储能式有轨电车运行与供电仿真系统

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1、国内图书分类号：U121密级：公开国际图书分类号：621.3西南交通大学研究生学位论文储能式有轨电车运行与供电仿真系统年级2015姓名许嘉轩申请学位级别工学硕士专业电气工程指导老师刘炜副教授二〇一八年五月ClassifiedIndex:（U121）U.D.C:621.3SouthwestJiaotongUniversityMasterDegreeThesisTHERUNNINGANDPOWERSUPPLYSIMULATIONSYSTEMOFENERGYSTORAGETRAMGrade:2015Candidate:JiaxuanXuAcadem

2、icDegreeAppliedfor:MasterofEngineeringSpeciality:ElectricalEngineeringSupervisor:A/Pro.WeiLiuMay.2018西南交通大学学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权西南交通大学可以将本论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复印手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于1．保密□，在年解密后适用本授权

3、书；2．不保密，使用本授权书。（请在以上方框内打“√”）学位论文作者签名:指导老师签名:日期:日期:西南交通大学硕士学位论文主要工作（贡献）声明本人在学位论文中所做的主要工作或贡献如下：1、针对储能式现代有轨电车，建立了电车运行仿真器，确立车载储能装置模型和电车动力学模型之间的交互关系；结合储能式有轨电车的能量特性，提出一种考虑车载储能装置SOC的综合运行模式，并给出了算法步骤及其流程图。2、深入研究了储能式有轨电车的节能优化操纵方案，建立多目标控制的能耗模型，并基于模拟退火算法完成电车操纵方案的离线优化算法。3、建立车载混合储能装置数学模型

4、，分析其充放电过程，并给出SOC的求解算法；针对车载动力电池和超级电容各自特点，提出相应的配置方案。4、基于模糊控制策略，建立车载储能装置的能量管理系统，并根据车载混合储能装置的能量特性，设计模糊推理规则。5、针对储能式有轨电车供电系统的两种拓扑结构，建立了各元件的数学模型，并研究了充电站负荷的叠加计算方法；分析了供电系统等值网络，利用基于牛顿拉夫逊法的潮流计算求解网络参数，并实现供电仿真器的工作过程和相关数据接口。本人郑重声明：所呈交的学位论文，是在导师指导下独立进行研究工作所得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或

5、集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中作了明确说明。本人完全了解违反上述声明所引起的一切法律责任将由本人承担。学位论文作者签名:日期:西南交通大学硕士研究生学位论文第I页摘要现代有轨电车在新型储能元件及其控制技术的促进下，正以全新的面貌重回大众视野。储能式有轨电车作为新能源技术在轨道交通中应用的全新案例，其运行策略和供电系统相关研究则略显薄态。本文根据储能式有轨电车的运行仿真需求，建立包括运行仿真和供电仿真两个模块的仿真系统，并给出仿真器数据结构以及各模块之间的交互关系。运行仿真模块基于储能式有轨电车的动

6、力学模型，比较分析了多种运行策略，针对储能式有轨电车的能量特性，提出一种考虑车载储能装置SOC的综合运行模式；研究了储能式有轨电车的节能优化操纵方案，建立多目标控制的能耗模型，并基于模拟退火算法完成电车操纵方案的离线优化算法。对于车载混合储能装置，建立储能元件的数学模型，分析其充放电过程，推导SOC的求解算法和配置方案，并基于模糊控制策略的车载储能装置的能量管理系统。供电仿真模块中针对储能式有轨电车供电系统的两种拓扑结构，建立各元件的数学模型，并研究充电站负荷的叠加计算方法；分析了供电系统等值网络，利用基于牛顿拉夫逊法的潮流计算求解网络参数，

7、并给出供电仿真器的工作过程和相关数据接口。最后选取某市现代有轨电车一期工程为算例，车辆参数和实际线路均采用真实数据，分别完成运行仿真和供电仿真，验证了系统的实用性与合理性。多种实时运行控制策略的仿真结果表明，本文设计的综合运行模式充分考虑车载储能装置的剩余能量和放电深度，而基于模拟退火算法的离线优化方案可明显降低运行能耗。关键词：储能式有轨电车；综合运行模式；模拟退火算法；模糊控制；供电仿真西南交通大学硕士研究生学位论文第II页AbstractWiththepromotionofthenewenergystorageelementandits

8、controltechnology,themoderntramsarereturningtothepublicviewwithanewappearance.Thee