低地板輕軌列車混合動力儲能系統(tǒng)研究.pdf

1、在城市重點景區(qū)或交通樞紐區(qū)無法架設(shè)接觸網(wǎng)，為輕軌列車加裝儲能裝置可以使輕軌車在有無電區(qū)線路上運行。本課題對低地板輕軌列車基于蓄電池和超級電容的車載混合動力儲能系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)進行研究，主要圍繞儲能系統(tǒng)能量管理單元設(shè)計、控制和實現(xiàn)展開工作，實現(xiàn)輕軌列車無接觸網(wǎng)線路運行目標。
　　首先，完成了混合動力儲能系統(tǒng)能量管理單元總體設(shè)計。從分析輕軌列車脈沖功率負荷特性入手，選擇蓄電池和超級電容作為儲能元件。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)采用兩種儲能元件分別通過兩套雙向

2、DC/DC變換器并聯(lián)使用，為輕軌列車的主變系統(tǒng)和輔變系統(tǒng)提供穩(wěn)定的直流電壓，同時吸收再生制動能量。結(jié)合兩種儲能元件的優(yōu)勢制定能量分配策略，蓄電池能量密度較大，為輕軌車整個續(xù)航提供能量;超級電容功率密度較大，提供牽引時瞬時峰值功率并吸收再生制動能量。在此基礎(chǔ)上根據(jù)實際低地板車技術(shù)參數(shù)和運行條件核算牽引能量和功率需求并完成了儲能元件的匹配設(shè)計。
　　其次，完成了混合動力儲能系統(tǒng)雙向DC/DC變換器建模和控制器設(shè)計。在分析雙向DC/DC

3、變換器工作原理的基礎(chǔ)上，基于狀態(tài)空間平均法建立混合動力儲能系統(tǒng)動態(tài)數(shù)學模型。采用頻域中波特圖對補償前后對控制器性能對比分析，最終設(shè)計相應的反饋控制器并在MATLAB仿真平臺完成了的控制策略仿真驗證。
　　然后，在理論分析和仿真驗證的基礎(chǔ)上完成了混合動力儲能系統(tǒng)雙向DC/DC變換器硬件設(shè)計，包括了主電路、控制電路、驅(qū)動電路以及電源電路。在硬件平臺上對控制策略進行了算法實現(xiàn)并進行了地面實驗。實驗結(jié)果表明系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)、參數(shù)設(shè)計合理，雙向