城市軌道交通車輛再生制動能量利用技術(shù)比較研究.pdf

1、城市軌道交通車輛的制動能量相當(dāng)可觀，研究如何將其回收利用，將牽引網(wǎng)電壓波動控制在允許范圍內(nèi)，不僅與經(jīng)濟有直接關(guān)系，更是建設(shè)我國節(jié)能、低碳社會的重要一環(huán)，這對緩解當(dāng)前國內(nèi)外能源短缺的現(xiàn)狀具有重要的現(xiàn)實意義。
　　本文通過對比多種制動能量回收方案的發(fā)展現(xiàn)狀及各自優(yōu)缺點，選擇基于超級電容的車載式與地面式儲能系統(tǒng)作為研究對象。以深圳地鐵5號線車輛為原型進行仿真，分析了列車在不同運行條件再生制動能量時間短、功率大、幅值高等特性，以及牽引變電

2、所、牽引網(wǎng)能流和相關(guān)損耗的特點。
　　根據(jù)功率約束及能量約束，在放電深度為50％的情況下，確定了車載式與地面式超級電容儲能裝置的容量配置方案。本文考慮到列車制動時功率沖擊較大的特點，選取雙向DC/DC變換器拓撲結(jié)構(gòu)為多通道交錯并聯(lián)方式。采用了基于線網(wǎng)電壓及超級電容組SoC的儲能控制策略并分別對車載式、地面式超級電容儲能系統(tǒng)進行了仿真分析，驗證了兩種儲能方式都可有效抑制牽引網(wǎng)電壓波動，降低牽引變電所能流，幾乎避免了制動電阻消耗制動能

3、量，使得再生制動能量得到有效利用，證明了超級電容儲能系統(tǒng)應(yīng)用于城軌車輛的可行性及控制策略的正確性。
　　本文對車載式與地面式儲能系統(tǒng)的優(yōu)缺點進行綜合比較，由于車載式儲能裝置可大幅度減小線路損耗且對制動能量利用率達94.46％等明顯優(yōu)勢，選定車載式超級電容儲能系統(tǒng)為回收城軌車輛再生制動能量的最好方式。并對其環(huán)境效益、成本及經(jīng)濟效益作出分析，得出列車配置車載超級電容儲能裝置后，4年即可節(jié)約回成本開始盈利的結(jié)論，認為無論從環(huán)境效益還是經(jīng)

4、濟效益角度出發(fā)，城市軌道交通車輛配置車載超級電容儲能裝置都是十分有意義的。
　　設(shè)計了基于GUI環(huán)境的城軌交通車輛運行計算系統(tǒng)操作界面，用戶可自行設(shè)定車輛參數(shù)、線路參數(shù)等信息，以完成對列車牽引能耗及制動能量的理論計算，并驗證了其可靠性高、操作簡單、系統(tǒng)開放等優(yōu)勢。
　　論文最后對超級電容組儲能控制策略進行樣機實驗，搭建了DC/DC變換器主電路和單片機控制電路，編寫了單片機控制程序?qū)嶒灅訖C進行了充、放電及切換測試，在切換過程