基于动态阈值调节的地面式超级电容储能系统控制策略优化

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1、学校代码：密级：公开交遂乂事硕士学位论文基于动态阈值调节的地面式超级电容储能系统控制策略优化作者姓名赵亚杰学科专业电气工程指导教师杨中平教授培养院系电气工程学院二零一五年三月如交乂孳硕士学位论文基于动态阈值调节的地面式超级电容储能系统控制策略优化作者：赵亚杰导师：杨中平教授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

2、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明）学位论文作者签名：导师签名：签字日期：年月丨日签字日期：厂年月日中图分类号：学校代码：：密级：公幵北京交通大学硕士学位论文基于动态阈值调节的地面式超级电容储能系统控制策略优化作者姓名：赵亚杰学号：导师姓名：杨中平职称：教授学位类别：工学学位级别：硕士学科专业：电气工程研究方向：电力电子及电力传动北京交通大学年月致谢在论文完成之际，也是我硕士研究生生涯即将结束的时刻。两年半的研究生阶段的研究工作和论文的完成都是在我的导师杨中平教授悉心指导下完成，在此向杨老师致以由衷的

3、谢意。这两年半的师生相处中，杨老师对轨道交通事业的热情、对学术问题严谨的态度、对科研工作的奉献精神无时无刻都在激励着我不断的前进，使我收获到的不仅仅是如何做学问，更多的是如何做人，再次向我的导师表达我的感激之情。论文和研宄工作的完成离不开林飞副教授的指导，在此同样对林老师表达我诚挚的谢意。作为我的科研工作指导老师之一，林老师总是从科研工作和学生曰常生活出发关心我们的点点滴滴，其对于学生认真负责的态度、朴实的学风、严谨的治学方式都让我学到了很多，在此对林老师这两年半的无私付出表示感谢。另外，我衷心地感谢郑琼林教授、游小杰教授、张立伟老师

4、、郝瑞祥老师、王琛琛老师、刘建强老师、王剑老师、郭希铮老师、李虹老师和李艳老师对我的科研工作的建议和指导。本文样机开发阶段得到了孙湖老师和陈珂老师的大力帮助，在此表示衷心感谢。在现场实验过程中，感谢北京地铁运营有限公司设备部鲁玉桐部长、赵小皓工程师，北京地铁运营有限公司供电分公司房金萍部长、李忠军经理、崔博工程师、李昌宇工程师、赵洋工程师，北京城建设计发展集团股份有限公司周菁总工程师、李华工程师，青岛四方车辆研宄所有限公司张国红工程师、杨阳工程师以及万柳车牵崔仁杰主任、尤江、周凯、马龙、刘莉等全体工作人员的支持和配合，没有他们的帮助就

5、没有实验的顺利完成，在此致以我由衷的谢意。在实验室学习期间，得到了赵坤、夏欢、方晓春、胡斌、王赛等师兄的悉心指导和耐心帮助，在此向他们表示感谢，也感谢与我一起奋斗的王彬、赵冬、涂熙、胡亮、林子淳、赵莹莹等实验室研友；在本论文的实验过程中，特别感谢我的师弟王俊兴、皇甫海文等给予的大力支持和帮助，非常感谢他们。最后，感谢我的父母多年来的付出，他们的理解和支持使我能够在学校专心完成我的学业。摘要摘要：超级电容储能装置应用于地铁供电系统可以实现列车再生制动能量的有效回收及利用。对于地面式超级电容储能系统控制策略的研宄，多以储能系统自身的控制为

6、关注点。而本文在传统的控制策略基础上，从系统的角度考虑了地铁列车再生制动特性和牵引变电所非理想空载特性，对地铁供电系统中的地面式超级电容储能装置的控制策略展幵研究。首先，分析了地铁列车的牵引制动特性和再生制动电压限制特性，在此基础上探讨了受电弓处电压对列车再生制动能量反馈率的影响；其次在分析了地铁供电方式基础上，建立了等效脉波整流机组模型，得到了牵引变电所脉波整流机组理想和非理想空载输出特性。在综合列车和牵引变电所模型基础上建立了含超级电容储能装置的新型地铁供电系统的分析模型。然后针对双向变换器的建模和控制展开研究，推导出了统一控制的

7、双向变换器小信号模型，提出采用统一电流控制器的控制方法实现斩波电感电流环控制，并设计了电流环的控制器，最后通过仿真验证了控制器设计的合理性。基于最大节能化的控制目标，在探讨充电阈值对列车再生制动能量反馈率影响和放电阈值对储能装置输出系数影响的基础上，提出了基于动态放电阈值调节的地面式超级电容储能系统控制策略，并通过仿真对控制策略中的各子模块进行了一一验证。最后设计并开发了地面式超级电容储能样机，并在北京地铁十号线万柳车辆段试车线完成了挂网实验，通过十号线实际列车在试车线的运行，验证了提出的控制策略的可行性及超级电容储能装置应用于地铁供

8、电系统中的节能稳压效果。关键词：地铁供电；超级电容储能系统；脉波整流机组；动态阈值调节；控制策略分类号：ABSTRACTABSTRACT:Ultracapacitorenergystoragesystemappliedi