城市轨道交通超级电容储能系统的研究与仿真

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1、万方数据ResearchandSimulationofUrbanRailTransitsupercapacitorenergystoragesystemZHA0ShenAthesissubmittedinpartialsatisfactionoftheRequirementsforthedegreeofMasterofEngineering●lnComputerApplicationTechnologylnCentralSouthUniversityofForestryandTechnology

2、498ShaoshanSouthRoad，TianxinDistrictChangshaHunan410004，ER．CHINASupervisorAssociateProfessorXUZhuonongDecember，2014中南林业科技大学万方数据学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品，也不包含为获得中南林业科技大学或其他教育机构的学位或证书所使用

3、过的材料。对本文的研究作出重要贡献的个人和集体，均己在文中以明确方式表明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名：起：采．≥Df妒年／)月2日中南林业科技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或电子版，允许论文被查阅或借阅。本人授权中南林业科技大学可以将本学位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、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于：l、保密口，在年解

4、密后适用本授权书。2、不保密影(请您在以上相应方框打“4”)作者签名：趣嘬导师签名：渔事移沙㈨年肛月)日力7妒年／≥月>日万方数据摘要近年来，随着我国经济发展水平的不断提升，城市轨道交通事业也进入了迅猛的发展阶段，在未来几年中，我国将会有更多的地铁线路和地铁列车投入运营。便利的城市轨道交通为市民的出行带来了极大便利，同时也带来了电能消耗的迅速增加，我国又是一个能源相对比较匮乏的国家，因此，在分析城市轨道交通能源消耗情况的基础上研究城市轨道车辆节能途径，是一件迫在眉睫的紧要工作。本文针对超级电容储

5、能系统展开研究。首先在介绍再生制动能量吸收系统的基础上，研究了超级电容储能系统的原理和特点，提出了超级电容的等效模型和电压均衡策略。其次，本文介绍了超级电容储能系统的应用状况，分析了再生制动能量吸收装置的总体设计、总体硬件设计和软件设计。其中总体的硬件设计部分包括采样电路设计、硬件故障检测和保护电路，软件设计包含软件的总体构架和软件流程图，从硬件和软件两个方面详细论述了城市轨道交通中超级电容储能系统的工作原理。同时，本文对双向DC．DC拓扑结构进行了详细分析，设计了一种互补PWM控制方式的双向D

6、C．DC电路，并对双向DC．DC变换器进行了数学建模，利用MATLA．B／SIMULINKE软件进行了仿真，分析了双向DC．DC互补PWM控制状态下超级电容的充放电特点。最后，在考虑超级电容充放电特点的基础上，本文提出了一种双闭环结构城市轨道超级电容储能系统的控制策略，并利用MATLAB／SIMULINKE仿真软件搭建系统模型，近似模拟了城市轨道实际运行工况。仿真结果表明，论文所设计的超级电容储能系统和控制策略较好的达到了控制目标和功能需求，具有存储能量、稳定牵引网络电压的作用，具有一定的工程应

7、用价值。关键词：城市轨道交通；超级电容；再生制动；双向DC—DC变换器；控制策略万方数据ABSTRACTInrecentyears，thesubwayconstructionenteredthestageofrapiddevelopment谢mtheeconomyofourcountrycontinuouslydeveloping，andourcountrywillputmoresubwaylinesandsubwaytrainsintooperationforthenextfewyears．F

8、acilitativeurbanrailsystemhasbroughtgreatconvenienceforcitizens，butalsobroughtarapidincreaseinenergyconsumption．SinceChinaisacountrywhereenergyisrelativelyshort，itbecomeurgentandnecessarytoexplorewaysofsubwaytrainenergysavingbasedontheanalysisofenerg