基于超級電容的再生制動能量吸收利用技術(shù)研究.pdf

1、隨著世界城市化發(fā)展,城市軌道交通作為大運(yùn)量、高密度的公共交通工具受到了廣泛的關(guān)注。列車在頻繁的啟動、制動過程中產(chǎn)生了可觀的制動能量,對其進(jìn)行合理利用可以節(jié)約能源。根據(jù)能量處理方式的不同,再生制動能量吸收可分為耗能型、饋能型和儲能型三種方案。本文研究基于超級電容儲能方式的城市軌道交通再生制動能量吸收利用技術(shù)。
　　 首先對超級電容儲能陣列進(jìn)行了設(shè)計。介紹了超級電容的工作原理和等效電路,分析了超級電容的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)；針對單體電容額定電

2、壓低的缺點(diǎn)通過串并聯(lián)方式組成了高壓大容量的儲能陣列,并從能量和功率兩個角度對儲能陣列的規(guī)模進(jìn)行了設(shè)計。
　　 超級電容端電壓波動范圍較大,而軌道交通直流供電電網(wǎng)電壓須保持穩(wěn)定,因此需通過雙向DC/DC變換器連接超級電容儲能陣列和直流供電電網(wǎng)。由于采用單個變換器連接存在高壓超級電容組較難選擇和高耐壓IGBT構(gòu)成的直流變換器電磁干擾大等缺點(diǎn),本文采用了4個模塊高壓側(cè)串聯(lián)超級電容側(cè)獨(dú)立組合的模塊化儲能結(jié)構(gòu)來分擔(dān)電壓和功率。
　　

3、 針對標(biāo)準(zhǔn)化模塊中的雙向DC/DC變換器,本文采用基于高壓側(cè)穩(wěn)壓超級電容側(cè)限壓穩(wěn)流控制的多通道并聯(lián)Buck/Boost拓?fù)?通過對控制策略的設(shè)計,實現(xiàn)了能量的雙向自由切換、接觸器閉合時序控制、開機(jī)軟啟動和關(guān)機(jī)軟關(guān)斷、CAN通信傳輸數(shù)據(jù)等功能。通過仿真和實驗驗證了變換器設(shè)計和控制策略的可行性和正確性。
　　 由標(biāo)準(zhǔn)化模塊組成整體再生制動能量吸收利用系統(tǒng)的關(guān)鍵問題是串聯(lián)模塊的均壓控制。本文通過對系統(tǒng)穩(wěn)定性分析強(qiáng)調(diào)了均壓控制的必要性