电解电容在轨道交通车辆中的应用及其寿命计算

针对某轨道交通线路中牵引系统频繁出现电解电容鼓包、失效的现象,阐述了电解电容对驱动电路寿命的影响。在对牵引系统中驱动电路的试验分析和电解电容理论计算的基础上,提出对电解电容选型和系统设计优化方案,以有效提升轨道交通系统的可靠性。

基于超级电容储能的城轨供电系统效能提升

城市轨道交通具有站间距离短、行车密度高等特点,列车在运营过程中会频繁地启动和制动,产生可观的制动能量。本文针对制动能量的再生利用效率提升问题,提出了一种基于超级电容储能装置和全线规划布置的超级电容地面储能系统,对其系统节能能力、牵引网稳压能力进行研究。首先,针对超级电容储能装置从单体级、模组级到系统级进行了设计;接着,以实际线路为例,从变电所输出功率、直流侧电压以及系统运营总能耗3个方面在MATLAB/Simulink平台上进行节能仿真。仿真结果表明,超级电容地面储能系统能够有效地降低城市轨道交通系统运营能耗,节能率可达12.78%,同时稳压效果明显,电压波动幅度由290 V减小至190 V,提升了牵引供电系统的供电安全性。

轨道交通用电容器预期寿命与应用的探讨

轨道交通用电力电子电容器体积小、设计场强高、预期寿命长,应用工况复杂、环境恶劣。为保障车辆安全可靠运行,对原型电容器进行了长时加速老化试验并推演其预期寿命,对运行480万公里后的电容器参数实测数据进行了研究分析。通过研究证实轨道交通用电力电子电容器安全可靠,寿命长,并论证了进一步提升维修间隔的可能性。

超级电容储能装置容量配置影响因素分析

在城轨交通系统中加入超级电容储能装置,可有效抑制列车的再生制动失效问题。为模拟加入储能装置后城轨供电网络的能量流动情况,从全局、动态的角度搭建地面式超级电容储能系统仿真平台,针对国内某地铁线路进行仿真分析,探讨发车间隔、上下行发车时间差以及超级电容控制特性对容量配置结果的影响,并最终确定一套较为合理的容量配置方案。

城市轨道交通用超级电容器组等效电路模型研究

针对城市轨道交通的实际工况,从超级电容通用等效电路中简化出了可准确描述超级电容器组电压、电流、功率和储存能量等电气特性的带可变电容的一阶RC模型;利用试验测定的方式对超级电容器组进行了参数识别。对超级电容器组简化等效电路模型进行了频域分析,并结合城轨实际应用研究了超级电容器组的工作特性。仿真和试验结果验证了超级电容简化模型的精确性。

车载超级电容储能系统和逆变回馈系统协调控制

地铁站间距离较短,机车频繁的启动和制动,造成直流牵引网波动过大和产生大量再生制动能量。针对这一问题,采用了一种双向DC-DC控制的超级电容储能系统和逆变回馈系统进行协调控制,从而稳定直流牵引网电压和有效利用再生制动能量。制定了双向DC-DC变换器的电压外环、电流内环的双PI控制策略,逆变并网系统采用空间矢量控制策略。搭建了车载超级电容储能系统和逆变回馈系统的仿真模型,仿真结果验证了超级电容储能系统吸收再生制动能量,有效地抑制牵引网电压,逆变并网系统能够消耗一部分升高的牵引网电压,减少超级电容体积。

储能型再生制动能量并网技术的研究

目前城市轨道交通再生制动能量大部分由电阻消耗,利用率较低。设计了储能型再生制动能量并网系统,研究了再生制动能量在并网系统与储能系统之间的分配关系。阐述了系统的组成及设计方法,给出储能优先和并网优先2种控制策略,并通过仿真进行对比分析。仿真结果验证了储能优先策略可行、有效,能够减小再生制动功率对交流电网的冲击,实现再生制动能量的循环利用。分别建立了逆变回馈系统和储能系统的试验模拟装置,通过试验结果验证了控制策略的可行、有效。

基于节能稳压的地面式超级电容储能系统容量配置优化研究

在城市轨道交通中应用超级电容可以实现城轨交通的进一步节能,并有效降低列车发生再生失效的概率。本文结合城轨牵引供电网特点提出供电网的节能稳压评估函数,建立适用于城轨交通的地面式超级电容储能系统仿真平台。以某地铁线路为例,分析在不同发车间隔下,超级电容的设置位置及储能量选取对城轨交通节能效率及稳压效果的影响。仿真结果表明,相比于全线每座牵引变电所均设置超级电容,隔多站设置大容量超级电容是更合理的容量配置方案,为超级电容容量配置方案的优化设计提供了参考依据。

基于滤波分配法的混合储能优化控制策略

混合储能系统的城轨列车采用基于阈值控制的电压电流双闭环控制策略时,制动阶段电压外环动态响应速度过慢,并且当列车功率需求减小时储能系统内部会出现能量循环。针对动态响应速度过慢的问题,提出电压外环以空载母线电压为参考的变增益比例控制策略,在列车制动阶段,以空载母线电压为参考值,根据母线电压与空载电压偏移量调整比例增益,抑制制动阶段电压外环超调过大;为抑制储能系统内部能量循环,提出带选择性的滤波分配控制策略,在列车功率需求减小时,使锂离子电池组直接跟踪系统输入功率,进而抑制储能系统内部能量循环,提高储能系统经济性。该文采用广州地铁四号线实际参数,搭建混合储能系统城轨列车仿真平台及实验平台,验证了所提控制策略有效性。结果表明,所提控制策略能有效解决母线电压超调量过大和储能系统内部能量循环问题。

DPICSA优化的城轨交通超级电容FNN控制研究

在城市轨道交通中超级电容储能系统用于吸收列车再生制动能量,以实现节能并抑制直流接触网的电压波动。在超级电容储能系统双闭环控制中,采用遗传算法优化的电压外环PI控制易引起输出振荡,而采用常规模糊控制又存在量化、比例因子整定困难,自适应性差且模糊推理速度慢等缺陷。针对上述问题,提出一种双种群免疫克隆选择算法(DPICSA)优化的城轨列车超级电容模糊神经网络(FNN)控制策略。采用DPICSA综合协调优化主模糊控制器的隶属度函数与量化、比例因子;在此基础上,设计一个模糊参数自校正器对量化、比例因子进行在线调节;采用两个RBF神经网络分别记忆主模糊推理与参数自校正模糊推理,利用神经网络高速并行分布式计算能力,加快模糊推理速度。通过3种不同场景下的仿真实验研究,验证了该策略在抑制网压波动和节能方面均优于遗传算法优化的PI控制和常规模糊控制。

考虑功率-容量约束的城市轨道交通车载超级电容阵列配置方法

基于容量约束配置方法配置的超级电容阵列吸收功率远小于城市轨道交通车辆电制动功率,造成制动能量的浪费。由于超级电容阵列的充电初始电压值对其合理配置影响很大,存在理论上的最优值,因此在分析车辆再生制动电气特性基础上,建立超级电容阵列功率和容量需求数学模型,提出满足制动能量回收电气参数的功率-容量约束配置方法,然后从最低工作电压的角度对该方法中的充电初始电压进行优化,并给出超级电容阵列的优化配置流程。算例分析和仿真验证表明:基于功率-容量约束配置方法配置的超级电容阵列能够满足城轨车辆制动能量回收的需求,节能效果优于容量约束配置方法,且具有较高的节能/质量比。

城市轨道交通车辆储能技术研究

介绍了目前已在国内外城市轨道交通车辆上使用的电池组、飞轮和超级电容等储能技术。从性能和经济性方面对三种储能设备进行了比较,指出超级电容是最为理想的储能方式。通过比较超级电容的车载和地面模式,提出超级电容车载模式是最为经济的储能模式。

轨道交通储能系统控制策略综述

轨道交通储能系统可将列车在进行电气制动时产生的回馈能量储存起来,在列车进行牵引或加速时使用,既能节约能源又能维持母线电压稳定。由于轨道交通储能是一个复杂的过程,如何对其进行合理的控制成为了学者们研究的热点,其控制策略也因储能元件和控制目的不同而不同。根据国内外已取得的研究成果,基于轨道交通储能控制原理,深入分析和归纳总结了各种储能系统控制策略的特点和应用场合,为轨道交通储能系统的深入研究和工程应用提供参考。

城市轨道交通车载超级电容的优化配置方法

从功率、容量及最优的放电深度等方面研究了满足车辆制动能量回收的城市轨道交通车载超级电容理论及优化配置。通过超级电容能量存储配置方法的理论分析,得出电容装置最小的电容总数及电容最优的放电深度的算法。在满足能量存储的条件下应使电容总数最小。算例分析表明,超级电容储能装置的电容设备不仅要考虑功率和容量的要求,还要考虑电容的配置和放电深度。

超级电容与轨道交通融合发展的现状与挑战

超级电容作为储能系统在轨道交通系统的应用成为能源交通融合的变革。在全面整合分析超级电容和轨道交通融合发展的最新研究成果基础上,围绕如何高效利用能源、降低能耗等问题,系统地论述了超级电容在轨道交通领域应用的研究进展。特别针对常规储能、再生制动、热管理系统等方面进行了全面综述,分析了能源交通融合发展进程中存在的问题及挑战,并对其未来的发展指明了方向。

储能技术在地面式再生制动能量吸收和利用装置中的应用

随着超级电容、锂离子电池、飞轮等储能元件技术的飞速发展,储能技术在城市轨道交通中得到日益广泛的应用。针对地面存储式再生制动能量利用装置,首先总结了储能装置可实现的功能,然后介绍储能技术在地面式再生制动能量吸收和利用装置中的应用现状,最后从储能装置的系统设计与评价方法、充放电控制策略、储能装置设计的角度分析了需要进一步深入研发的课题。

基于CAN现场总线城市轨道交通超级电容储能控制系统的研究

本文将基于CAN现场总线的城市轨道交通超级电容储能控制系统进行研究,以期为广大相关人员提供理论帮助和经验借鉴。

超级电容城市轨道列车能量管理系统研究

结合超级电容特性与城市轨道交通列车以其站间距离短频繁加速、启动、制动高负荷大功率运行的特点,给出超级电容等效电路及SOC测量方法,提出超级电容城市轨道列车能量管理方法。利用DC/DC逆变器buck模式与boost模式转换实现车辆总线电压在加速、制动时趋于稳定,能量转移控制过程加入系统通讯故障自处理部分,消弱了高压强电磁环境干扰影响。

超级电容在城市轨道交通系统中的应用

针对当前轨道交通面临的节能重大课题,阐述超级电容的工作原理、技术特点、工作模式及其在国外的应用情况;从技术和经济方面分析,探讨依靠国内力量开展城市轨道交通超级电容应用研究的前景。

再生制动能量电容储能装置组网及协同控制系统

介绍了一种电容储能装置组网及协同控制系统。指出了组网设计原理及协同控制策略,可运用于城市轨道交通再生制动能量电容储能装置。其由电容储能装置控制系统、综合保护装置、环网交换机、站间光纤组成环网。试验证明:通过协同控制可提高整条线路的再生制动能量吸收效率,稳定牵引网压,确保列车制动安全。