城市轨道交通车载超级电容储能系统控制策略的分析

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1、’致谢本论文的工作是在我的导师杨中平教授的悉心指导下完成的。杨老师以他敏锐的洞察力、渊博的知识、严谨的治学态度、精益求精的工作作风和对铁路事业的献身精神给我留下了刻骨铭心的印象，这些使我受益匪浅，并将成为我今后工作和事业的动力。在攻读硕士的这两年里，杨老师不仅为我们创造了优越的科研和学习环境，使我得以在城轨交通领域中自由翱翔，同时在思想上、人生态度和意志品质方面给予了谆谆教诲，这些教益必将激励着我在今后的人生道路上奋勇向前。谨此向我的导师杨中平教授致以衷心的感谢和崇高的敬意!在论文的研究过程中，非常感谢游小杰老师和孙湖老师在学习和生活上给予

2、我的关心和帮助，为我们营造舒适便利的学习和实验环境。此外，郝瑞祥老师、张立伟老师·、林飞老师、王琛琛老师、贺明智老师也对我的研究课题提出了许多，宝贵意见，在此表示衷心的感谢。在实验室工作和学习期间，感谢赵坤博士、赵佳博士等师兄师姐在学术上给我的悉心指点和耐心帮助。赵坤博士为我顺利完成实验提供了莫大的支持和帮助，在此非常感谢他。与此同时，非常感谢与我一起奋斗的马华、陆峰、刘玉洁、谷杨心等课题组成员，他们在日常生活、学习等各个方面的鼎力相助，与他们相处是我硕士期间的宝贵财富。最后，衷心的感谢我的父母和亲朋好友，他们的关心、支持和理解使我能够专心

3、完成学业。，●中文摘要摘要：在城市轨道交通中，再生制动能量能够被相邻列车吸收利用，若不能被完全吸收，那么剩余的再生制动能量会使线网电压迅速上升，为防止再生失效，通常利用制动电阻将剩余能量消耗掉，这造成极大地浪费并带来温升的问题。近年来，随着超级电容、飞轮等新型储能技术的发展，如何利用储能装置吸收利用再生制动能量是城轨交通当今研究的热点课题。因此本文提出利用车载超级电容储能系统吸收并利用再生制动能量，降低列车的牵引能耗。本文研究了超级电容的充放电特性和城轨交通列车的能量特点，并分析了二者之间的能量匹配关系和超级电容应用在城轨交通中的优势。搭建

4、了车载超级电容系统列车仿真和实验平台，利用空间状态平均法对超级电容储能系统进行准确数学建模和性能分析，从理论上分析了超级电容电流闭环反馈控制方法，使超级电容电流的快速准确响应，在此分析的基础上提出一种基于线网电流补偿的间接能量控制策略，对正确控制超级电容充放电的控制算法进行了详细分析，重点介绍了控制算法应满足的电压和电流逻辑关系以及超级电容充电状态(SoC)对充放电电流的校正控制。为验证所提控制策略的正确性，本文运用effect-causes思想在Matlab搭建了车载超级电容储能系统列车运行能量流动仿真平台，能够体现城轨列车搭载超级电容储

5、能系统后能量流动情况，仿真结果能够验证控制策略的正确性。在实验室1．25F超级电容储能系统实验平台上，仿真和实验结果表明，该控制策略能够正确控制超级电容吸收再利用再生制动能量，达到控制目的。关键词：城市轨道交通；超级电容；储能系统；再生制动；节能分类号：TM53；U260．359'ABSTRACTABSTRACT：Inurbanmasstransit,theregenerativebrakingenergycanbeabsorbedbytheadjacentvehicleonthesameelectrifiedline，iftheenerg

6、ycallnotbecompletelyabsorbed，SOthesurplusregenerativebrakingenergywillmakelinenetworkvoltageriserapidly,trytopreventregenerationcancellation,usuallybumthesurplusenergyinbrakingresistance,whichcausesgreatlywasteandbringsthetemperatureproblem．Inrecentyears，alongwiththesupere

7、apaeitor,flywheelstoragetechnologydevelopment，usingstoragedevicetostoretheregenerativebrakingenergyandre-useastheassistpowerfortherequiredtractionpoweristhehottopicincurrentresearches．Therefore,thispaperproposesanenergystoragesystemwithon-boardofsupercapacitortostorageandr

8、e-usetheregenerativebrakingenergy,thereforethevehiclecanmakefulluseofregenerativebrakingf