混合動(dòng)力動(dòng)車組動(dòng)力系統(tǒng)能量流控制策略研究.pdf

1、車載儲(chǔ)能系統(tǒng)和混合動(dòng)力系統(tǒng)在鐵道車輛上的應(yīng)用是軌道交通領(lǐng)域一個(gè)新的重要的研究方向。本文依托“十二五”國(guó)家科技支撐計(jì)劃重點(diǎn)項(xiàng)目—“混合動(dòng)力動(dòng)車組關(guān)鍵技術(shù)研究及典型樣車研制”以及“十二五”國(guó)家科技支撐計(jì)劃重點(diǎn)項(xiàng)目—“軌道交通列車節(jié)能關(guān)鍵技術(shù)及工程應(yīng)用示范”，圍繞混合動(dòng)力系統(tǒng)、大容量?jī)?chǔ)能系統(tǒng)、雙向DC/DC變換器以及系統(tǒng)能量流控制和管理策略分別展開研究，并通過大量的模型仿真以及地面、樣車實(shí)驗(yàn)對(duì)研究成果進(jìn)行了驗(yàn)證。
　　為了實(shí)現(xiàn)混合動(dòng)力系

2、統(tǒng)在鐵道車輛上的應(yīng)用，本文在總結(jié)國(guó)外先進(jìn)應(yīng)用成果，結(jié)合作者所屬研究團(tuán)隊(duì)既有的一些成果的基礎(chǔ)上，首先進(jìn)行了混合動(dòng)力系統(tǒng)容量配置研究，通過進(jìn)行列車牽引-惰行-制動(dòng)過程中的牽引計(jì)算，完成了對(duì)混合動(dòng)力系統(tǒng)的容量匹配與關(guān)鍵部件選型，并對(duì)所選的鈦酸鋰電池進(jìn)行了特性研究。
　　研究過程中分別對(duì)系統(tǒng)兩大核心組件柴油發(fā)電機(jī)組與雙向DC/DC變換器進(jìn)行了特性研究與仿真建模。分析了柴油發(fā)電機(jī)組機(jī)械部分（柴油機(jī)及其轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)系統(tǒng)）及電氣部分（永磁同步發(fā)電機(jī)

3、）的數(shù)學(xué)模型，并據(jù)此建立了仿真模型。進(jìn)行了柴油發(fā)電機(jī)組地面實(shí)驗(yàn)并與仿真結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比驗(yàn)證了柴油發(fā)電機(jī)組模型的準(zhǔn)確性。
　　隨后研究了大功率雙向DC/DC變換器的工作原理與拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，選擇了易于集成的雙向Buck-Boost變換器作為系統(tǒng)拓?fù)洌芯苛穗p向DC/DC變換器的控制方法，設(shè)計(jì)了基于電壓外環(huán)電流內(nèi)環(huán)的負(fù)載預(yù)測(cè)控制系統(tǒng)，以適應(yīng)混合動(dòng)車組動(dòng)力系統(tǒng)負(fù)載不斷變化的特點(diǎn)，提高系統(tǒng)在運(yùn)行過程中的動(dòng)態(tài)性能，并進(jìn)行了仿真和地面實(shí)驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證。<

4、br>　　針對(duì)混合動(dòng)力動(dòng)車組復(fù)雜的運(yùn)行工況，本文著重研究了混合動(dòng)力系統(tǒng)能量流控制策略，設(shè)計(jì)了基于永磁同步發(fā)電機(jī)自然下垂特性的系統(tǒng)控制及配合策略，實(shí)現(xiàn)了通過調(diào)節(jié)中間直流環(huán)節(jié)電壓對(duì)混合動(dòng)力系統(tǒng)內(nèi)部能量流進(jìn)行主動(dòng)的流量與流向控制，并設(shè)計(jì)了混合動(dòng)力動(dòng)車組在動(dòng)力系統(tǒng)在各工況下的能量管理策略與輸出功率受限條件下的減功運(yùn)行策略以保證混合動(dòng)力動(dòng)車組在其復(fù)雜的運(yùn)行工況下的穩(wěn)定運(yùn)行。研究過程中進(jìn)行了地面模擬實(shí)驗(yàn)和樣車實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明能量流控制策略基本滿足