基于超級電容的地鐵再生制動能量存儲利用研究.pdf

1、地鐵列車再生制動時產(chǎn)生可觀的再生電能,對這部分再生制動能量進行吸收和利用,是在城市軌道交通領(lǐng)域提高能源利用率的舉措,節(jié)能的同時也起到保護環(huán)境的作用,隨著地鐵建設的加快和儲能技術(shù)的發(fā)展,這方面的研究顯得日益重要。作為具有許多優(yōu)良特性的儲能元件,超級電容近年來發(fā)展迅速,本文的研究以吸收站形式的超級電容能量存儲系統(tǒng)(SCESS)為核心內(nèi)容,主要包括以下幾個方面:
　　 結(jié)合動力學分析和制動特性曲線方法,定量仿真計算出列車再生制動能量大

2、小,以此為基礎,設計儲能系統(tǒng)的電容量等參數(shù)和儲能陣列的串并聯(lián)方式。對超級電容串并聯(lián)組成的儲能陣列,介紹了電壓均衡措施。通過分析系統(tǒng)的功能需求,確定了變換器的結(jié)構(gòu)和工作模式。
　　 論文建立超級電容儲能系統(tǒng)的數(shù)學模型,詳細分析其工作原理,為了達到吸收站SCESS存儲能量和穩(wěn)定網(wǎng)壓的功能需求,研究設計了電壓電流雙環(huán)控制結(jié)構(gòu),實現(xiàn)對雙向DC-DC變換器的控制。并在此基礎上,設計了一種新的帶限流限壓閉環(huán)的三環(huán)控制結(jié)構(gòu),當臨近超級電容電壓

3、限制值時采取限流限壓控制策略,在最大限度利用超級電容容量的同時,有效控制其電壓在限制值以內(nèi)。論文還設計了輔助的逆變電能利用單元,通過分析逆變器的數(shù)學模型,得到超級電容電壓和逆變輸出電壓的線性關(guān)系,進行了以調(diào)制度為控制量的控制器設計。
　　 最后利用MATLAB／SIMULINK仿真軟件建立系統(tǒng)模型,通過仿真,表明本文所設計的控制策略實現(xiàn)了對SCESS儲能和釋能工作模式有效、快速地控制,系統(tǒng)起到了穩(wěn)定網(wǎng)壓、存儲能量的作用,三環(huán)控制