【摘要】：現(xiàn)代有軌電車以其運量大、速度快、安全性高、能耗低等優(yōu)點,近年在我國大中型城市得到快速發(fā)展。為消除接觸網(wǎng)對城市景觀的影響,部分有軌電車采用車載儲能的無網(wǎng)供電技術,其中混合儲能系統(tǒng)(Hybrid Energy Storage System,HESS)利用不同儲能元件配合工作,功率密度和能量密度均表現(xiàn)良好。基于此背景,本文針對電池-超級電容混合儲能型有軌電車,研究混合儲能系統(tǒng)的容量配置和能量管理策略(Energy Management System,EMS)優(yōu)化問題。論文首先對有軌電車機車牽引制動特性進行介紹,分析需求功率的來源;對混合儲能系統(tǒng)進行建模分析,介紹儲能元件的工作特性,分析其工作原理及相關公式的推導;對比不同拓撲結構的優(yōu)缺點,選定合適的拓撲,為后續(xù)仿真設定初始條件。其次,論文對有軌電車容量配置多目標優(yōu)化進行設計,對列車實際運行中的約束條件進行分析。利用武漢東湖線有軌電車線路參數(shù),采用牽引計算的方式,對東湖線有軌電車的功率曲線進行計算。在此基礎上,對比多種不同可在線的能量管理策略對有軌電車進行仿真,利用粒子群優(yōu)化算法完成容量配置的快速尋優(yōu)。并利用Matlab編制了獨立的容量配置軟件,可以對不同線路、不同HESS構成進行容量配置的優(yōu)化,并增加EMS驗證界面,方便對優(yōu)化后的容量配置結果進行仿真驗證。本文提出利用龐特里亞金極小值原理(Pontryagin's Minimum Principle,PMP)對由牽引計算得到的功率曲線進行離線優(yōu)化,并與固定比例的EMS進行了比較。由于有軌電車HESS在線能量管理策略的實際效果差,且有軌電車相較于電動汽車和地鐵所具有的特殊路權屬性,本文提出基于地面通信的方式,對有軌電車運行曲線進行循環(huán)預測,在列車運行的過程中持續(xù)預測下一段路程的運行功率曲線情況,如此往復,利用PMP極值原理實現(xiàn)在線循環(huán)優(yōu)化,并通過一個站間的工況預測進行了仿真驗證,實現(xiàn)能量管理策略的在線調節(jié),驗證了該策略相較于固定比例策略的優(yōu)越性。最后,通過有軌電車混合儲能系統(tǒng)樣機完成了能量管理策略的對比實驗。本文利用改進的雙環(huán)控制策略,在樣機上實現(xiàn)HESS不同功率分配策略,利用DSP控制板對EMS進行調整,通過對有軌電車負載功率進行縮放,在90kW實驗平臺驗證了本文提出的在線能量管理策略的有效性。
【學位授予單位】：北京交通大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：U482.1
【圖文】：

截止２０１８年末，中國大陸地區(qū)共計３７個城市己開通并運營城軌交通，總．運營里逡逑程達５５３９．１９公里，其中２０１８年新增８３３．６３公里，優(yōu)勢較大的有軌電車也得到迅逡逑猛發(fā)展。圖１－１為我國２０００年至２０１８年的有軌電車里程數(shù)據(jù)。從２０１２年開通４９．４逡逑公里到２０１７年的２３９．６８公里再到２０１８年３７９．９９公里，以極高的增速上升，而且逡逑增長的速度也越來越快，有軌電車正逐步走進人們生活中。逡逑４００邐３７９．９９逡逑３５０逡逑３００逡逑Ｐ２Ｓ０邐＾６８！逡逑＾邋２００邐，６８．ｉ７７邋＾！邋Ｉ逡逑８，0逡逑ｗ邐９１５邋■邋ｉ邋＿邋Ｉ逡逑Ｉ邋Ｉ邋Ｈ邋１１逡逑３２邋１邐３２邋ｉ邋４１．９邋４１．９邋４１．９４＇邋￣邋Ｕ邐纟邐＿邐漏~忓義希擔板澹保玻跺澹保玻叮保玻叮保玻叮保玻叮保玻叮玻埃靛澹掊危沖澹櫻懾澹渝澹�！逦１邋＾逦＇＇逦■埩x蠗'《１？１＿１~F＿１１嫊＿邋Ｉ邋垜隋義希掊澹掊澹掊澹掊澹掊澹掊澹掊澹掊澹掊澹掊澹掊義夏攴蒎義賢跡保蔽夜泄斕緋道锍淌義希疲椋紓澹保卞澹裕瑁邋澹恚椋歟澹幔紓邋澹錚駑澹螅簦潁澹澹簦悖幔蟈澹椋鑠澹茫瑁椋睿徨義嫌泄斕緋檔某魷鄭曬餼雋順竅緗岷系厙慕煌ㄑ沽�，缓解訉Х路段的车辶x狹餮沽�。而且为谅柟有箶叹p蹈穎閿諶嗣淺魴�，１００％低地板袨赐有箶叹p滌υ隋義隙�，钾擋託柝脣谷高蕼厦有箶叹p翟讜煨蛻蝦褪褂梅獎慍潭壬暇懈蟮賾攀�，辶x險庵窒執(zhí)灤陀泄斕緋狄彩怯泄斕緋檔母蔥巳瘸斃似鸕鬧匾潁郟常蕁ｅ義獻魑鞘泄斕瀾煌ǖ囊恢鄭泄斕緋檔腦誦蟹絞接氳靨嗨�，栽徧定的箶汤辶x仙閑薪

本文編號：2778701