現(xiàn)代有軌電車憑借載客能力大、建設(shè)周期短、造型美觀、造價低的優(yōu)點,在我國許多城市中得到發(fā)展。無線電能傳輸（Wireless power transfer,WPT）技術(shù)避免了供電導(dǎo)線的物理接觸,具有安全可靠、供電靈活的優(yōu)點,混合儲能系統(tǒng)（Hybrid energy storage system,HESS）可以兼?zhèn)涑夒娙莞吖β拭芏群碗姵馗吣芰棵芏鹊膬?yōu)勢。為了發(fā)揮WPT技術(shù)和HESS的優(yōu)勢,本文提出將二者結(jié)合作為現(xiàn)代有軌電車新型的供電方式。無線電能傳輸技術(shù)可以通過靜止式和移動式兩種方式為車輛供電,靜止式WPT系統(tǒng)可以在車輛停站時為HESS供電,移動式WPT系統(tǒng)可以在行駛過程中為HESS供電,延長供電時間。為了提高WPT系統(tǒng)為HESS的供電性能,本文圍繞混合儲能式現(xiàn)代有軌電車無線電能傳輸技術(shù)能效優(yōu)化展開研究,針對HESS負(fù)載的WPT系統(tǒng)控制策略、移動式WPT系統(tǒng)的耦合機構(gòu)優(yōu)化、以及WPT系統(tǒng)各環(huán)節(jié)的多變量優(yōu)化展開研究,并通過仿真與實驗對各研究點進行驗證。WPT系統(tǒng)的控制策略通常針對單儲能負(fù)載進行設(shè)計,很少針對混合儲能系統(tǒng)。為了保證WPT系統(tǒng)高傳輸效率和儲能系統(tǒng)的供電要求,現(xiàn)有控制方法需要同時對... 

【文章來源】：北京交通大學(xué)北京市 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：146 頁

【學(xué)位級別】：博士

【部分圖文】：

圖１－３現(xiàn)代有軌電車無網(wǎng)供電方式??Ｆｉｇ．?１－３?Ｎｏｎ－ｃａｔｅｎａｒｙ?ｐｏｗｅｒ?ｓｕｐｐｌｙ?ｍｏｄｅ?ｏｆ?ｍｏｄｅｒｎ?ｔｒａｍ??

在一定的行駛區(qū)間內(nèi)增加移動式ＷＰＴ供電，降低車載儲能系統(tǒng)能量消耗，減小車??載儲能系統(tǒng)的容量配置。這種間歇式ＷＰＴ供電模式，相比于靜止式ＷＰＴ供電，??有助于降低車載儲能設(shè)備的配置；與移動式ＷＰＴ供電模式相比，避免全線鋪設(shè)??ＷＰＴ供電設(shè)備，有助于降低供電系統(tǒng)成本。??在車載儲能系統(tǒng)中，電池儲能具有高能量密度特點，可以長時間提供穩(wěn)定電??能，但是短時間瞬時輸出功率較��；超級電容則相反，它具有高功率密度特點，??可以在車輛牽引時提供瞬時大功率，同時也能很快的吸收再生制動能量，但很難??長時間持續(xù)輸出能量�；旌蟽δ芟到y(tǒng)（電池和超級電容混合使用）則結(jié)合了二者??優(yōu)勢，是現(xiàn)代有軌電車車載儲能系統(tǒng)的發(fā)展趨勢［１１＿１５］，因此本文以混合儲能系統(tǒng)??作為現(xiàn)代有軌電車的車載儲能設(shè)備。??混合儲能式現(xiàn)代有軌電車的ＷＰＴ系統(tǒng)示意圖如圖１－４所示，該系統(tǒng)由耦合系??統(tǒng)將兩個獨立的電氣部分連接起來，通過高頻逆變器將７５０Ｖ直流電轉(zhuǎn)換成高頻交??流電輸出到發(fā)射側(cè)線圈。根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)原理，發(fā)射側(cè)線圈產(chǎn)生的交變磁場??在接收側(cè)線圈上感應(yīng)出相同頻率的交變電，最后電能通過車載變流器的高頻整流??器和直流變換器環(huán)節(jié)進行電能調(diào)節(jié)，為混合儲能設(shè)備供電。??Ｉ?．｜?—?—?Ｉ??￣

壓或者電流控制，同時實現(xiàn)輸出電能要求和最大效率控制的策略研究相對較少。??而混合儲能系統(tǒng)仍是研究忽略的地方。但是，混合儲能系統(tǒng)兼?zhèn)涓吣芰棵芏群透??功率密度的優(yōu)點，正在逐漸得到關(guān)注，所以如何采用無線電能傳輸系統(tǒng)高效的為??其供電是本文的研究點之一。??１．３．２?移動式ＷＰＴ系統(tǒng)的耦合機構(gòu)研究??基于磁場式的無線電能傳輸技術(shù)實現(xiàn)能量的非接觸傳輸主要通過耦合機構(gòu)實??現(xiàn)，耦合機構(gòu)研究分為結(jié)構(gòu)方案設(shè)計、位置檢測和切換策略。目前，關(guān)于耦合機??構(gòu)設(shè)計的研究主要在于新結(jié)構(gòu)與新模式的提出［２７＿２９，８２４４］。最典型的機構(gòu)是圓形和矩??形線圈結(jié)構(gòu)，這兩種模式在線圈偏移時性能會略有下降。文獻［２７－２９］提出ＤＤ、??ＤＤＱ、ＢＰ型結(jié)構(gòu)，并通過理論和電磁仿真方法對三種結(jié)構(gòu)進行了參數(shù)優(yōu)化，主要??對屏蔽層的形狀和數(shù)量進行討論，證明了在抗偏移特性方面的優(yōu)勢。文獻［８４］提出??了三線圈結(jié)構(gòu)（ＴｒｉｐｏｌａｒＰａｄ，?ＴＰ），并考慮了各線圈之間的相互作用，采用了三線圈??結(jié)構(gòu)作為發(fā)射側(cè)線圈，接收側(cè)線圈采用ＢＰ結(jié)構(gòu)，這種組合方式的偏移特性更好。??上述幾種線圈結(jié)構(gòu)的示意圖如下所示。

【參考文獻】：
期刊論文
[1]移動式感應(yīng)電能傳輸系統(tǒng)分段供電控制策略研究[J]. 范滿義,史黎明,殷正剛,姜龍斌,張發(fā)聰.  中國電機工程學(xué)報. 2018(07)
[2]現(xiàn)代有軌電車供電方式的選擇分析[J]. 樊輝,楊興建.  建材與裝飾. 2018(12)
[3]城市軌道交通牽引供電及電力技術(shù)[J]. 韓孟.  交通世界. 2017(36)
[4]基于停車誤差規(guī)律的有軌電車無線電能傳輸系統(tǒng)線圈優(yōu)化設(shè)計[J]. 趙志勇,楊中平,林飛,耿宇宇.  中國電機工程學(xué)報. 2017(S1)
[5]基于加速時間預(yù)測的現(xiàn)代有軌電車儲能系統(tǒng)能量管理與容量配置優(yōu)化研究[J]. 諸斐琴,楊中平,林飛,夏歡.  電工技術(shù)學(xué)報. 2017(23)
[6]變負(fù)載無線充電系統(tǒng)的恒流充電技術(shù)[J]. 宋凱,李振杰,杜志江,朱春波.  電工技術(shù)學(xué)報. 2017(13)
[7]電動汽車雙向無線充電系統(tǒng)諧振拓?fù)浞治鯷J]. 陳凱楠,趙爭鳴,劉方,袁立強.  電力系統(tǒng)自動化. 2017(02)
[8]電動汽車動態(tài)無線充電關(guān)鍵技術(shù)研究進展[J]. 朱春波,姜金海,宋凱,張千帆.  電力系統(tǒng)自動化. 2017(02)
[9]電動汽車無線充電技術(shù)研究綜述[J]. 趙爭鳴,劉方,陳凱楠.  電工技術(shù)學(xué)報. 2016(20)
[10]非接觸供電技術(shù)及其在軌道交通上的應(yīng)用[J]. 文艷暉,楊鑫,龍志強,黃號凱.  機車電傳動. 2016(06)

博士論文
[1]基于分段導(dǎo)軌模式的電動車無線供電技術(shù)關(guān)鍵問題研究[D]. 田勇.重慶大學(xué) 2012
[2]非接觸電能傳輸系統(tǒng)軟開關(guān)工作點研究及應(yīng)用[D]. 唐春森.重慶大學(xué) 2009

碩士論文
[1]有軌電車無線電能傳輸系統(tǒng)諧振補償器設(shè)計及效率優(yōu)化研究[D]. 李彬.北京交通大學(xué) 2017
[2]電動車不停車無線供電系統(tǒng)輸出穩(wěn)壓控制[D]. 張鴻菠.重慶大學(xué) 2015
[3]基于多級導(dǎo)軌模式電動汽車不停車供電系統(tǒng)研究[D]. 單浩.重慶大學(xué) 2015
[4]基于超級電容儲能的ICPT系統(tǒng)功率提升策略研究[D]. 李祖喜.重慶大學(xué) 2014
[5]基于感應(yīng)耦合電能傳輸方式的電動汽車充電裝置研究[D]. 程鵬天.北京交通大學(xué) 2014



本文編號：3483024