• 周四. 9月 19th, 2024

杨&林 LAB

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基于车地一体化的轨道交通新能源牵引控制技术研究

研究内容:

针对轨道交通车辆,研制基于车地一体化的轨道交通新能源牵引能量控制技术,达到降低牵引能耗和充分利用再生制动能量的目的。具体研究内容包括车地一体化控制技术研究、超级电容与电池混合储能系统容量配置优化及能量管理系统研究、车载储能与永磁同步电机的一体化牵引能量控制研究等部分。

(1)车地一体化控制技术研究

基于车地通信技术,研制轨道交通车辆的车地一体化控制系统。对于地面储能系统,再生能量回收效果受到列车制动特性、空载电压、发车间隔等多维因素的影响,因此研究根据列车运行状态进行控制策略在线调整的方法,优化储能系统的节能、稳压效果;对于现代有轨电车车载储能系统,通过实时获取运行路况、交通信号灯等相关信息,进行车载能量管理系统优化。

(2)超级电容与电池混合储能系统容量配置优化与能量能管理系统

对于混合储能系统的容量配置问题,首先应根据线路、列车参数及列车运行图,进行牵引计算,分析得到车载和地面混合储能装置对能量和功率需求的边界条件;然后以储能系统成本、寿命为优化目标,进行容量配置的优化研究。

(3)超级电容与电池混合储能系统能量管理系统分为能量状态管理、实时功率分配和DC/DC变换器控制三个层级。能量状态管理层级对电池和超级电容的SOC状态进行管理,控制在合理范围内,;实时功率分配层级根据功率需求和SOC状态信息进行电池和超级电容间功率比例的实时调整;DC/DC变换器控制层级对电池与超级电容侧的DC/DC进行控制,使电池和超级电容的实际功率跟踪功率分配层级的指令。分别对三个层级进行研究和功能结合,实现对储能系统的良好控制,达到满足车辆实时功率需求、最大限度延长储能系统寿命和回收再生制动能量的效果。

(4)车载储能与牵引电机的一体化牵引能量控制

车载储能与永磁同步电机的一体化牵引能量控制的研究包括传动系统牵引/制动模式与车载储能的匹配、DC-DC变流器、牵引逆变器及永磁同步电机的综合效率优化控制技术和兼顾开关损耗、谐波电流分布以及弱磁区间,提出合理的牵引逆变器混合脉宽调制配置方式三个方面。

研究成果:

1)提出基于列车运行状态的地面式储能系统在线优化控制策略,并在地铁八通线现场实验中得到验证。

2)在车载超级电容+电池混合储能系统研究方面取得的成果主要有:

编写容量配置优化软件;

提出基于V2I通信的车地系统优化。

3)多列车运行控制优化方法

4)在牵引传动系统节能方面:研发SiC辅助逆变器及永磁同步电机牵引传动系统