鋰電池儲(chǔ)能系統(tǒng)在混合動(dòng)力動(dòng)車組中的應(yīng)用研究.pdf

1、隨著我國高鐵事業(yè)迅猛發(fā)展，高鐵已經(jīng)成為一種廣泛為人們所接受的出行方式。但高鐵動(dòng)車組列車存在高度依賴接觸網(wǎng)、供電方式單一、再生制動(dòng)對(duì)接觸網(wǎng)造成諧波污染等問題。本文依托“十二五”國家科技支撐重點(diǎn)項(xiàng)目“混合動(dòng)力車組的關(guān)鍵技術(shù)研究與典型樣車研制”為依托，為實(shí)現(xiàn)混合動(dòng)力動(dòng)車組可在無接觸網(wǎng)地區(qū)的正常運(yùn)行的目的，對(duì)磷酸鐵鋰電池儲(chǔ)能系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計(jì)和控制策略研究，成功試制了符合設(shè)計(jì)指標(biāo)的帶有鋰電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的混合動(dòng)力動(dòng)車組牽引變流器。
　　首先根據(jù)動(dòng)

2、車組的運(yùn)行曲線及牽引特性計(jì)算出了對(duì)混合動(dòng)力動(dòng)車組儲(chǔ)能系統(tǒng)的最大功率及能量需求，比較了各種儲(chǔ)能元件的優(yōu)缺點(diǎn)并最終選擇磷酸鐵鋰電池作為儲(chǔ)能系統(tǒng)的儲(chǔ)能元件。根據(jù)儲(chǔ)能系統(tǒng)的技術(shù)指標(biāo)確定了磷酸鐵鋰電池的成組方式，并對(duì)磷酸鐵鋰電池的充放電特性進(jìn)行了研究和分析。
　　其次對(duì)儲(chǔ)能系統(tǒng)的主電路設(shè)計(jì)需求進(jìn)行分析，研究并比較了多種雙向DC/DC變換器拓?fù)涞膬?yōu)缺點(diǎn)，并最終選擇Buck/Boost雙向DC/DC變換器作為儲(chǔ)能系統(tǒng)主電路。計(jì)算了主電路重要元件

3、的參數(shù)并進(jìn)行了熱仿真。設(shè)計(jì)了以DSP-FPGA為核心的控制系統(tǒng)。
　　然后對(duì)磷酸鐵鋰電池的充電控制策略、儲(chǔ)能系統(tǒng)供電策略以及儲(chǔ)能系統(tǒng)工況切換控制策略進(jìn)行研究。根據(jù)磷酸鐵鋰電池充電時(shí)的工況選擇了單電流環(huán)閉環(huán)的控制策略。儲(chǔ)能系統(tǒng)在作為主電源時(shí)的主要目的是維持中間直流電壓，還要兼顧磷酸鐵鋰電池的最大可充放電電流，所以選擇了電壓外環(huán)電流內(nèi)環(huán)的雙閉環(huán)控制策略。在MATLAB中搭建了仿真模型進(jìn)行了仿真驗(yàn)證。
　　最后，以混合動(dòng)力動(dòng)車組牽