锂电池储能系统在混合动力动车组中的应用研究

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1、学代码：密级：公开硕士学位论文锂电池储能系统在混合动力动车组中的应用研究作者姓名贾晓光学科专业电气工程指导教师刘志刚教授培养院系电气工程学院五年三月硕士学位论文锂电池储能系统在混合动力动车组中的应用研宄作者：贾晓光导师：刘志刚北京交通大学年月学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解北京交通大学有关保留、使用学位论文的规定。特授权北京交通大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，提供阅览服务并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。保密的学位论文在解密后适用本授权说

2、明）学位论文作者签名：签字曰期：年月日签字曰期年冬月日学校代码：密级：公幵北京交通大学硕士学位论文锂电池储能系统在混合动力动车组中的应用研宄作者姓名：贾晓光学号：导师姓名：刘志刚职称：教授学位类别：工学学位级别：硕士学科专业：电气工程研宄方向：电力电子与电力传动北京交通大学年月致谢本论文的工作是在我的导师刘志刚教授的悉心指导下完成的，刘志刚教授严谨的治学态度和科学的工作方法给了我极大的帮助和影响。在此衷心感谢两年半来刘老师对我的关心和指导。刁利军老师、徐春梅老师、邱瑞昌老师、张钢老师以及王磊老师悉心指导我们完成了实验室的各项科研工作，在学习上和生活上

3、都给予了我很大的关心和帮助，在此向他们表示衷心的谢意。此外，在两年半的研宄生学习与实验室工作中，陈杰、全恒立、赵雷廷、董侃和阮白水等几位博士为我解开了在科研方面的诸多疑惑，并用实际行动给予我莫大的帮助与指点，为此我向他们表达我真诚的感谢。实验室的杜会卿、孙涛、田蓓、许晓梦、孟苓辉、杨帆、付尧、李超、牛伟亮、夏炎、张哲、金哲铭、李耀恒、周朝阳、陈奕舟、贾海杰、席海阔、于薇薇、唐敬、白雪、黄绍亮、陈艺铭、于杨、杨从鹏等同学，以及牟富强工程师和路亮工程师，也在我的科研生活中给予了无私的帮助，在此一并表示感谢。最后，我希望借此机会感谢我的父母及家人，他们的理

4、解和支持使我能顺利完成学业。摘要摘要随着我国高铁事业迅猛发展，高铁己经成为一种广泛为人们所接受的出行方式。但高铁动车组列车存在高度依赖接触网、供电方式单一、再生制动对接触网造成谐波污染等问题。本文依托“十二五”国家科技支撑重点项目“混合动力车组的关键技术研宄与典型样车研制”为依托，为实现混合动力动车组可在无接触网地区的正常运行的目的，对磷酸铁锂电池储能系统进行了设计和控制策略研究，成功试制了符合设计指标的带有锂电池储能系统的混合动力动车组牵引变流器。首先根据动车组的运行曲线及牵引特性计算出了对混合动力动车组储能系统的最大功率及能量需求，比较了各种储能

5、元件的优缺点并最终选择磷酸铁锂电池作为储能系统的储能元件。根据储能系统的技术指标确定了磷酸铁锂电池的成组方式，并对磷酸铁锂电池的充放电特性进行了研究和分析。其次对储能系统的主电路设计需求进行分析，研究并比较了多种双向变换器拓扑的优缺点，并最终选择双向变换器作为储能系统主电路。计算了主电路重要元件的参数并进行了热仿真。设计了以为核心的控制系统。然后对磷酸铁锂电池的充电控制策略、储能系统供电策略以及储能系统工况切换控制策略进行研宄。根据磷酸铁锂电池充电时的工况选择了单电流环闭环的控制策略。储能系统在作为主电源时的主要目的是维持中间直流电压，还要兼顾磷酸铁

6、锂电池的最大可充放电电流，所以选择了电压外环电流内环的双闭环控制策略。在中搭建了仿真模型进行了仿真验证。最后，以混合动力动车组牵引变流器为核心，搭建了实验平台对储能系统的指标进行了实验和测试。完成了储能系统的低倍率和高倍率充电实验、与牵引供电系统的模拟过分相实验以及满功率的电机对拖实验。实验结果证明储能系统基本符合设计指标。关键词：混合动力动车组；磷酸铁锂电池储能系统；双向变换器分类号：ABSTRACTABSTRACTHighspeedrailwayisdevelopingfastinChinatheseyears.Ithasbeenhighlyac

7、ceptedbythepeoplethattogoingoutbytakinghighspeedrailway.Withthedisadvantagessuchashighlydependingoncatenary,singlepowersupplymodeandtheharmonicpollutionwhenregenerativebraking,thehighspeedelectricmultipleunits(EMU)stillneedimprovement.RelyingonthekeyprojectofNationalEleventhFiv

8、e-YearPlanNationalScienceandtechnologysupportprogram,r