论文总字数：21879字

摘 要

伴随中国大批城市基础建设的发展快速增加，各省市的交通问题日益突出，其中城市轨道交通以速度快、运量大、无污染等优点脱颖而出而受社会青睐。然而，轨道运输需要大量的能量，但没有足够的能量来维持轨道运行。出于这一点要求，轨道交通的能源来源设计显得尤为重要。出色的能源设计可以避免不必要的浪费与储备，充分发挥城市轨道交通的设计优势。牵引整流电路为地铁牵引系统中最主要的设备，广泛应用于地铁牵引变电站中，市场空间非常庞大。针对分析并研究一种二十四脉波整流电源用于地铁的牵引系统，通过仿真软件对地铁牵引24脉波整流电路进行仿真，并且对仿真结果进行分析，得出24脉波整流器的使用大大减少了一次侧电流的谐波，降低了电网受到的干扰;与此同时较低的纹波系数、高质量的持续电压，为地铁等车辆提供高质量的能源保护，相比之下虽然费用会有一定的增加, 但其运行的成本降低、效率提升，与之相比花费的经济代价是不值一提的的结论，以上是本课题的主要任务。

关键词：供电 地铁 整流 脉波 谐波

Analysis and Simulation of 24 Pulse Rectifier Circuit for Subway Traction

Abstract

Right now，rail transportation requires a lot of energy, but there is not enough energy to keep the rail running. Out of this requirement, the energy source design of rail transit is particularly important. Excellent energy design can avoid unnecessary waste and reserves, and give full play to the design advantages of urban rail transit. The traction rectifier circuit is the most important equipment in the subway traction system. Meanwhile it has a huge market space. Aiming at analyzing and researching a twenty-four pulse rectifier power supply for subway traction system, the simulation software is used to simulate the subway traction 24-pulse rectifier circuit, and the simulation results are analyzed. Reduces the harmonics of the primary current and reduces the interference on the power grid; at the same time, the lower ripple coefficient and high-quality continuous voltage provide high-quality energy protection for vehicles such as subways. There is a certain increase, but the cost of operation is reduced and the efficiency is improved. The economic cost compared to it is not worth mentioning. The above is the main task of this topic.

Key words：Power supply subway rectification pulse wave harmonic

目 录

摘 要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1 课题背景及意义 1

1.2 城市轨道交通的发展 1

1.3 国内外城轨研究现状 3

1.3.1 地铁牵引系统的供电模式 3

1.3.2 地铁牵引系统的谐波治路与无功补偿 4

第二章 城市轨道交通牵引供电系统 7

2.1 高压电源系统 7

2.2 地铁内部供电系统 8

2.3 论文主要研究的内容 10

第三章 24脉波整流器的仿真 12

3.1 整流器基本知识 12

3.2 24脉波整流器的构成 12

3.3 24脉波整流电路原理 13

3.4 24脉波整流变压器一次侧绕组分析 17

3.4.1 一次侧绕组的电压、匝数及移相角 17

3.4.2 一次侧绕组中的基波电流 18

3.4.3 考虑谐波电流时的一次侧与二次侧的等效容量 20

3.5 24脉波整流器仿真的建立和模拟 20

3.5.1 建立24脉波电路的模型 20

3.5.2参数的设置 21

第四章 地铁牵引系统谐波分析 22

4.1 整流器直流中理想输出电压计算 22

4.1.1整流机组直流输出波形的分析 22

4.1.2 在整流器的直流中计算空载输出电压 24

4.2 分析谐波特性 25

4.2.1 分析直流侧电流谐波 26

4.2.2 二次侧电流的谐波分析 30

4.2.3 分析一次侧绕组的电流谐波 33

4.2.4 分析注入电网的谐波电流 34

4.3 本章小结 35

第五章 结论与展望 37

5.1 主要工作与结论 37

5.2 今后的展望 37

参考文献 39

致 谢 42

1. 绪论
   1. 课题背景及意义

伴随中国大批城市基础建设的发展快速增加，各省市的交通问题日益突出，其中城市轨道交通以速度快、运量大、无污染等优点脱颖而出而受社会青睐。

然而，轨道运输需要大量的能量，但没有足够的能量来维持轨道运行。出于这一点要求，轨道交通的能源来源设计显得尤为重要。出色的能源设计可以避免不必要的浪费与储备，充分发挥城市轨道交通的设计优势。

地铁交通要采取何种供电方案，需要经过一定的分析讨论。由于其体积形状的限制，能够提供给供电系统的空间往往不够充足。所以为了能满足它的能源需求，往往会沿着规划的地铁线路上一路建设牵引变电所来帮助供电。因为线路常常穿越城市商业区与居民区，所以不能采用较高的电压干扰附近区域的身产生后。基于以上原因，地铁系统常常采用直流供电的方案。^[1]

牵引整流电路为地铁牵引系统中最主要的设备，广泛应用于地铁牵引变电站中，市场空间非常庞大。针对分析并研究一种二十四脉波整流电源用于地铁的牵引系统，通过仿真软件对地铁牵引24脉波整流电路进行仿真，并且对仿真结果进行分析，以上是本课题的主要任务。

• 1. 城市轨道交通的发展

地铁的制成预示着第一种实在意义上的轨迹交通工具的诞生，在城市交通日渐拥挤，城市道路规划预发复杂的今日，地铁其便捷独立的特性在众多交通方式中脱颖而出。乘客乘坐地铁能够自由快速的穿梭城市，避开地面的拥挤车流，促进城市交通空间流动性。

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