低地板轻轨列车混合动力储能系统研究

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1、学校代码：密级：公开交遂义硕士学位论文低地板轻轨列车混合动力储能系统研究作者姓名宋强学科专业电气工程指导教师游小杰教授培养院系电气工程学院二零一五年六月硕士学位论文低地板轻轨列车混合动力储能系统研究作者：宋强导师：游小杰北京交通大学年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，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

2、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，日：；年仴日签字日期学校代码：密级：公开北京交通大学硕士学位论文低地板轻轨列车混合动力储能系统研究作者姓名：宋强学号：导师姓名：教授：游小杰职称学位类别：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游小杰、郭希铮、刘建强三位老师的悉心指导下完成的，游老师对待学术问题一丝不苟、精益求精，这种严谨的作风令我获益匪浅，而他自身的人格魅力和科研热情更是深深的影响着我。在此衷心感谢游老师三年来对我的关心和指导

3、。在研究生学习这段期间，郭希铮老师对我的科研工作进行了悉心指导。他渊博的知识、敏锐的洞察力以及谦和的处事态度始终是我学习的榜样，研究生这段时间是我人生进步最大的一段时间。刘建强老师温文尔雅、和蔼可亲，除了指导指导我专业知识的学习，更是引导我独立思考，总是教导我先做人后做事，我会一直牢记在心，在此向两位老师表达诚挚的谢意。在实验室工作中和论文撰写过程中，宋玉美、孙倩倩、刘遥、袁婕、谢佳季、茹珂、成铭、刘帅、张金娈、陈春陶、黄伟、裴政等同学对我的整个研究工作给予了热情的帮助。另外，王竞飞、刘绍凯、赵志博、魏远乐、赵楠、郭怀

4、龙、王浩斌、符里等同学在我研究生的生活和学习中给予了我很大的关怀和鼓励，在此向他们表示衷心的谢意。最后，感谢我的家人及所有的亲人朋友，在精神上和物质上给予了我很大的支持和帮助，使我能够在学校专心完成我的学业。摘要摘要摘要：在城市重点景区或交通枢纽区无法架设接触网，为轻轨列车加装储能装置可以使轻轨车在有无电区线路上运行。本课题对低地板轻轨列车基于蓄电池和超级电容的车载混合动力储能系统关键技术进行研究，主要围绕储能系统能量管理单元设计、控制和实现展开工作，实现轻轨列车无接触网线路运行目标。首先，完成了混合动力储能系统能量管

5、理单元总体设计。从分析轻轨列车脉冲功率负荷特性入手，选择蓄电池和超级电容作为储能元件。系统结构采用两种储能元件分别通过两套双向变换器并联使用，为轻轨列车的主变系统和辅变系统提供稳定的直流电压，同时吸收再生制动能量。结合两种储能元件的优势制定能量分配策略，蓄电池能量密度较大，为轻轨车整个续航提供能量；超级电容功率密度较大，提供牵引时瞬时峰值功率并吸收再生制动能量。在此基础上根据实际低地板车技术参数和运行条件核算牵引能量和功率需求并完成了储能元件的匹配设计。其次，完成了混合动力储能系统双向变换器建模和控制器设计。在分析双向

6、变换器工作原理的基础上，基于状态空间平均法建立混合动力储能系统动态数学模型。采用频域中波特图对补偿前后对控制器性能对比分析，最终设计相应的反馈控制器并在仿真平台完成了的控制策略仿真验证。然后，在理论分析和仿真验证的基础上完成了混合动力储能系统双向变换器硬件设计，包括了主电路、控制电路、驱动电路以及电源电路。在硬件平台上对控制策略进行了算法实现并进行了地面实验。实验结果表明系统硬件结构、参数设计合理，双向变换器控制策略以及能量分配控制策略有效。地面实验显示了控制系统具有良好的动态性能和稳态性能。关键词：轻轨列车；混合动力

7、储能系统；蓄电池；超级电容；双向分类号：ABSTRACTABSTRACTABSTRACT:Itisdificulttobuildoverheadcontactlinesinthebusyurbanviewspotsorcrowdedtrafichubsforlightrailvehicles.Onewaytosolvethisproblemistoaddenergystorageequipment,usedasapowersupply.Thepaper,whichtakeshybridenergystoragesyst

8、em(HESS)basedonbatteriesandsupercapacitorsasthesubjectforthelowfloorlightrailvehicle,mainlyworksfocusesonenergymanagementunitdesign,controlandimplementation,toachieve