本文關(guān)鍵詞：基于超級(jí)電容的現(xiàn)代有軌電車充電裝置的設(shè)計(jì)

  更多相關(guān)文章： 超級(jí)電容器 有軌電車 DC/DC變流器 充電裝置 恒流充電 恒壓充電

【摘要】：超級(jí)電容器作為新興的儲(chǔ)能元件,由于其電容量極大,功率密度高,能夠?qū)崿F(xiàn)快速大電流充電,以及充電無記憶效應(yīng),越來越受到市場的青睞,此外,超級(jí)電容器還具有容量配置靈活、易于實(shí)現(xiàn)模塊化設(shè)計(jì)、循環(huán)使用壽命長、工作溫度范圍寬、環(huán)境友好、免維護(hù)的優(yōu)點(diǎn),這些優(yōu)點(diǎn)特性使其能夠跟適于苛刻的工作環(huán)境。近幾年來,隨著碳納米技術(shù)的不斷發(fā)展更新,超級(jí)電容器的制造成本大幅的降低,而其功率密度和能量密度卻得到大幅的提升,這些都將進(jìn)一步拓展并加快超級(jí)電容器在新型電力儲(chǔ)能方面的應(yīng)用,其應(yīng)用的場景也越來越廣闊。將超級(jí)電容器應(yīng)用于城市軌道交通系統(tǒng)中,在國外早有先例,但在國內(nèi),才剛剛起步,超級(jí)電容器應(yīng)用于城市軌道交通中有兩種工作方式,一種是將超級(jí)電容器儲(chǔ)能模塊串聯(lián)在城市軌道交通系統(tǒng)的接觸網(wǎng)中,吸收列車制動(dòng)時(shí)的能量,避免浪費(fèi),在接觸網(wǎng)電壓有跌落時(shí),釋放出能量,保證接觸網(wǎng)電壓的穩(wěn)定,起到“削峰填谷”的作用,這種工作模式稱為地面式,另一種是將超級(jí)電容儲(chǔ)能模塊直接放在列車上,利用超級(jí)電容充電快速的特點(diǎn),在列車進(jìn)站�？�,乘客上下車的短時(shí)間內(nèi)為超級(jí)電容器模塊充滿電,這種工作模式?jīng)]有接觸網(wǎng),只在每一站建有充電裝置,這種工作模式又被稱為車載式。本文將針對(duì)武漢T1線車載超級(jí)電容有軌電車,設(shè)計(jì)一套為車載超級(jí)電容儲(chǔ)能模塊充電的裝置,并仿真驗(yàn)證其可行性。本文首先構(gòu)建了超級(jí)電容器單體模型,并仿真驗(yàn)證了其性能,無論是哪一種工作方式,超級(jí)電容單體由于其最大電壓以及能量密度都比較小,都不足以滿足工作需求,因此需要將超級(jí)電容器單體串并聯(lián)以達(dá)到能量和電壓等級(jí)要求,本文給出了計(jì)算超級(jí)電容陣列的功率約束法和能量約束法,并根據(jù)計(jì)算兩種方法,求得了超級(jí)電容單體的數(shù)量和串并聯(lián)方式。此外對(duì)超級(jí)電容儲(chǔ)能裝置充電,需要相應(yīng)的DC/DC變流裝置以根據(jù)相應(yīng)的超級(jí)電容儲(chǔ)能裝置環(huán)境和工況靈活地選擇恒流充電模式,恒壓充電模式以及恒功率充電模式,本文比較和分析了地面式和車載式兩種工作方式下的DC/DC變流裝置的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)以及工作原理,對(duì)現(xiàn)代有軌電車的單級(jí)DC/DC充電電路的儲(chǔ)能電感和濾波電容進(jìn)行計(jì)算選型,并仿真驗(yàn)證,此外,為了滿足充電裝置在工作中能根據(jù)不同工況選擇不同的充電模式,筆者建立了Buck充電電路的數(shù)學(xué)模型,并求得了充電過程中的狀態(tài)方程,得到了傳遞函數(shù),并給出了電流內(nèi)環(huán),電壓外環(huán)的控制策略。最后,介紹了成套有軌電車充電裝置的構(gòu)成,工作原理以及操作邏輯,并搭建了成套充電裝置的模型,并仿真計(jì)算,得到了充電過程中超級(jí)電容器儲(chǔ)能模塊兩端電壓和充電電流的波形圖,通過與樣機(jī)的實(shí)際波形對(duì)比分析,達(dá)到了預(yù)期的設(shè)計(jì)要求,另外本文也給出了交流側(cè)和直流側(cè)相應(yīng)故障的保護(hù)措施。
【關(guān)鍵詞】：超級(jí)電容器 有軌電車 DC/DC變流器 充電裝置 恒流充電 恒壓充電
【學(xué)位授予單位】：中國艦船研究院
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：U482.1;TM53
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-11
• 第一章 緒論11-14
• 1.1 課題研究背景及意義11
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-12
• 1.3 本文主要工作12-14
• 第二章 有軌電車供電模式介紹14-18
• 2.1 有軌電車供電系統(tǒng)概述14-15
• 2.2 有軌電車整流機(jī)組結(jié)構(gòu)15-17
• 2.2.1 十二脈整流和二十四脈整流分析15-16
• 2.2.2 儲(chǔ)能式有軌電車整流機(jī)組的幾種結(jié)構(gòu)16-17
• 2.3 本章小結(jié)17-18
• 第三章 超級(jí)電容及充電裝置分析18-30
• 3.1 超級(jí)電容器概述18-24
• 3.1.1 超級(jí)電容的性能分析19-21
• 3.1.2 超級(jí)電容的模型21-24
• 3.2 DC/DC變流器介紹24-28
• 3.2.1 有軌電車充電站概述及模型26-27
• 3.2.2 超級(jí)電容充電模式淺述27-28
• 3.3 本章小結(jié)28-30
• 第四章 有軌電車充電方案設(shè)計(jì)30-48
• 4.1 系統(tǒng)主回路30-31
• 4.2 24脈整流機(jī)組建模仿真31-32
• 4.3 Buck充電電路模塊的參數(shù)設(shè)計(jì)與仿真32-35
• 4.3.1 儲(chǔ)能電感參數(shù)的設(shè)計(jì)32-33
• 4.3.2 濾波電容參數(shù)設(shè)計(jì)33-34
• 4.3.3 Buck充電模塊主要參數(shù)的仿真驗(yàn)證34-35
• 4.4 超級(jí)電容器充電特性分析35-42
• 4.4.1 超級(jí)電容模塊容量配置35-38
• 4.4.2 超級(jí)電容器儲(chǔ)能模塊充電仿真分析38-42
• 4.5 Buck充電電路控制策略研究42-47
• 4.5.1 Buck充電電路數(shù)學(xué)模型42-44
• 4.5.2 Buck充電電路控制模型44
• 4.5.3 Buck充電電路控制策略44-47
• 4.6 本章小結(jié)47-48
• 第五章 有軌電車充電裝置建模仿真與實(shí)現(xiàn)48-58
• 5.1 成套充電裝置的結(jié)構(gòu)48-50
• 5.2 充電裝置充電模型的搭建與仿真50-55
• 5.2.1 成套充電裝置構(gòu)成50-51
• 5.2.2 成套充電裝置的建模與仿真計(jì)算51-55
• 5.3 充電裝置的實(shí)現(xiàn)與驗(yàn)證55-57
• 5.4 本章小結(jié)57-58
• 第六章 總結(jié)與展望58-60
• 6.1 全文工作總結(jié)58
• 6.2 展望58-60
• 致謝60-61
• 參考文獻(xiàn)61-64
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文64

【相似文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：897784