储能式有轨电车电源系统的参数匹配与能量管理研究

发布时间：2020-07-27 07:16

【摘要】：近年来,城市规模不断扩大,人们对于出行的需求不断增加,以及对于能量节约和环境保护的意识也逐渐提高。在这种情形下,轨道交通由于它独特的优势得到蓬勃发展。根据应用环境与实际需求的不同,存在多种制式的城市轨道交通装备。对于地面轨道交通来说,处于相对开放的环境中,同时需要面对已有的城市建筑、城市景观以及安全性问题,采用储能式牵引供电技术是比较恰当的选择之一,储能式有轨电车也由此迎来了新的发展机遇。对于储能式有轨电车来说,车载储能系统是整车的动力来源,它的性能很大程度上会影响整车的动力特性。车载储能系统不仅需要存储足够能量还需承受瞬时大功率,但目前还缺少满足该特点的储能设备。以现有的储能技术条件,需要将具有高能量密度的储能元件和高功率密度的储能元件相结合,组成混合动力电源系统来供给车辆,才能满足有轨电车运行过程中对功率和能量的需求。那么具有不同特性的储能元件如何匹配以及如何协调控制各元件能量的输入输出,就是需要研究的关键问题。本文就针对电源系统中包含动力电池和超级电容的这一类型有轨电车,对其电源系统进行参数匹配和能量管理研究。论文的具体研究工作主要有:(1)通过对混合动力有轨电车动力系统结构、组成部件的基本特性以及样车试验数据的分析,在Matlab/Simulink环境下建立混合动力有轨电车仿真平台,从而为电源系统参数匹配和能量管理策略的研究和检验打下基础;通过仿真结果与试验数据对比,证明本仿真模型的有效性。(2)基于有轨电车的运行特性,分析电源系统的功率和能量需求,从而建立相应的约束条件,通过仿真得到储能元件的数量范围;并根据制定的优化目标,进行电源系统参数的选取。通过实例证明了该方法所匹配的结果,能够使有轨电车按照运行工况行驶的条件下使优化目标函数取得最优值。(3)考虑到有轨电车在不同区间运行时对功率和能量需求的差别,提出基于有轨电车运行工况的动态门限值管理策略。在此基础上,提出了应用粒子群算法对有轨电车电源系统配置参数和目标巡航速度同时进行优化,从而使有轨电车目标速度适应线路条件的变化,并在保证有轨电车运行性能的基础上,所需配置的储能元件数量更少。
【学位授予单位】：西南交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：U482.1

【参考文献】

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本文编号：2771524