城市轨道交通供电-牵引-混合储能系统设计与仿真

为了进一步提高城市轨道交通列车再生制动能量的回收与利用效率,通过对系统功能需求分析,设计一种基于分布式地面混合储能城市轨道交通列车牵引供电系统结构,建立供电网络、列车牵引和储能系统模型。同时针对低通滤波方式导致锂电池和超级电容出现大量功率交换的问题,提出带超级电容补偿的阶梯功率分配法,该方法运算量小且实时性强,能够避免混合储能系统内部功率循环。结合所提模型和策略,利用MATLAB/Simulink进行仿真试验,仿真结果表明混合储能系统能量利用效率提高了1.39%,稳压率提高了12.75%,节能率提高了6.72%。

基于改进SAC算法的城轨列车混合储能系统动态功率分配策略

为平抑城轨列车牵引网电压波动,在采用车载超级电容和地面混合储能系统的基础上,提出一种基于强化学习的柔性动作-评价算法(soft actor-critic,SAC)的功率动态分配策略,用于提高直流牵引网节能稳压特性、实现车载超级电容寿命保护。首先建立城轨列车动力学模型,并针对SAC算法在城轨动态功率分配中训练时间长、收敛慢等问题,提出PEC-SAC算法。该算法结合了优先级经验回放、强调最近经验和余弦退火算法,通过增加最近经验的采样概率和动态调整学习率,提高了训练效率和收敛速度。根据目标设置状态空间、动作空间及奖励函数,使列车在与仿真环境交互中学习到混合储能系统最优能量控制策略。通过MATLAB/Simulink与Python联合搭建仿真平台,仿真结果表明,与SAC算法相比该方法稳压提高了0.36%,能耗降低了4.52%。

燃料电池混合动力列车建模与运行控制研究

为提高燃料电池混合动力列车的燃料经济性,实现混合动力系统功率的合理分配,对以燃料电池、超级电容和动力电池为动力源的混合动力轻轨列车进行研究。通过分析混合动力系统结构,建立各动力源模型和基于列车自动运行(ATO)模式的系统仿真模型。在保证列车动力性能和燃料电池平稳运行的前提下,以合理分配功率为目标,提出一种基于10个工作模式的能量管理策略,以供能量管理系统根据需求进行选择。仿真结果表明:燃料电池在其高效运行区域内平稳工作,建立的系统模型满足列车运行仿真的需求;相比燃料电池两档式工作策略,所提出的能量管理策略耗氢量减少约17.4%;相比动力电池优先回收制动能量策略,回收的再生制动能量增加约8%。

燃料电池电动汽车能量管理系统研究

提出多能源燃料电池加镍氢电池及超级电容燃料电池电动汽车混合动力系统的方案,并设计了动力系统结构。通过比较车载3种能源,给出了动力总成控制系统结构,重点对能量管理系统进行优化,采取燃料电池发动机输出功率预测控制策略,减少了其输出功率的频繁波动。仿真结果证明能量管理策略可行。

混合动力列车电源系统控制策略

为了实现混合动力列车的计算仿真,建立混合电源系统模型,并提出一种混合电源系统控制策略.在此基础上,通过对混合电源系统与列车纵向动力学系统的耦合分析,给出了基于该电源系统控制策略的列车运行目标速度曲线计算算法.利用MATLAB/Simulink对系统建模,对列车在某线路上的运行过程进行了仿真.仿真结果表明,系统控制策略能够满足列车的运行性能,列车自动控制(ATC)系统能够精确的控制列车跟踪计算的目标速度曲线运行,混合电源回收了41%的再生制动能量,控制策略和目标速度曲线计算算法达到了设计目标.

混合动力装甲车辆能量管理策略实时仿真

为解决混合动力装甲车辆多动力源输出优化匹配难题,针对一种具有3个动力源的混合动力系统中各动力源的输出特性和驱动电机功率需求特点,制定了具有双层结构的能量管理策略:顶层的系统功率分配策略完成负载功率估计及其在各动力源间的分配;底层的部件级控制策略实现发动机-发电机组和动力电池的优化控制。通过构建一种分布式硬件在环仿真平台对能量管理策略进行仿真验证。结果表明:混合动力系统能够很好地满足负载功率需求,实现了对多个目标的优化控制。

ISG系统动力部件参数设计及仿真

分析了ISG混合动力系统的结构特点和基本功能要求。在此基础上对ISG混合动力汽车动力传动系中发动机功率、电动机以及蓄电池各项参数的选择依据进行了研究;通过计算实例,在Advisor仿真软件平台上对选择的参数进行仿真,并与传统燃油汽车的仿真结果进行比较,最后证明了所选参数的合理性。

电动汽车动力总成系统控制器局域网(CAN)总线通信协议

给出制定控制器局域网(Controller area network,CAN)总线通信协议应遵循的基本原则。结合电动汽车的控制结构特点,设计混合动力、纯电动、燃料电池等三种类型电动汽车动力总成系统推荐的网络拓扑结构。针对目前电动汽车应用层协议的不统一现状,在SAE J1939的基础上,制定同时适用于三种类型电动汽车动力总成系统的CAN总线通用协议,并与传统内燃机汽车的通信协议兼容。该通用协议综合考虑了三类电动汽车的拓扑结构以及控制所需参数,并充分利用CAN通信的优势,对电动汽车各节点源地址分配、输出参数以及参数组定义等都做出明确的规定。在总线波特率为500kb/s时,协议的有效性分别在CANoe软件和自主开发的网络在环平台中得到验证,通信性能满足控制的实时性要求。

插电式混合动力汽车动力系统总体设计

插电式混合动力已成为新能源车型发展的主流。文章以一款中级前置前驱插电式混合动力轿车为例,给出了动力总成总体设计方法,对行星轮机构、电控离合器及单向离合器等几种动力总成复合装置方案进行了对比,针对所选定的结构方案分析了相应整车工作模式,对动力系统性能进行了仿真,确定了动力系统总体方案。

混合型燃料电池汽车动力系统零下冷启动仿真

燃料电池汽车在零下冷起动仍然是制约燃料电池汽车商业化的技术难点问题。研究了能量混合型燃料电池汽车动力系统的零下冷起动电堆的温升过程。依据动力蓄电池、燃料电池的电化学特性、热动力学特性,以及燃料电池辅助系统特性,建立了电电混合型燃料电池汽车动力系统零下冷起动过程的仿真模型;利用MATLAB/Simulink作为仿真工具,研究不同加热功率对电堆温升过程中能量消耗与动力电池状态变化的影响,为动力系统配置和能耗优化控制提供了依据。

基于ANFIS和减法聚类的动力电池放电峰值功率预测

动力电池的短时峰值功率预测对于实际使用来说至关重要。本文采用基于一阶Sugeno模糊推理系统的自适应神经模糊推理系统(ANFIS)模型估计放电峰值功率。选取温度、SOC和欧姆内阻为模型输入量,10s脉冲放电峰值功率为输出变量。基于实测和曲线拟合相结合的方法得到训练数据组,采用305组数据组模型进行训练,采用网格生成法和减法聚类法分别生成模糊集合,并采用单一BP神经网络方法和混合训练方法分别进行模型训练。发现采用减法聚类法生成模糊结构,能大幅减少模糊规则的数目,并提高收敛速度,在满足预测准确度的前提下降低了模型的复杂程度;采用混合训练方法进行网络学习能够加强模型的收敛能力并克服单一BP算法的局部最优问题,准确度更高。最后,采用125组数据组模型进行验证,预测误差在10%以内,基于ANFIS的模型能够很好地估计电池的脉冲峰值功率。

混合动力列车运行仿真系统开发与实现

为研究一类带有车载储能系统的新型城市轨道交通用混合动力列车,模拟列车在设定线路上的运行状态,开发混合动力列车运行仿真系统。根据混合动力列车运行特征,以及各模块间相互独立、视图数据相互分离的设计思想,对仿真系统进行架构设计及功能模块划分,然后详细阐述关键模块及算法的实现方法,包括列车牵引解算、能量管理策略和车载储能解算。最后基于MFC框架进行开发实现,并通过仿真实例验证系统的有效性。

可移动式风光互补发电实验实训系统设计与研究

设计了可移动式风光互补发电实验实训系统,分析了该系统的机械结构、供电线路、控制线路及实验效果。该系统的光伏发电模块的年发电量约为每年345.5kWh,风力发电模块的年发电量约为每年466.8kWh,总发电量为812.3kWh。系统具备可开发性,配备了光敏传感器、风速传感器,可以基于信号处理板和触摸屏自行开发风光互补控制方式,进行系统设计方面的实验实训。系统具备可移动性,可以依靠模拟光源模块、模拟风源模块、量角器、调节支架在室内室外进行模拟实际环境风光互补发电系统的实验实训。

混合双动力动车组旅客信息系统的开发及应用

阐述了混合双动力动车组旅客信息系统的组成、主要功能,介绍了车载无线网络及列车视频监控系统开发的背景及应用情况,并对未来的发展提出了构想。

电传动装甲车辆混合动力系统功率流控制策略

针对一种串联式电传动装甲车辆混合动力系统,制定了多算法联合的多动力源系统功率流控制策略,由不同的控制算法实现不同的控制目标。利用小波变换算法分离负载需求功率中的高频分量和低频分量,分别分配给超级电容和具有较低输出截止频率的动力源,实现负载频率特性与动力源输出特性相匹配。采用模糊控制算法实现了电池的荷电状态工作范围的优化控制,设计了基于系统效率最优的负载需求功率低频分量的二次分配策略,实现了负载需求功率低频分量在发动机-发电机组和电池间分流时的系统瞬时效率最优控制。仿真分析和实车试验结果表明:所设计的功率流控制算法实现了对多动力源系统的多目标优化控制,达到了预期的控制目标,可应用于电传动装甲车辆混合动力系统的功率流控制。

氢燃料电池列车能量管理策略研究综述

在全球持续变暖以及整个交通领域需要快速、持续脱碳的背景下,使用清洁、节能的交通工具将成为未来的发展趋势。氢燃料电池列车因为性能优良、无污染、噪声小等对环境友好的特点而受到了广泛关注。由于氢燃料电池存在输出特性偏软、寿命较低、无法进行能量回收等问题,单独使用燃料电池作为动力源无法满足列车运行过程中的复杂工况,因此,目前的氢燃料电池列车普遍采用燃料电池与辅助电源(超级电容、锂离子电池等)以串联或者并联的方式联合为动力系统供电。能量管理策略的研究是燃料电池动力系统的关键内容之一,文章梳理了氢燃料电池混合动力系统的能量管理策略(包括基于规则的方法、基于优化的方法等)及其实现流程,同时整理并总结了国内外氢燃料电池列车上使用的能量管理策略,并在这些策略基础上探究了基于频率解耦、强化学习等方法实现能量管理的新兴能量管理策略。

一种混合动力汽车动力驱动系统架构及其控制方法研究

为了方便整车总布置,同时提高整车动力系统效率,对动力系统设计了一套布置合理的架构;为了充分发挥混合动力公交车的动力性及经济性优势,让发动机、电机、变速箱、离合器等各部件相互协调工作提高整车行驶安全性,同时又兼顾保护电池的功能,特开发了一套科学合理的控制策略。

基于高频故障信息的混合仿真培训及测试系统研制

利用电力系统中的高频暂态信息,开发了一套可实现电磁暂态高频计算和模拟输出的混合仿真系统。该系统利用电磁暂态仿真软件,搭建了基于电力系统常见故障模型数据库的电磁暂态仿真平台,通过高速输出和功率放大单元模拟输出包含高频暂态信息的电网故障信号。利用此系统可开展基于高频故障信息的设备入网测试和故障分析培训,提高此类设备的入网水平,增强运维人员对设备的监控能力。