基于飛輪儲能的地鐵再生制動能量利用研究.pdf

1、近年來，我國城市軌道交通發(fā)展迅速。研究地鐵再生制動能量回收利用技術(shù)，加入儲能裝置以提升再生制動能量利用率，符合城市軌道交通發(fā)展的方向，對節(jié)約能源和可持續(xù)發(fā)展具有重要的意義和價(jià)值。飛輪儲能技術(shù)憑借其快速響應(yīng)能力、高功率密度以及環(huán)保無污染等特點(diǎn)，在提升地鐵再生制動能量利用率、平抑牽引網(wǎng)電壓波動等方面具有獨(dú)特的優(yōu)勢和發(fā)展前景。
　　本文首先分析了飛輪儲能裝置的工作原理，確定影響飛輪儲能系統(tǒng)容量的性能參數(shù)，進(jìn)而研究飛輪儲能系統(tǒng)充放電過程中

2、能量轉(zhuǎn)換關(guān)系。
　　其次，建立機(jī)車動力學(xué)模型，計(jì)算地鐵機(jī)車制動產(chǎn)生能量，并結(jié)合機(jī)車制動特性曲線，研究地鐵再生制動功率特性，為設(shè)計(jì)飛輪儲能系統(tǒng)容量奠定基礎(chǔ)。同時(shí)，利用仿真軟件MATLAB/SIMULINK搭建北京地鐵13號線牽引供電動態(tài)仿真平臺，為研究機(jī)車車輛在各工況下的能量關(guān)系提供分析工具。
　　再次，優(yōu)化飛輪儲能電機(jī)控制策略。當(dāng)儲能系統(tǒng)工作于儲能模式時(shí)，飛輪電機(jī)采用基于前饋解耦的控制策略。同時(shí)，為了提升釋能模式下的控制性能

3、，在設(shè)計(jì)控制算法時(shí)，使用了逆系統(tǒng)方法，應(yīng)用滑模變結(jié)構(gòu)理論對飛輪電機(jī)進(jìn)行控制。
　　最后，為了滿足地鐵再生制動能量吸收要求，提升飛輪系統(tǒng)的儲能量，提出了飛輪陣列解決方案。飛輪單元以直流母線并聯(lián)的形式并聯(lián)于直流電網(wǎng)中，并以功率匹配為原則，設(shè)計(jì)二級控制器控制儲能陣列內(nèi)各飛輪單元。同時(shí)，搭建SIMULINK仿真模型，驗(yàn)證不同條件下的飛輪儲能陣列系統(tǒng)工作情況。仿真結(jié)果表明本文所設(shè)計(jì)的飛輪儲能陣列系統(tǒng)能夠有效回收利用地鐵再生制動能量，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定