基于超级电容储能的新型有轨电车供电系统设计研究
发布时间：2022-11-12 13:45
随着城市交通的不断发展,环境友好的现代新型有轨电车作为城市综合交通发展战略框架中的重要组成部分,在限制小汽车的使用和实现城市道路资源优化配置中扮演着重要的角色,尤其是无蛛式架空网供电的储能式100%低地板有轨电车在净空要求高的区域备受青睐。然而,如何安全快速的给储能式有轨电车充电,确保发车间隔,进而研究出基于超级电容储能的新型有轨电车供电系统具有重要的意义。因此,本文以广州某有轨电车项目为背景,研究设计了“12脉波整流器+多重DC/DC变换器”的成套充电装置,并通过仿真及试验验证了其可行性。针对该充电装置的研究设计,主要完成了以下研究工作：首先分析了广州某有轨电车项目的线路条件和车辆运行条件,利用牵引仿真计算估算了车载超级电容储能装置的容量,通过超级电容单体的串并联组成了超级电容器组模块,得到了超级电容储能系统的数学模型。然后分析车载超级电容参数和车辆运行条件,确定了充电装置的技术参数,设计了“12脉波整流器+基于载波移相的八重DC/DC变换器”的充电装置。并在MATLAB/Simulink中搭建了成套充电装置的系统仿真模型,仿真了上下行车辆在不同条件下进出站时的充电电压电流波形以及交...
【文章页数】：74 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题的背景及意义
1.2 国内外研究现状分析
1.3 本文主要的研究内容
第2章 车载超级电容储能装置容量估算及数学模型
2.1 有轨电车运行线路条件和车辆条件
2.2 有轨电车牵引特性及能耗分析
2.3 有轨电车能耗仿真计算
2.4 超级电容储能系统电容容量确定
2.5 超级电容储能系统配置方式及其数学模型
2.5.1 用于储能式有轨电车的超级电容的特点
2.5.2 超级电容串并联方案
2.5.3 超级电容储能系统数学模型
2.6 本章小结
第3章 成套充电装置的结构及其关键部件设计
3.1 成套装置的主要参数和系统构成
3.1.1 主要技术参数
3.1.2 系统结构
3.2 整流机组设计分析
3.2.1 整流变压器
3.2.2 整流机组的结构及参数
3.2.3 整流机组仿真分析
3.3 DC/DC斩波器设计
3.3.1 单支路BUCK变换器建模分析
3.3.2 基于载波移向的八重BUCK变换器的结构及其控制器设计
3.3.3 DC/DC变换器仿真分析
3.4 本章小结
第4章 成套充电装置的系统联合仿真及实验验证
4.1 车辆进出站充电控制系统
4.1.1 中间直流网压建立
4.1.2 上下行分时充电功能控制
4.1.3 车辆进出站充电逻辑控制
4.2 系统联合仿真
4.2.1 系统模型
4.2.2 系统仿真结果分析
4.3 试验台搭建
4.4 试验结果分析
4.4.1 上下行车辆进出站充电模拟试验
4.4.2 输出充电电能质量试验结果
4.4.3 交流侧输入电能质量试验结果
4.5 本章小结
第5章 有轨电车充电装置上位机系统设计
5.1 系统硬件结构和软件通讯架构
5.1.1 硬件结构
5.1.2 系统通讯架构
5.2 PLC程序设计
5.2.1 程序架构
5.2.2 上位机通信子程序
5.2.3 隔离开关控制子程序和面板灯控制子程序
5.3 基于OPC站的PC机与PLC实时通讯组态设计
5.3.1 OPC简介
5.3.2 组态设计
5.4 LabVIEW通过OPC访问PLC寄存器及其通讯优化
5.5 LabVIEW上位机监控软件设计
5.5.1 电气状态图和运行参数显示
5.5.2 数据存储和故障查询
5.5.3 实时曲线显示和历史曲线回放
5.5.4 系统运行设置
5.6 本章小结
总结与展望
总结
展望
致谢
参考文献
攻读硕士学位期间发表的学术论文和参与的项目
【参考文献】：
期刊论文
[1]电动车辆磁悬浮飞轮储能双向变换器的死区补偿[J]. 周熙炜,李耀华,汪贵平,陈金平. 长安大学学报(自然科学版). 2014(05)
[2]独立光伏系统中超级电容储能充电技术的研究[J]. 易桂平,胡仁杰,刘千杰. 电工电气. 2014(07)
[3]城市轨道交通接触轨电分段设置方式与改进建议[J]. 胡懿洲. 铁道标准设计. 2014(06)
[4]列车车载蓄电池组参数在线监测系统研发[J]. 李宁,徐冠基,张志强,王腾,秦毅. 中国测试. 2014(01)
[5]电磁感应输电技术在有轨电车上的应用[J]. 李林. 电力机车与城轨车辆. 2013(04)
[6]飞轮储能系统放电模式下的非线性控制算法[J]. 王楠,李永丽,张玮亚,常晓勇,薛薇. 中国电机工程学报. 2013(19)
[7]第三轨供电列车高压母线电路拓扑结构设计探讨[J]. 林浩,程永谊,曹俊. 机车电传动. 2013(02)
[8]动力型超级电容器应用研发[J]. 阮殿波,王成扬,聂加发. 电力机车与城轨车辆. 2012(05)
[9]接触轨断口设置与车辆编组形式及车辆受流的关系分析与建议[J]. 骆海坤. 铁道勘测与设计. 2011 (05)
[10]飞轮储能关键技术及其发展现状[J]. 张维煜,朱熀秋. 电工技术学报. 2011(07)
博士论文
[1]混合动力汽车驱动的电功率管理研究[D]. 胡庆波.浙江大学 2007
硕士论文
[1]混合动力列车复合电源系统的研究[D]. 彭然.西南交通大学 2014
[2]轨道交通无接触供电磁路耦合环节研究[D]. 付纯菲.西南交通大学 2014
[3]轨道交通无接触供电变流器研究[D]. 邓惠文.西南交通大学 2014
[4]轨道交通列车车载动力电池储能系统关键技术研究[D]. 何文辉.北京交通大学 2014
[5]地铁储能系统中超级电容电压均衡问题的研究[D]. 庄怡倩.南京航空航天大学 2014
[6]高速磁浮列车无接触式受流系统的研究[D]. 薛琦.西南交通大学 2013
[7]基于Labview的电能质量监测和分析系统[D]. 邓涛.华中科技大学 2013
[8]基于超级电容的地铁再生制动储能系统的研制[D]. 朱红卫.中南大学 2012
[9]基于LabVIEW的污水处理控制系统及软测量建模研究[D]. 贾岩.江南大学 2012
[10]地铁整流机组的谐波仿真与分析[D]. 张纪利.北京邮电大学 2012
本文编号：3706479
【文章页数】：74 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题的背景及意义
1.2 国内外研究现状分析
1.3 本文主要的研究内容
第2章 车载超级电容储能装置容量估算及数学模型
2.1 有轨电车运行线路条件和车辆条件
2.2 有轨电车牵引特性及能耗分析
2.3 有轨电车能耗仿真计算
2.4 超级电容储能系统电容容量确定
2.5 超级电容储能系统配置方式及其数学模型
2.5.1 用于储能式有轨电车的超级电容的特点
2.5.2 超级电容串并联方案
2.5.3 超级电容储能系统数学模型
2.6 本章小结
第3章 成套充电装置的结构及其关键部件设计
3.1 成套装置的主要参数和系统构成
3.1.1 主要技术参数
3.1.2 系统结构
3.2 整流机组设计分析
3.2.1 整流变压器
3.2.2 整流机组的结构及参数
3.2.3 整流机组仿真分析
3.3 DC/DC斩波器设计
3.3.1 单支路BUCK变换器建模分析
3.3.2 基于载波移向的八重BUCK变换器的结构及其控制器设计
3.3.3 DC/DC变换器仿真分析
3.4 本章小结
第4章 成套充电装置的系统联合仿真及实验验证
4.1 车辆进出站充电控制系统
4.1.1 中间直流网压建立
4.1.2 上下行分时充电功能控制
4.1.3 车辆进出站充电逻辑控制
4.2 系统联合仿真
4.2.1 系统模型
4.2.2 系统仿真结果分析
4.3 试验台搭建
4.4 试验结果分析
4.4.1 上下行车辆进出站充电模拟试验
4.4.2 输出充电电能质量试验结果
4.4.3 交流侧输入电能质量试验结果
4.5 本章小结
第5章 有轨电车充电装置上位机系统设计
5.1 系统硬件结构和软件通讯架构
5.1.1 硬件结构
5.1.2 系统通讯架构
5.2 PLC程序设计
5.2.1 程序架构
5.2.2 上位机通信子程序
5.2.3 隔离开关控制子程序和面板灯控制子程序
5.3 基于OPC站的PC机与PLC实时通讯组态设计
5.3.1 OPC简介
5.3.2 组态设计
5.4 LabVIEW通过OPC访问PLC寄存器及其通讯优化
5.5 LabVIEW上位机监控软件设计
5.5.1 电气状态图和运行参数显示
5.5.2 数据存储和故障查询
5.5.3 实时曲线显示和历史曲线回放
5.5.4 系统运行设置
5.6 本章小结
总结与展望
总结
展望
致谢
参考文献
攻读硕士学位期间发表的学术论文和参与的项目
【参考文献】：
期刊论文
[1]电动车辆磁悬浮飞轮储能双向变换器的死区补偿[J]. 周熙炜,李耀华,汪贵平,陈金平. 长安大学学报(自然科学版). 2014(05)
[2]独立光伏系统中超级电容储能充电技术的研究[J]. 易桂平,胡仁杰,刘千杰. 电工电气. 2014(07)
[3]城市轨道交通接触轨电分段设置方式与改进建议[J]. 胡懿洲. 铁道标准设计. 2014(06)
[4]列车车载蓄电池组参数在线监测系统研发[J]. 李宁,徐冠基,张志强,王腾,秦毅. 中国测试. 2014(01)
[5]电磁感应输电技术在有轨电车上的应用[J]. 李林. 电力机车与城轨车辆. 2013(04)
[6]飞轮储能系统放电模式下的非线性控制算法[J]. 王楠,李永丽,张玮亚,常晓勇,薛薇. 中国电机工程学报. 2013(19)
[7]第三轨供电列车高压母线电路拓扑结构设计探讨[J]. 林浩,程永谊,曹俊. 机车电传动. 2013(02)
[8]动力型超级电容器应用研发[J]. 阮殿波,王成扬,聂加发. 电力机车与城轨车辆. 2012(05)
[9]接触轨断口设置与车辆编组形式及车辆受流的关系分析与建议[J]. 骆海坤. 铁道勘测与设计. 2011 (05)
[10]飞轮储能关键技术及其发展现状[J]. 张维煜,朱熀秋. 电工技术学报. 2011(07)
博士论文
[1]混合动力汽车驱动的电功率管理研究[D]. 胡庆波.浙江大学 2007
硕士论文
[1]混合动力列车复合电源系统的研究[D]. 彭然.西南交通大学 2014
[2]轨道交通无接触供电磁路耦合环节研究[D]. 付纯菲.西南交通大学 2014
[3]轨道交通无接触供电变流器研究[D]. 邓惠文.西南交通大学 2014
[4]轨道交通列车车载动力电池储能系统关键技术研究[D]. 何文辉.北京交通大学 2014
[5]地铁储能系统中超级电容电压均衡问题的研究[D]. 庄怡倩.南京航空航天大学 2014
[6]高速磁浮列车无接触式受流系统的研究[D]. 薛琦.西南交通大学 2013
[7]基于Labview的电能质量监测和分析系统[D]. 邓涛.华中科技大学 2013
[8]基于超级电容的地铁再生制动储能系统的研制[D]. 朱红卫.中南大学 2012
[9]基于LabVIEW的污水处理控制系统及软测量建模研究[D]. 贾岩.江南大学 2012
[10]地铁整流机组的谐波仿真与分析[D]. 张纪利.北京邮电大学 2012
本文编号：3706479
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/dianlilw/3706479.html
