真数据来辨识列车传递函数的新思路。通过对列车运动模型的分析建立列车运行仿真中涉及到的多质点受力模型,用于计算不同车型混编的地铁列车的受力情况。以该受力模型为基础对列车的运行情况进行仿真实现,基于仿真软件生成的牵引力和速度随时间变化的数据,通过最小二乘法辨识出列车的传递函数。实验结果表明,辨识出的列车运动模型是有效的。     

地铁车辆辅助变流器柜随机振动疲劳分析

以某新型辅助变流器柜为研究对象,利用HyperMesh建立有限元模型,分别采用IEC 61373—1999标准和IEC 61373—2010标准中的加速度谱密度（acceleration spectral density, ASD）作为激励,基于频域法分析辅助变流器柜在随机振动载荷作用下的响应,得到结构的von Mises应力分布。根据Miner线性疲劳累计损伤理论和高斯三区间法,估算随机振动载荷作用下辅助变流器柜的疲劳寿命。结果表明：IEC 61373—2010标准比IEC 61373—1999标准保守,从安全性上考虑,建议按照IEC 61373—1999标准对辅助变流器柜进行疲劳寿命分析。     

轨道交通虚坡模型中的二重迭代法

人们对于轨道交通的计算机仿真问题进行了较多的研究,但尚存不足之处.为此,提出了一种用于轨道交通仿真的虚坡模型.其中,列车的速度由局部环境决定,即通过所考虑列车的前方列车号、它到前方列车的距离、对应位置上的虚坡宽度以及车和前方列车的最大速度等因素确定.进而在此模型的计算中提出了一种二重迭代法.其中第一重迭代用于确定列车的新的前方列车和分水岭时刻,第二重迭代用于克服时间步末位置和速度的耦合关系.车站对于将进站停靠列车的减速作用由一个假想静止列车模拟.对实例进行了计算,结果表明上述模型是有效的.它可被用于计算列车运行图和时刻表.     

永磁直驱风电机组的建模与仿真

针对永磁直驱风力发电机组建立了包括风力机、传动系统、永磁同步发电机、变流器各部分的数学模型;根据最大风能跟踪原理,提出了发电机侧和电网侧变流器的控制策略;在Matlab/Simulink仿真环境下建立了永磁直驱风电机组的仿真模型,对风速阶跃变化时机组运行情况进行了仿真。仿真结果验证了所提出控制策略的正确性和模型的合理性。