本文關(guān)鍵詞：城市軌道交通地面式超級(jí)電容儲(chǔ)能裝置控制策略研究　出處：《北京交通大學(xué)》2014年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

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【摘要】：摘要：城市軌道交通中車輛發(fā)生再生失效是產(chǎn)生電能浪費(fèi)和閘瓦損耗的重要原因,采用超級(jí)電容儲(chǔ)能系統(tǒng)可有效吸收剩余再生制動(dòng)能量,并在牽引過程中釋放這部分能量,從而達(dá)到節(jié)能、穩(wěn)壓和防止再生失效發(fā)生的目的。 本文首先基于超級(jí)電容通用等效電路模型和城市軌道交通的實(shí)際情況得到了一種超級(jí)電容器組的簡(jiǎn)化等效電路模型,并對(duì)其溫度、頻率和電壓三方面的工作特性進(jìn)行了研究；接下來對(duì)超級(jí)電容儲(chǔ)能系統(tǒng)進(jìn)行了拓?fù)溥x擇和電氣參數(shù)的設(shè)計(jì),確定了利用雙向DC-DC變換器控制超級(jí)電容器組充放電的主電路形式。 超級(jí)電容儲(chǔ)能系統(tǒng)的控制策略是本文的研究重點(diǎn),采用一種牽引網(wǎng)電壓外環(huán)、超級(jí)電容電流內(nèi)環(huán)的雙環(huán)串級(jí)控制策略,分別在buck和boost兩種模式下利用狀態(tài)空間平均法完成了系統(tǒng)建模,得到了各部分的傳遞函數(shù)；將設(shè)計(jì)的雙向DC-DC變換器及超級(jí)電容器組參數(shù)帶入傳遞函數(shù)完成控制系統(tǒng)的建模,利用復(fù)頻域bode圖響應(yīng)法對(duì)電流內(nèi)環(huán)和電壓外環(huán)的控制效果進(jìn)行了分析,并探討了補(bǔ)償系數(shù)和電路不同工作狀態(tài)對(duì)控制性能的影響。 在Matlab仿真平臺(tái)上完成了對(duì)超級(jí)電容儲(chǔ)能系統(tǒng)控制策略和工作模式的仿真,仿真結(jié)果驗(yàn)證了控制器設(shè)計(jì)和分析的準(zhǔn)確性,以及主電路和控制電路之間良好配合；在實(shí)驗(yàn)室搭建了城市軌道交通車輛運(yùn)行工況模擬平臺(tái)和200kW功率等級(jí)的超級(jí)電容儲(chǔ)能系統(tǒng),通過平臺(tái)之間的聯(lián)調(diào)驗(yàn)證了控制策略的穩(wěn)定性和可靠性,兩個(gè)車輛運(yùn)行工況循環(huán)的對(duì)比說明了超級(jí)電容儲(chǔ)能系統(tǒng)在吸收再生制動(dòng)能量和穩(wěn)定牽引網(wǎng)電壓方面的作用。
[Abstract]:Absrtact: regenerative failure of vehicles in urban rail transit is an important cause of energy waste and brake wear. The residual regenerative braking energy can be absorbed effectively by super capacitor energy storage system. The energy is released in the course of traction so as to save energy, stabilize voltage and prevent regeneration failure. Firstly, based on the universal equivalent circuit model of super capacitor and the actual situation of urban rail transit, a simplified equivalent circuit model of supercapacitor bank is obtained, and the temperature of supercapacitor bank is given. The characteristics of frequency and voltage are studied. Then the topology selection and the design of electrical parameters of the super capacitor energy storage system are carried out, and the main circuit form of using bidirectional DC-DC converter to control the charge and discharge of supercapacitor banks is determined. The control strategy of the super capacitor energy storage system is the focus of this paper. A double loop cascade control strategy of the outer loop of the traction grid voltage and the inner loop of the super capacitor current is adopted. The state space averaging method is used to model the system in buck and boost, respectively, and the transfer function of each part is obtained. The parameters of the designed bi-directional DC-DC converter and supercapacitor bank are brought into the transfer function to complete the modeling of the control system. The control effect of current inner loop and voltage outer loop is analyzed by bode response method in complex frequency domain, and the effects of compensation coefficient and different working state of circuit on control performance are discussed. The control strategy and working mode of the super capacitor energy storage system are simulated on the Matlab simulation platform. The simulation results verify the accuracy of the controller design and analysis. And good cooperation between main circuit and control circuit; The simulation platform of urban rail transit vehicle operating condition and the super capacitor energy storage system with 200kW power level are built in the laboratory. The stability and reliability of the control strategy are verified by the joint adjustment between the platforms. The comparison of two vehicle operating cycle shows the function of super capacitor energy storage system in absorbing regenerative braking energy and stabilizing traction network voltage.
【學(xué)位授予單位】：北京交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：TM53

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：1410643