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，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值。飛輪儲能技術憑借其快速響應能力、高功率密度以及環(huán)保無污染等特點，在提升地鐵再生制動能量利用率、平抑牽引網電壓波動等方面具有獨特的優(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，進而研究飛輪儲能系統(tǒng)充放電過程中

2、能量轉換關系。
　　其次，建立機車動力學模型，計算地鐵機車制動產生能量，并結合機車制動特性曲線，研究地鐵再生制動功率特性，為設計飛輪儲能系統(tǒng)容量奠定基礎。同時，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，為研究機車車輛在各工況下的能量關系提供分析工具。
　　再次，優(yōu)化飛輪儲能電機控制策略。當儲能系統(tǒng)工作于儲能模式時，飛輪電機采用基于前饋解耦的控制策略。同時，為了提升釋能模式下的控制性能

3、，在設計控制算法時，使用了逆系統(tǒng)方法，應用滑模變結構理論對飛輪電機進行控制。
　　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的形式并聯于直流電網中，并以功率匹配為原則，設計二級控制器控制儲能陣列內各飛輪單元。同時，搭建SIMULINK仿真模型，驗證不同條件下的飛輪儲能陣列系統(tǒng)工作情況。仿真結果表明本文所設計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，實現穩(wěn)定