本論文利用MATLAB/Simulink建立單一列車耗電效能模擬，列車系統是以捷運C301型高運量電聯車為研究對象，依序完成速度運行曲線模型、純量控制器模型、三種開關切換模式模型、換流器模型、第三軌電壓模型、交流感應馬達模型和負載模型。列車模型使用具有回授功能的純量控制器(Variable Voltage Variable Frequency Control, VVVF Control)計算目標轉速與馬達回授轉速的滑差以求得電機角頻率，再利用頻率與電壓關係輸出電壓命令，並根據列車當下速率選擇適合的開關切換模式以輸出換流器開關切換訊號，再讓訊號傳至換流器的IGBT電子元件 (Insulated Gate Bipolar Transistor, IGBT)，將第三軌DC750V的電壓轉換成相差120度的三相交流電，供感應馬達使用，透過馬達輸出的轉速，計算列車在每個時間點的實際路段所需牽引力與阻力，換算成力矩再回送給馬達。最後，利用三個差異較大的實際路線資料及四種運行模式(如：加速、等速、減速、滑行)進行研究分析。針對列車運行速度、加速率、急衝度、總阻力、第三軌電壓與電流及列車能耗做深入分析與討論。從三個案例模擬結果得知，模擬結果皆符合電聯車規範所訂定的要求，而再生率約為10%~20%，如果能有效利用回收再生電能，將可節省營運成本，另外，透過案例三的滑行模擬，滑行每10秒僅多花費1秒鐘時間，但消耗電能將可節省6%以上，因此善用滑行模式確實可以節省電費成本。

A single train power performance simulation based on MATLAB/Simulink is proposed in this study. The train type is the electric multiple unit of heavy-capacity in Mass Rapid Transit Systems. The speed model, scalar controller model, three kinds of propulsion switching mode model, inverter model, third rail Voltage model and load model are built and verified in sequence. At first, a variable voltage variable frequency control (VVVF Control) is employed to calculate the electrical angular frequency by optimal angular speed and motor feedback angular speed. The Voltage command is calculated through the relationship of voltage and frequency. In the propulsion switching model, a suitable propulsion switching mode is selected according to the train speed and the switching signals are calculated. By sending the signals to the inverter of the propulsion model, the 750V DC source from the third rail will be transferred to three-phase alternating current that sent to the train motors. The traction force and resistance force are calculated based on the motor angular speed in real-time actual route. The signals are converted into torque before they are sent back to the motor. Finally, the simulation results are analyzed with three significantly different routes and four kinds of running mode, acceleration, constant speed, deceleration and coasting. The voltage and current of the third rail and the train energy consumption are analyzed and discussed by considering the train speed, acceleration, jerk, and total resistances. From the simulation results, three cases are all in compliance with the EMU standard. Their regeneration rates are about 10% to 20%. If the regenerative energy can be effectively used, it will save a lot of operating costs. In the coasting simulation of the third case, it is found that running time takes only a second more when the train coasts for every 10 seconds and the power consumption can be saved by more than 6%. Therefore, it really can save the electricity cost if companies can use coasting mode well.

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