文档介绍：华中科技大学
硕士学位论文
城市轨道交通供电系统再生电能利用技术研究
姓名:王钧正
申请学位级别:硕士
专业:电气工程
指导教师:文劲宇
2011-05-31
华中科技大学硕士学位论文
摘要
近年来,智能电网的发展带动了特高压、风能等清洁能源、储能技术的发展,其
中主要电能存储方式如:电池、超导、飞轮、超级电容器,以及多种储能结合的多元
复合储能系统。如何利用合适的储能装置吸收利用再生制动能量是城市轨道研究的一
个热点课题。飞轮储能系统作为集多种优势为一体的一种储能技术其发展非常迅速,
本文在分析再生制动能量的基础上,提出利用飞轮储能系统吸收利用再生制动能量,
提高再生制动能量的利用率和牵引供电网的可靠性与稳定性。
本文首先建立城市轨道牵引供电系统再生能量反馈的基本分析模型,基于
PSCAD/EMTDC 以南京地铁一号线车辆运行数据为基本依据进行仿真,定量分析当前
城市轨道交通再生制动能量反馈特征,以揭示再生制动能量对牵引网电压升高的影
响,以及在无储能条件下制动电阻的动作特性。
本文进而提出用基于永磁同步电机的飞轮储能系统调节牵引网再生制动能量,它
是由储能电机和电压源型的 DC/AC 的 PWM 变流器组成。通过讨论永磁同步电机飞
轮储能的原理、建模、控制、仿真等各方面的内容,并以电压为控制目标研究了飞轮
在牵引系统列车的不同工况的能量传递关系。电机控制方面利用磁链矢量定向解耦控
制方法;并以电压外环和电流内环的双环控制为基础,加入列车启动、制动的储能电
机的能量吸放和牵引网压逻辑关系进行能量控制。最后文章通过时域仿真研究了飞轮
储能在牵引供电的运行特性,验证了前文中讨论的飞轮工作原理和控制策略,提供了
飞轮储能系统关键技术的可行性。

关键词:飞轮储能,城市轨道交通,牵引供电,再生制动能量,永磁同步电机,
储能系统
I
华中科技大学硕士学位论文
Abstract
In recent years, smart grid construction led the development of high voltage, wind and
other clean energy, energy storage technologies, the main energy storage including methods
such as: batteries, superconducting, the flywheel, super capacitors and hybrid energy
storage system. How to use the proper energy storage device to absorption and utilization of
regenerative braking is a hot topic of energy. Flywheel energy storage bines
many advantages, developing very rapidly. Therefore, this paper proposed absorption of
regenerative braking energy using flywheel energy storage system to improve the
utilization of regenerative braking energy, and increase the reliability and stability of
traction power supply system.
This paper will establish urban rail transit power supply simulation system to analysis
of regenerative braking energy, and then base on the simulation software-PSCAD/EMTDC,
using Nanjing Metro Line fundamental for the basis simulation data. Quantitative analysis
of the rail transit regenerative braking energy feature, to reveal how the remaining
regenerative braking energy impacting of the urban tra