混合动力动车组能量管理控制优化研究

发布时间：2020-04-06 12:57

【摘要】：随着我国铁路事业迅猛发展,动车组已经成为一种广泛为人们所接受的出行工具。但动车组列车存在高度依赖接触网、供电方式单一、再生制动对接触网造成谐波污染等问题。本文依托于混合动力动车组项目,在架设接触网的地区,混合动力动车组与正常列车运行模式相同,由牵引供电系统提供列车所需能量。在没有接触网或接触网、牵引变压器和牵引供电变流器故障的地区,混合动力动车组储能系统作为列车的主要能量来源,在动车组牵引时提供所需能量,在列车制动时吸收再生制动能量。本文以混合动力动车组的能量需求和动力源的工作特点为切入点,通过分析列车的牵引特性,提出混合动力系统的容量配置,介绍了混合动力系统各个组成部分的工作特性。根据混合动力动车组的实际运行工况和牵引特性制定合适的能量管理控制策略,选择了工程上常用的基于规则的瞬时功率控制策略,并根据柴油发电机组和动力电池组的工作特点对能量管理策略进行完善,对柴油发电机组的控制采用定转速控制和滞环控制相结合的方式,对动力电池组采用基于下垂控制的充放电控制和滞环控制相结合的方式。通过对能量管理策略进行仿真,验证了基于规则的瞬时功率控制策略可以在混合动力系统中稳定运行,实现两种动力源的功率分配,控制了能量的流动方向。根据混合动力动车组工况相对固定的运行特点,选择模糊控制作为混合动力动车组的能量管理优化控制方法,根据混合动力动车组的运行特点,在基于规则的能量管理控制基础上确定适合混合动力系统的模糊逻辑规则,确定模糊变量,隶属度函数以及模糊变量的论域和模糊子集。在ADVISOR中建立混合动力动车组的模型,选择混合动力动车组的典型运行工况作为仿真工况,得到两种控制方式下的功率分配情况,动力电池组SOC变化情况以及柴油发电机组油耗曲线,对仿真结果进行分析,验证了模糊控制对于混合动力动车组来说,与基于规则的瞬时功率控制策略相比,可以有效的节油并提高燃油效率。同时分析了运行在不同工况,混合动力动车组在基于规则的瞬时功率控制下的实验波形,验证了瞬时功率控制,为模糊控制在混合动力动车组上的实现提供了基础。本文共包含图67幅,表17个,参考文献53篇。
【图文】：

混合动力动车组的列车基本数据如下表：逡逑表２－１混合动力动车组基本数据逡逑逦Ｔａｂｌｅ邋２－１邋Ｈｙｂｒｉｄ邋ＥＭＵ邋ｂａｓｉｃ邋ｄａｔａ逦逡逑逦逦逡逑计算车重逦２０４ｔ邋（ＡＷ３）、１８６ｔ邋（ＡＷ２）逡逑车辆编组逦２Ｍ１Ｔ逡逑惯性质量（计算用）逦车重的５％逡逑最高运行速度（接触网供电）逦１６０逦ｋｍ／ｈ逡逑最高运行速度（动力包或电池供电）逦１２０逦ｋｍ／ｈ逡逑轮径（新轮／半磨耗／全磨耗）逦９２０／８７５／８３０ｍｍ逡逑齿轮传动比逦４．６８４２１（８９／１９）逡逑齿轮传动效率逦０．９７５逡逑电机侧变流器效率ｔｌｉ逦０．９８逡逑单个ＤＣ／ＤＣ效率ｒｉｄ逦０．９５逡逑电机效率ｒｉｍ逦０．９逡逑

逦混合动力系统动力源特性逦逡逑为邋４ｘ９．８Ａ／７“逡逑混合动力动车组在实际运行过程中以站间循环的工况运行，１５ｋｍ为一个循环，逡逑列车经历启动－牵引－惰行－制动－停车的工况。在一个循环工况内，混合动力动车组逡逑工作在接触网模式下的的最高运行速度为１６０ｋｍ／ｈ，，典型运行图如图２－２。混合动逡逑力动车组工作在混合动力模式下，最高行驶速度为１２０ｋｍ／ｈ，牵引过程经过恒功区逡逑和恒转矩区，以速度为４５ｋｍ／ｈ的点作为转折点。制动工况下与牵引工况的特性相逡逑似，同样以速度为４５ｋｍ／ｈ的点作为转折点。逡逑
【学位授予单位】：北京交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：U266

【参考文献】

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本文编号：2616540