鋰電池儲能系統(tǒng)在混合動力動車組中的應(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。但高鐵動車組列車存在高度依賴接觸網(wǎng)、供電方式單一、再生制動對接觸網(wǎng)造成諧波污染等問題。本文依托“十二五”國家科技支撐重點項目“混合動力車組的關(guān)鍵技術(shù)研究與典型樣車研制”為依托，為實現(xiàn)混合動力動車組可在無接觸網(wǎng)地區(qū)的正常運行的目的，對磷酸鐵鋰電池儲能系統(tǒng)進行了設(shè)計和控制策略研究，成功試制了符合設(shè)計指標的帶有鋰電池儲能系統(tǒng)的混合動力動車組牽引變流器。
　　首先根據(jù)動

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

3、的參數(shù)并進行了熱仿真。設(shè)計了以DSP-FPGA為核心的控制系統(tǒng)。
　　然后對磷酸鐵鋰電池的充電控制策略、儲能系統(tǒng)供電策略以及儲能系統(tǒng)工況切換控制策略進行研究。根據(jù)磷酸鐵鋰電池充電時的工況選擇了單電流環(huán)閉環(huán)的控制策略。儲能系統(tǒng)在作為主電源時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行了仿真驗證。
　　最后，以混合動力動車組牽