有轨电车用燃料电池混合动力系统设计

发布时间：2020-08-24 08:27

【摘要】：现代有轨电车运量中等、成本适中,特别适合中小城市,未来将成为公共交通体系的重要组成部分,在我国前景广阔。氢气燃烧值较高,易于获得且环境友好,目前已成为各领域关注与发展的重点。因此,使用清洁能源的有轨电车混合动力系统的研究已成为国内外共同关注的热点问题。本文主要基于不同线路条件、车型编组、载客量、线路运行模式等条件下的牵引特性及线路运行实时仿真分析,建立一种有轨电车用混合动力系统参数匹配设计准则,优化整套混合动力系统的参数匹配设计,对混合动力系统的基本参数匹配条件进行计算。针对设计准则,本文可实现快速设计,初步掌握系列化混合动力系统方案快速设计能力,为不同列车方案设计提供评价依据。对燃料电池、动力电池与超级电容三种不同的供电模块混合供电基本拓扑,给出相应的匹配设计原则与匹配设计方法。该方法针对相应混合动力模式提供所需燃料电池功率、单次往返所需氢罐数量；选定动力电池、超级电容型号后,基于匹配设计原则与方法,计算获得相应型号动力电池供电模块、超级电容供电模块中需要的单体／模组个数以及其拓扑结构。针对所选定的混合动力系统各元器件配置情况,本文计算牵引特性曲线判断混合动力系统是否满足动力性能需要；通过牵引需求功率、逆变器数据及辅助功耗情况计算牵引逆变器需求功率,导入所选混合动力模式中各动力模块基本模型,对混合动力系统进行全系统仿真,记录实际输出功率并与上下行需求功率进行对比,以验证所设计的混合动力系统是否能够在理论上满足特定线路的实际运行,主要验证运行中是否出现欠功率问题。最后,本文基于一条实际线路进行快速设计,并对该设计在实际线路上的运行进行模拟仿真,分析整体运行状态以及其动力性能,为该线路的设计提供依据。
【学位授予单位】：西南交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U482.1;TM911.4

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