基于混合储能的电气化铁路再生制动能量存储策略研究

发布时间：2023-09-03 22:04

　　随着电力电子技术和控制技术的不断进步,以高速、重载为代表的电气化铁路得到了快速发展,列车的运行速度与发车密度也显著提升。列车在制动过程中优先采用再生制动,会产生大量再生制动能,由于这部分能量包含大量谐波以及负序分量,电力部门对这部分能量采取了惩罚性收费,增加了铁路部门的运营成本。因此本文提出一种采用RPC(Railway Power Conditioner,铁路功率调节器)与混合储能装置相结合的电气化铁路再生制动能量存储方案,着重对其控制策略以及混合储能装置容量配置问题进行研究,对提高电气化铁路再生制动能量利用率,降低铁路运营成本具有十分重要的意义。首先,研究电力机车的再生制动技术,分析再生制动能量来源,并针对耗能型、馈能型、储能型三种再生制动能量回收利用技术,分别就其工作原理、技术可行性以及能量利用率等方面的优劣性进行对比分析,根据对比分析结果,选择储能型能量利用方案,提出电气化铁路再生制动能量存储系统的拓扑结构。该系统主要由牵引供电系统、RPC、混合储能装置三部分组成。重点分析RPC的工作原理,在构建RPC等效数学模型的基础上,研究RPC对负序电流的补偿原理,然后分析几种双向DC-...

【文章页数】：62 页

【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 再生制动能研究现状
        1.2.1 城市轨道交通
        1.2.2 交流电气化铁路
    1.3 蓄电池与超级电容混合储能的研究现状
    1.4 主要研究内容
2 再生制动能量回收利用技术
    2.1 电气化铁路再生制动技术基本原理
    2.2 再生制动能量回收利用方案分析
        2.2.1 耗能型
        2.2.2 直接回馈型
        2.2.3 独立站点回馈型
        2.2.4 储能型
    2.3 小结
3 电气化铁路混合储能系统拓扑结构
    3.1 拓扑结构
    3.2 RPC结构及工作原理
        3.2.1 RPC结构
        3.2.2 RPC补偿过程分析
        3.2.3 RPC等效电路
    3.3 双向DC-DC变换器结构及原理
        3.3.1 双向DC-DC变换器拓扑结构
        3.3.2 双向DC-DC变换器工作原理
    3.4 储能介质的选择
    3.5 小结
4 电气化铁路混合储能系统控制策略
    4.1 电气化铁路能量传输特性分析
    4.2 储能型RPC控制策略
        4.2.1 储能型RPC补偿原理
        4.2.2 储能型RPC控制策略
    4.3 储能装置控制方法
        4.3.1 储能装置控制方式
        4.3.2 储能介质功率分配
    4.4 仿真分析
        4.4.1 仿真条件
        4.4.2 仿真结果
    4.5 小结
5 电气化铁路混合储能系统容量优化配置
    5.1 电气化铁路负荷特性分析
    5.2 基于VMD分解的混合储能功率分配方法
        5.2.1 变分模态分解
        5.2.2 VMD应用于混合储能功率配置
    5.3 混合储能装置容量配置
        5.3.1 额定功率
        5.3.2 额定容量
        5.3.3 混合储能系统经济性评估
    5.4 算例分析
    5.5 小结
结论
致谢
参考文献
攻读学位期间的研究成果



本文编号：3845852