基于车载储能的轻轨车辆联合供电系统研究

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1、学校代码：密级：公开硕士专业学位论文基于车载储能的轻轨车辆联合供电系统研究作者姓名王似玉工程领域电气工程指导教师夏明超副教授培养院系电气工程学院交乂攀硕士专业学位论文基于车载储能的轻轨车辆联合供电系统研宄作者：王似玉导师：夏明超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，并釆用影印、縮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。学校可以为存在

2、馆际合作关系的兄弟高校用户提供文献传递服务和交换服务。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：签字日期年广月签字日期厂年学校代码：密级：公开北京交通大学硕士专业学位论文基于车载储能的轻轨车辆联合供电系统研究作者姓名：王似玉学号：导师姓名：夏明超职称：副教授学位类别：工程学位级别：硕士学科专业：电气工程研究方向：电力系统及其自动化北京交通大学年月致谢匆匆两年的时间，稍纵即逝，转眼到了即将毕业的时候。忆往昔，感慨良多。在此谨对在学习与生活中给予我帮助和关心的老师、亲人、同学和朋友们表示最真挚的谢意！首先感谢我的导

3、师夏明超老师，是他带我走进科研的殿堂，是他用自己渊博的知识、高屋建瓴的科研眼光指导、督促我不断的学习和进步，使我可以充分利用这两年珍贵的学习时间，提高自己解决问题和实践创新的能力。夏老师十分的和蔼可亲，无论是学习、思想还是生活中，都给予了我们最无微不至的关怀。在此再次对夏老师致上我最诚挚的谢意！特别感谢朱桂萍老师！我深深的被朱老师兢兢业业的工作态度和一丝不苟的科研作风所感染，您为我以后的学习和工作树立了良好的榜样。本研宄完成的整个过程中，朱老师都给予了我最细心的指导，您总是能用您广博的知识、敏捷的思维在我迷茫的时候为我指明前进的方向，

4、再次对您表示深深的谢意。感谢陈怀鑫、俞靖一、谷雨航三位同学在我平时的学习过程中以及论文撰写中给予的帮助，没有你们的帮助就不会有这篇论文的完成，我会记住我们彼此的深厚情谊！感谢我的父母二十几年对我的养育，无论学习还是生活中都给予了我莫大的支持和鼓励，我一定会继续努力回报你们。感谢母校对我六年的培养，北交大美丽的校园、严谨的学风和亲爱的师生都将在我的青春时代留下最美好的记忆。无论以后走到哪里，我都会谨记自己是一名交大学子。我会一直努力的工作和生活下去，不辜负大家的关心和期望！北京交通大学硕士专业学位论文摘要摘要由于轻轨交通具有运量大、方便

5、快捷、安全性高等优点，与地铁相比造价低廉，所以近年来轻轨交通在世界各国的大、中城市发展十分迅速。传统轻轨车辆的制动方式一般为电阻耗能型制动或机械制动，大量制动能量以热能形式耗散掉，造成巨大的能源浪费。因此如何利用储能技术来回收列车的制动能量，降低列车的运行能耗成为了世界轻轨交通的研宄热点。近两年功率型钛酸锂电池的出现，使得锂电池的功率密度、充放电速率、循环使用次数等性能均得到大幅提升。功率型钛酸锂电池在回收轻轨列车制动能量、防止发生再生失效、实现无馈电线运行等方面有着独特的优势和良好的发展前景。因此，本论文将围绕车载钛酸锂电池储能系统

6、的能量管理、控制策略、仿真平台搭建、容量配置以及经济效益等问题进行深入研究。首先，文章对轻轨交通的储能技术进行了概述，并对功率型钛酸锂电池的充放电性能进行了实验分析。车载钛酸锂电池储能装置主要由双向变换器和锂电池组两部分组成，本文详细分析了双向变换电路的工作原理和参数设计。基于典型直流网压控制策略的一些不足，本文提出了一种优化型的车载锂电池储能装置控制策略。该策略从功率的角度对锂电池进行充放电控制，可以更加直接的实现锂电池的能量管理。此外，这种控制策略还可以在锂电池电量不足或接近充满电时实现储能装置的“软切除”，从而避免快速切除储能装

7、置时带来的一系列“阶跃”型电压和电流，有利于系统的稳定和安全运行。文章中也搭建了相应的单车和多车仿真模型并利用半实物硬件实验平台对改进后的控制策略进行了仿真和实验的双重验证。最后，本文基于上述研究成果，以日本轻轨线路和车辆的实际参数为例，对车载锂电池储能装置的容量配置进行优化，力求整个系统的经济效益最大化。并全方位的对锂电池车载储能系统回收列车制动能量、稳定直流网电压的效果进行评估。关键词：功率型钛酸锂电池；车载储能；再生制动；控制策略；容量配置北京交通大学硕士专业学位论文北京交通大学硕士专业学位论文：北京交通大学硕士专业学位论文目录

8、目录親课题研究背景及意义轻轨交通再生能量处理装置电阻耗散型逆变回馈型能量储存型直流侧储能装置在轻轨交通中的作用城轨交通锂电池储能装置的研究现状本文研宄的主要内容新型钛酸锂电池的特点及充放电特性分析新型钛酸锂电池的工作原理