混合動(dòng)力動(dòng)車組直流側(cè)穩(wěn)定性研究及能量控制管理.pdf

1、隨著新能源技術(shù)的不斷發(fā)展及混合動(dòng)力汽車的巨大成功，混合動(dòng)力系統(tǒng)在軌道交通領(lǐng)域的應(yīng)用成為熱門的研究方向。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)研究與典型樣車研制”，從混合動(dòng)力系統(tǒng)的電氣穩(wěn)定性和能量穩(wěn)定性兩個(gè)角度出發(fā)，就雙向DC/DC變換器-逆變器級(jí)聯(lián)系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析與優(yōu)化、混合動(dòng)力系統(tǒng)特性及能量管理策略分別開展研究，并通過模型仿真及樣車實(shí)驗(yàn)對(duì)研究成果進(jìn)行驗(yàn)證。
　　作為系統(tǒng)穩(wěn)定性分析的理論基礎(chǔ)，本文首先結(jié)

2、合主電路設(shè)計(jì)需求，選擇雙向Buck/Boost電路作為雙向DC/DC變換器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，根據(jù)開關(guān)元件平均法，分別對(duì)Buck和Boost模式進(jìn)行小信號(hào)建模，得到相應(yīng)的開環(huán)阻抗，并設(shè)計(jì)了電壓外環(huán)電流內(nèi)環(huán)的雙閉環(huán)控制系統(tǒng)，基于閉環(huán)小信號(hào)系統(tǒng)框圖，推導(dǎo)閉環(huán)阻抗表達(dá)式。
　　隨后引入了級(jí)聯(lián)系統(tǒng)穩(wěn)定性分析的阻抗比判據(jù)，基于阻抗波特圖和阻抗比的奈奎斯特曲線，驗(yàn)證了列車全速度范圍內(nèi)雙向DC/DC-逆變器級(jí)聯(lián)系統(tǒng)的開環(huán)穩(wěn)定性，定性分析了逆變器負(fù)載的負(fù)

3、阻抗特性對(duì)穩(wěn)定性的影響，結(jié)合前后級(jí)系統(tǒng)的閉環(huán)輸入輸出阻抗，研究全速度范圍及不同電感電容參數(shù)下直流側(cè)穩(wěn)定性的變化并進(jìn)行仿真驗(yàn)證，以此為依據(jù)，提出了基于虛擬電容的穩(wěn)定性改善措施。
　　接下來，通過牽引計(jì)算分析系統(tǒng)能量需求，進(jìn)行了混合動(dòng)力容量配置與關(guān)鍵器件選型，并對(duì)系統(tǒng)的兩大核心組件柴油發(fā)電機(jī)組及動(dòng)力電池組進(jìn)行特性研究，建立了柴油發(fā)電機(jī)組下垂輸出電壓統(tǒng)一表達(dá)式、不同轉(zhuǎn)速功率下的油耗曲線，根據(jù)電池組特性規(guī)劃SOC分區(qū)運(yùn)行圖，作為能量管理的