有轨电车混合储能系统的能量管理策略与容量优化

现代有轨电车混合储能系统的关键问题在于制定高效科学的能量管理策略,其结果可以实现储能元件之间的合理功率分配,影响各个储能元件的性能。文中提出一种改进的新型能量管理策略,根据有轨电车的实际需求,采用带有能量互补的恒定功率比例能量管理策略,对混合储能系统分配负载功率。以系统总质量最小为目标进行容量优化,用Matlab进行算例仿真分析,结果表明,提出的能量管理策略优化了超级电容的工作状态,减轻了系统的质量,能使混合储能系统提供足够的牵引功率并吸收列车的制动能量,可以满足列车的功率需求。

蓄电池储能式有轨电车运用车数计算方法

[目的]为解决传统运用车数计算方法不适用于蓄电池储能式有轨电车,以及列车运行图铺画过于繁琐的问题,提出一种运用车数计算公式修正方法。[方法]介绍了不受充电影响的传统运用车数计算方法;在此基础上,考虑有轨电车充电过程的影响,提出一种满足运营计划的蓄电池储能式有轨电车运用车数计算方法;提出计算假设,并介绍了各相关参数的计算方法;以某城市蓄电池储能式有轨电车线路的运用车数计算为例,用所提运用车数计算方法对列车上线运行达到续航里程后下线充电的情况进行分析。[结果及结论]将列车运行过程分为高峰前列车集中上线过程、列车线上运行过程、列车集中下线并向线上补充替换列车过程这3个阶段。通过计算所得的运用车数与通过列车运行图铺画的结果误差约为5%,说明所提运用车数计算方法能够满足运营要求并保有一定余量。

基于司机驾驶风格的混合动力有轨电车能量管理策略

以锂离子电池、超级电容为混合动力的有轨电车,其能量管理策略难以适应不同类型司机的驾驶风格。为进一步提高有轨电车的系统能量效率,提出了基于司机驾驶风格的混合动力有轨电车能量管理策略,并构建了混合动力有轨电车功率损耗模型。将司机的驾驶风格分为激进型、标准型和迟钝型三类,利用模糊逻辑算法对三类司机驾驶风格进行识别,引入基于司机驾驶风格的牵引/制动补偿因子,以对有轨电车的牵引/制动功率进行补偿,得到最优的功率分配。最后对基于司机驾驶风格的能量管理策略进行仿真分析,评估其节能效果。仿真结果表明:相较于常规的逻辑门限控制能量管理策略,基于司机驾驶风格的能量管理策略可使系统能量损耗降低4.81%。

氢燃料电池有轨电车混合供电系统设计

本文结合实际分析了氢燃料电池有轨电车对供电系统的要求。根据有轨电车在不同工况下的功率需求,氢燃料电池的工作特性以及锂电池、超级电容器的储能特性,设计了一种由氢燃料电池、锂电池及超级电容器组成的混合供电系统。本文对该供电系统的具体电路进行了设计,以实际有轨电车功率需求为基础,确定了各供电单元的主要技术参数,同时设计了该混合供电系统中每个供电单元的具体运行模式、控制策略以及保护措施,满足了氢燃料电池有轨电车供电系统的技术要求。

五模块有轨电车牵引性能研究

当五模块车辆的启动轮缘牵引力越大,启动加速度就越大。但是当车辆发挥的牵引力过大时,储能电源就会有超温的风险,同时车辆运行过程中将会出现空转滑行的问题。故进行五模块有轨电车牵引性能的理论计算,结合试验研究与仿真,以充分平衡牵引性能、储能超温、空转滑行三者间的相互影响,选择满足车辆技术要求的最优牵引特性。

100%低地板现代有轨电车车载超级电容储能系统配置设计

目的:为提升基于超级电容储能的现代有轨电车储能系统配置设计能力和车辆运营现场应用的时效性和经济型,需对有轨电车超级电容储能系统的容量配置、充放电策略和故障判断等关键技术进行深入研究。方法:结合实际商业运营线路特征,通过牵引计算与超级电容能量仿真计算,给出超级电容容量最优配置方法,并依据超级电容容量的配置设计以适应车辆的超容动力总成。根据超级电容储能型现代有轨电车车载储能系统到站充电的及时性需求和超级电容的大电流快速补电能力设计了超级电容的充放电策略,并基于此充电策略在充电过程中进行超级电容故障的判断。通过仿真进行剩余电量的校核,验证储能式有轨电车动力性能要求和充电的时效性和冗余能力。结果及结论:基于超级电容的高功率密度和高强度电流能力的优势,对超级电容容量进行合理配置,通过线路能量仿真与实际运营结果相互验证,证明了以超级电容为储能载体的无网供电系统方案,完全能满足全线路无接触网有轨电车的动力性能和能量需求。

智轨电车氢能源混合动力系统及其控制策略

随着智能轨道快运系统在国内外的广泛运行,为了满足各种场景对智轨电车动力系统的不同需求以及不同运营模式对其续航能力的要求,针对不同的能量源特性和智轨电车的工况特性,文章提出了一套基于燃料电池和磷酸铁锂动力电池的混合动力系统。该系统将氢燃料电池作为车载主能量源,利用磷酸铁锂动力电池功率快速响应的特性,为车辆长续航提供能源保证;采用冗余的燃料电池能量系统架构,在不增加智轨电车顶部空间体积的前提下,满足整车的功率需求并极大增加了车辆的续航能力。针对混合动力系统的能量输出形式并结合智轨电车实际工况的特点,文章提出了一套适合智轨电车行驶工况的能量管理策略,以保证车辆在各种工况下平稳运行并使动力电池的荷电状态(SOC)控制在目标范围内。实车试验结果显示,该系统及其能量管理策略能够满足氢能智轨电车的设计要求,车辆续航里程在300 km以上,而以往的智轨电车续航里程为70 km,这表明,该控制策略能够在满足智轨电车不同工况需求的前提下提高车辆续航能力,并提升了智轨电车应对不同运营场景的能力。

基于超级电容有轨电车的充电装置控制研究

超级电容快速储能技术在短时大功率应用中有较好的技术经济性,非常适用于新型有轨电车储能。针对有轨电车充电装置整流器采用传统多脉波整流技术导致的整流器输入侧交流电压畸变、交流电流谐波含量高,直流母线电压纹波大,功率因数不可控等问题,提出采用脉宽调制(PWM)整流方式。该整流方式具有功率因数高,谐波含量低等优点,采用电压-电流双闭环与电压前馈相结合的控制策略,来抑制直流母线电压在超级电容接入瞬间引起的波动。通过设计LCL滤波来吸收整流器交流侧的电流谐波,并推导了LCL滤波器的计算公式。系统仿真和实验证实了该控制的有效性。

现代有轨电车储能式供电能耗与配套供电

储能式供电是现代有轨电车的重点技术发展研究方向和热点问题,列车自带储能装置可为车辆提供牵引电源和辅助电源而脱网运行。通过对储能式供电的技术特点、能耗与充电、供电需求的关系的分析研究,对有轨电车储能式供电车辆与供电系统的配合提出思路。

储能式有轨电车不同仿真模型及仿真方法的对比

针对混合储能式有轨电车的设计,计算机仿真是一种缩短研制周期,节约开发成本的有效方法。该文首先分析列车的运行模式及系统结构,并基于能量宏观表示法搭建有轨电车的动态模型,同时通过实测数据验证其准确性。其次,针对有轨电车的不同仿真模型,分别从仿真精度以及仿真时间上进行对比分析,得出列车"准静态"模型的仿真精度高于98%,同时仿真时间比动态模型节省92.6%。最后,针对某一条规划的有轨电车线路,利用不同的仿真方法进行对比分析,得出储能系统配置及控制策略的合理性,以及前向仿真方法在列车故障情况下,计算列车动力性能的优越性。

氢燃料电池有轨电车混合储能系统的节能运行优化

针对燃料电池/超级电容/锂电池混合储能有轨电车能量管理中存在的等效能耗受负载随机性影响较大,无法保证全局功率分配最优的问题,同时为进一步提升燃料经济性,提出一种基于外部能耗的运行优化策略。首先,将负载能量需求分为内部能源燃料电池的实时燃料消耗和外部电源锂电池/超级电容的电能消耗两部分;其次,旨在通过将等效能耗最小化策略的目标函数改写为最大化外部电源出力,以分担燃料电池的高功率负载压力,使其不需要评估等效能耗,从而达到增强对负载变载的鲁棒性,同时最小化实时氢耗的目的;最后,将所提优化策略与等效能耗最小化及状态机和功率解耦策略进行对比分析。结果表明:在整个循环工况中,所提方法相较于等效能耗最小化策略燃料电池氢气消耗降低17.68g,峰值电流降低21.81A;相较于状态机和功率解耦策略氢气消耗降低39.04g,峰值电流降低56.9A,且母线电压偏移范围和各能量源应力均有显著改善。

储能式现代有轨电车概述

文章详细阐述了可实现全线无接触网运行的超级电容100%低地板有轨电车的性能特点,包括总体技术性能,储能电源、受电器、车体、转向架、内装、空调及通风系统、液压制动系统,以及牵引辅助系统、网络控制系统、乘客信息系统、照明系统等主要机械部件和电气部件的特点及性能。

现代有轨电车无接触网供电方案比较分析

现代有轨电车以"中低运量、准快速、低碳、人文、高效"的特点越来越受到国内各级城市的青睐。由于接触网对城市景观,尤其是敏感区域的影响较大,为进一步体现与城市景观的融合,其供电方式逐步由接触网向无接触网发展。无触网供电方案种类很多,且各自的技术特点不尽相同。文章在分析世界上各种无触网供电方案技术特征的基础上,对其进行了综合比较,为有轨电车项目的无触网供电方案的合理选择提供了决策依据。

储能式现代有轨电车制动系统

储能式现代有轨电车由于地板面低,车辆底部安装空间有限,通常采用紧凑性更好的的液压制动系统。文章阐述了储能式现代有轨电车制动系统的组成和功能,对其制动配置方案和功能设计特点进行了分析说明。

储能式现代有轨电车轴重与轮重计算

根据储能式现代有轨电车的结构特性,推导了车辆轴重和轮重计算方法,运用此方法编写相关计算文件并对车辆进行了轴重和轮重计算。分析结果显示,该计算方法合理,便于轴重及轮重的计算,有助于车辆设计过程中的重量指标控制。

储能式现代有轨电车噪声特性分析

对某储能式有轨电车在静止状态、40km／h和60km／h运行速度下进行噪声试验，获得了该车车内以及车外的噪声特性。试验结果表明，静止时车内噪声主要受到空调系统的影响。随着运行速度的增加，轮轨噪声逐渐成为车内的主要噪声源，但牵引电机噪声一直为动车内部主要的噪声源。距离轨道中心7．5m处的车外噪声能量集中在800—2500Hz，峰值位于1000Hz频率段，但未测试到明显的牵引电机噪声。相关分析结果可为储能式现代有轨电车噪声控制和低噪声设计提供参考。

现代有轨电车新型供电方式发展及运用现状

文章介绍了现代有轨电车新型供电方式的种类及其发展和运用现状。首先分析了两种传统轨道交通供电方式对现代有轨电车的适用性,引出现代有轨电车对供电方式新的要求;然后分地面供电和车载储能供电两个大类介绍当前出现的新型供电方式的简单原理及运用发展现状,通过对各种供电方式的比较分析,论述新型供电方式的适用性,并对现代有轨电车供电方式未来的发展趋势进行了展望。

储能式有轨电车运营过程能量优化方法的研究

针对储能式有轨电车运营过程中的能耗问题,提出基于车辆的牵引计算模型,对车辆节能运行模型及操控策略进行研究。利用最快控制、最经济和综合优化等3种速度控制策略对车辆能耗进行仿真,结果表明降低最高限速可有效地降低车辆的运营能耗。

现代有轨电车供电方式的研究与对比

针对超级电容有轨电车的用电特性,研究在不同牵引网络下有轨电车充电装置的主电路,分析其在DC1500V供电电压、AC10kV供电电压以及AC380V供电电压下的充电状况及控制策略。分别从架设专有线路、城市电力需求、供电质量和供电可靠性方面进行对比。研究可知,储能式充电装置能良好适应各种充电环境,对电网容量需求低、具有实用、经济、可靠等优点,能有效促进储能式有轨电车的建设发展。

基于加速时间预测的现代有轨电车储能系统能量管理与容量配置优化研究

电池寿命过短和配置空间有限是现代有轨电车储能系统应用存在的重要问题,给其能量管理策略和容量配置方法的设计带来了挑战。该文首先对影响电池寿命的因素进行了分析,建立了寿命估计模型。针对电池与超级电容混合储能系统,提出了基于加速时间预测的能量管理策略:根据车辆加速时间计算超级电容的实际可用功率,进而决定电池和电容的功率分配。该策略基于有轨电车运行周期性确定加速时间预测窗口,并充分考虑超级电容放电时间。仿真和实验验证了该策略具有充分利用超级电容能量和减弱电池寿命衰减的良好效果。同时,分别基于基本阈值策略和加速时间预测控制策略进行优化容量配置,分析不同控制策略对容量配置结果的影响。结果表明该文的策略通过降低超级电容的配置要求以及延长电池寿命实现了全寿命周期成本的降低。