城市軌道交通車輛再生制動(dòng)能量利用技術(shù)比較研究.pdf

1、城市軌道交通車輛的制動(dòng)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(dòng)控制在允許范圍內(nèi)，不僅與經(jīng)濟(jì)有直接關(guān)系，更是建設(shè)我國(guó)節(jié)能、低碳社會(huì)的重要一環(huán)，這對(duì)緩解當(dāng)前國(guó)內(nèi)外能源短缺的現(xiàn)狀具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。
　　本文通過(guò)對(duì)比多種制動(dòng)能量回收方案的發(fā)展現(xiàn)狀及各自優(yōu)缺點(diǎn)，選擇基于超級(jí)電容的車載式與地面式儲(chǔ)能系統(tǒng)作為研究對(duì)象。以深圳地鐵5號(hào)線車輛為原型進(jìn)行仿真，分析了列車在不同運(yùn)行條件再生制動(dòng)能量時(shí)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(diǎn)。
　　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(jí)電容儲(chǔ)能裝置的容量配置方案。本文考慮到列車制動(dòng)時(shí)功率沖擊較大的特點(diǎn)，選取雙向DC/DC變換器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)為多通道交錯(cuò)并聯(lián)方式。采用了基于線網(wǎng)電壓及超級(jí)電容組SoC的儲(chǔ)能控制策略并分別對(duì)車載式、地面式超級(jí)電容儲(chǔ)能系統(tǒng)進(jìn)行了仿真分析，驗(yàn)證了兩種儲(chǔ)能方式都可有效抑制牽引網(wǎng)電壓波動(dòng)，降低牽引變電所能流，幾乎避免了制動(dòng)電阻消耗制動(dòng)能

3、量，使得再生制動(dòng)能量得到有效利用，證明了超級(jí)電容儲(chǔ)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(duì)車載式與地面式儲(chǔ)能系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行綜合比較，由于車載式儲(chǔ)能裝置可大幅度減小線路損耗且對(duì)制動(dòng)能量利用率達(dá)94.46％等明顯優(yōu)勢(shì)，選定車載式超級(jí)電容儲(chǔ)能系統(tǒng)為回收城軌車輛再生制動(dòng)能量的最好方式。并對(duì)其環(huán)境效益、成本及經(jīng)濟(jì)效益作出分析，得出列車配置車載超級(jí)電容儲(chǔ)能裝置后，4年即可節(jié)約回成本開(kāi)始盈利的結(jié)論，認(rèn)為無(wú)論從環(huán)境效益還是經(jīng)

4、濟(jì)效益角度出發(fā)，城市軌道交通車輛配置車載超級(jí)電容儲(chǔ)能裝置都是十分有意義的。
　　設(shè)計(jì)了基于GUI環(huán)境的城軌交通車輛運(yùn)行計(jì)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(duì)列車牽引能耗及制動(dòng)能量的理論計(jì)算，并驗(yàn)證了其可靠性高、操作簡(jiǎn)單、系統(tǒng)開(kāi)放等優(yōu)勢(shì)。
　　論文最后對(duì)超級(jí)電容組儲(chǔ)能控制策略進(jìn)行樣機(jī)實(shí)驗(yàn)，搭建了DC/DC變換器主電路和單片機(jī)控制電路，編寫了單片機(jī)控制程序?qū)?shí)驗(yàn)樣機(jī)進(jìn)行了充、放電及切換測(cè)試，在切換過(guò)程