储能式城市电车运行仿真系统的开发与应用

发布时间：2017-07-06 19:20

  本文关键词：储能式城市电车运行仿真系统的开发与应用

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【摘要】：随着我国经济的快速发展和城市交通运输量的增长,以消耗化石燃料为主的传统交通工具正面临前所未有的挑战。储能式城市电车作为一种无污染,高效快捷的新型绿色交通工具,越来越多地受到人们的关注,而针对储能式城市电车运行仿真系统的研究相对较少。本文通过研究,编制了储能式城市电车运行仿真系统。该系统在结构上可以分成两个部分：列车牵引运行模拟程序和供电网络电气计算。列车牵引运行模拟程序主要负责计算单一列车在线路上运行时的情况,主要包括列车运行时间、速度、位置、工况、储能设备状态及列车能耗等。供电网络电气计算主要负责多列车在充电过程中,电力系统侧各电气参数的变化情况,主要包括充电站和公共连接点(PCC)电压、功率等随时间变化的关系。在列车运行模拟部分,本文根据储能式城市电车的运行特点,建立了牵引计算模型,推导了列车在不同工况下的能耗计算,分析了不同牵引策略下列车运行的操纵方式。通过研究定时节能优化模型,建立了一种基于时问逼近搜索算法改进优化的牵引策略。运用VC++(Microsoft Visual C++)编制了储能式城市电车牵引计算仿真程序。在供电网络电气计算部分,本文根据储能式城市电车充电的特点,分析了列车在充电过程中的负荷特性,建立了交流供电网络等效模型。以牛顿拉夫逊法为基础,结合列车运行图,编制了基于多列车动态仿真模型的交流供电计算机算法。在VC++平台上开发了相应的交流网络潮流计算和谐波估算仿真程序。最后以此软件在广州海珠区新型有轨电车上的应用为案例,对列车在不同运行策略下的续航能力以及充电过程电网交流侧主要参数的变化情况进行了仿真分析。仿真结果表明海珠线现代有轨电车在低速巡航模式下可以实现隔站充电。列车充电过程不会对电网产生较大的影响,供电计算结果均满足国标要求。
【关键词】：储能式城市电车 牵引计算 优化策略 供电计算 软件开发
【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
【目录】：

• 摘要6-7
• abstract7-10
• 第1章 绪论10-14
• 1.1 论文研究的背景和意义10
• 1.2 国内外现状分析10-12
• 1.2.1 城市电车发展现状10-12
• 1.2.2 储能式城市电车仿真软件12
• 1.3 论文研究的主要内容12-14
• 第2章 储能式城市电车牵引计算14-31
• 2.1 储能式城市电车动力学模型基础14-18
• 2.1.1 列车受力分析14-15
• 2.1.2 动力学模型求解15-16
• 2.1.3 动力学模型算法设计16-18
• 2.2 储能式城市电车能耗计算18-22
• 2.2.1 储能设备SoC计算18-19
• 2.2.2 储能设备充放电效率计算19-21
• 2.2.3 能耗计算21-22
• 2.3 储能式城市电车运行控制策略22-25
• 2.3.1 节时控制模式22-23
• 2.3.2 惰行控制模式23-24
• 2.3.3 预测控制模式24-25
• 2.4 储能式城市电车定时节能优化算法25-30
• 2.4.1 储能式城市电车定时节能运行优化模型25
• 2.4.2 储能式城市电车优化操纵策略分析25-28
• 2.4.3 时间逼近搜索算法28-30
• 2.5 本章小结30-31
• 第3章 储能式城市电车供电系统计算31-42
• 3.1 储能式城市电车供电系统31-33
• 3.1.1 储能式城市电车供电系统构成31-32
• 3.1.2 储能式城市电车供电方式32-33
• 3.2 变电所负荷模型33-37
• 3.2.1 变电所负荷分类33-34
• 3.2.2 储能式城市电车整流机组34-35
• 3.2.3 储能式城市电车充电桩35-36
• 3.2.4 变电所负荷功率计算36-37
• 3.3 交流供电系统潮流计算37-39
• 3.3.1 交流供电系统等值电路37
• 3.3.2 基于运行图的多列车负荷功率叠加37-38
• 3.3.3 基于牛顿拉夫逊法的潮流计算过程38-39
• 3.4 储能式城市电车供电系统谐波估算39-41
• 3.4.1 谐波叠加方法40-41
• 3.4.2 谐波估算步骤41
• 3.5 本章小结41-42
• 第4章 储能式城市电车运行仿真系统的设计42-51
• 4.1 仿真系统基本架构42-43
• 4.2 仿真系统流程43-44
• 4.3 仿真系统功能44-50
• 4.3.1 TOS模块44-48
• 4.3.2 TPS模块48-50
• 4.4 本章小结50-51
• 第5章 储能式城市电车运行仿真系统的应用51-65
• 5.1 广州海珠区现代有轨电车工程概述51-54
• 5.1.1 超级电容储能式城市电车等效结构51-52
• 5.1.2 牵引计算基本数据52-53
• 5.1.3 供电仿真基本数据53-54
• 5.2 仿真结果分析54-62
• 5.2.1 牵引计算仿真及分析54-59
• 5.2.2 供电仿真计算及分析59-62
• 5.3 广州海珠区现代有轨电车充电站布置优化方案62-64
• 5.4 本章小结64-65
• 结论与展望65-67
• 1 论文的主要研究成果65
• 2 展望65-67
• 致谢67-68
• 参考文献68-72
• 攻读硕士学位期间发表的论文与科研实践72-73

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