基于复杂线路的混合动力系统动力性能分析-论文.pdf

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1、第34卷第3期铁道机车车辆Vo【．34No．32014年6月RAILWAYL0C0M0TIVE＆CARJune．2014文章编号：1008—7842(2014)O3一O057～O5基于复杂线路的混合动力系统动力性能分析石俊杰，李明，邵楠(唐山轨道客车有限责任公司产品技术研究中心，河北唐山063035)摘要新能源有轨电车在现代城市中应用日益广泛。为保护城市景观，避免视觉污染，国内多个城市开始规划包含无电网区域的有轨电车线路。针对北京西郊线左线的复杂线路，开发了基于复杂线路的混合动力系统仿真软件，充分考虑了车辆参数、电源参数、线路参数等影响因素，分析了100％低地板轻轨车辆的混合动力系统的动

2、力性能，包括起动加速度、运行速度、行驶里程、电池和超级电容的能量消耗等。通过对该混合动力系统的动力性能进行仿真分析，得出该混合动力系统符合西郊线动力性能的要求。关键词混合动力；蓄电池；超级电容；动力性能中图分类号：U239．5文献标志码：Adoi：10．3969／j．issn．1008—7842．2014．03．14近年来，国内多个城市开始规划建设有轨电车，并辆主变压器或辅变压器系统供电，保证车辆的正常运在重要区段设置无电网区域，以保护城市景观。通过对行。其简单主电路原理图如图1所示。储能技术和智能化控制策略的研究]，实现轨道交通节接触网能、环保、安全、可靠的目标，是各国人民共同努力的方

3、向。世界各国都在积极探索开发新能源及车辆设计技术，促进人类、环境、车辆三者友好协调发展，新能源必然成为未来有轨电车发展的趋势]。其中，混合动力列乍(动力电池+超级电容)具有环保、高效、可持续发展等优点，大大降低了能源消耗，减少有害物质的排放。当前我国环境问题、能源问题日趋严重，节能减排刻不容缓，在城市中规划建设新能源有轨电车对节能减排有图1混合动力系统原理图重要的影响。因此，为达到节能减排的目的，研究混合动力列车的动力性能对列车的运行工况设定有着重要目前，常用的储能部件主要有以下几种类型。的意义。(1)超级电容]：功率密度高，具备快充快放电特本文从混合动力系统设计原理出发，对100低地性

4、，能满足高加速度所需功率，可实施制动能量高效回板混合动力系统的动力性能进行研究，得到满足北京西收。郊线轻轨车动力性能需求的混合动力系统配置方案。(2)动力电池]：能量密度高，具备持续放电特性，1100％低地板车辆混合动力系统设计能满足长距离运用所需能量，可实施制动能量适度回2013年4月唐山轨道客车有限责任公司(简称：唐收。车公司)研制的100％低地板轻轨车成功下线，该车首(3)燃料电池_5]：具有效率高的特征，且无污染、可次将装载超级电容和动力电池的混合动力系统纳入到再生，能满足长时长距运用所需。城轨车辆中。该系统采用模块化设计，包括2个双向(4)超级电容和动力电池混合动力电源吲：综合

5、利DC／DC斩波器、1个超级电容箱(含能量管理系统)和1用超级电容和蓄电池储能部件的优点，实现长时间长距个蓄电池箱(含能量管理系统)。当进入有电区时，电源离和较高速度的运用。箱将750VDC网压转换成两路480VDC电压分别给对比以上几种储能部件的应用特点，本文选用超级蓄电池、超级电容充电。当进入无电区时，电源箱可以电容和动力电池混合动力系统电源，以提高车辆运行的将超级电容、蓄电池的电压转换成750VDC电压给车动力性能和设备使用安全性、可靠性。石俊杰(1973一)女，工程师(修回日期：2013—12～03)58铁道机车车辆第34卷2混合动力系统仿真平台表2100％低地板轻轨车车辆主要参

6、数参数类型参数值由于各个城市区域现状、规划方案、地形、地质、文列车质量(载重AW3)／t物分布及道路宽度的不同，不同区域对轨道交通线路的车轮滚动半径／m要求不同。针对城市地面轨道交通线路复杂多样的情机械系统传动效率变速器传动比况，唐车公司编制了适合于各种线路情况和供电情况的电机额定功率／kW混合动力列车运行仿真软件。该软件考虑了车辆参数、电机效率混合动力系统电源配置方案、线路信息、辅助能耗、坡道逆变器效率DC／DC效率阻力等，可针对不同的线路情况对混合动力系统的性能辅助功率／kW进行设计与分析，包括任一时刻的速度、加速度、功率需求，牵引力需求，动力电池的能量消耗情况，超级电容的括单体动力

7、电池的额定电压、额定容量、初始S()c、额能量消耗情况等，从而对车载混合动力电源系统进行合定放电倍率、电池配置数量等。超级电容参数主要包括理的匹配设置。单体超级电容的额定容量、额定电压、初始SOE、截止针对北京西郊线的线路情况，利用该混合动力系统工作SOE、最大放电电流、最大充电电流和电容配置数仿真软件对1009／6低地板轻轨车辆的混合动力系统性量等。电网参数包括母线电压和母线最大电流。电源能进行仿真分析，使该}昆合动力系统满足运行