超级电容在地铁制动能量回收中的应用研究

针对机车启动、制动对直流母线电压的影响,提出一种基于超级电容的储能装置,该装置通过双向DC-DC变换器为列车提供牵引或者吸收再生制动过程的暂态能量,分析了超级电容储能系统充放电控制策略,搭建了一个750V直流电气化铁路仿真平台,仿真结果验证了超级电容储能系统能够维持直流母线电压稳定,有效地防止城市轨道交通供电系统中电力负荷波动和避免再生制动能量的浪费。     

北京前门超级电容有轨电车交流传动控制系统

介绍了北京前门超级电容有轨电车交流传动控制系统。分析了超级电容有轨电车交流电传动系统主电路特点。提出了异步电动机全速度范围间接转矩控制方案。通过直流背靠背试验方案，完成各项地面试验。试验结果证明，该控制系统性能优良。     

轨道车辆三电平中点自平衡电路拓扑研究

在有轨电车超级电容供电系统中,作为充电装置的三电平直流变换器中储能电容存在有均压以及中点平衡问题,中点不平衡将导致装置的工作异常,严重的将引起直流变换器的损坏.对此,传统方法一般是通过电路拓扑结构及控制策略调节电力电子器件开关管占空比来解决.通过分析传统充电装置中三电平中点电位不平衡的原因,针对超级电容型轨道车辆充电系...     

牵引变电所串联电容补偿装置动态控制系统

根据牵引变电所在机车密集运行时母线电压过低和空载或小负荷时母线电压过高等现象，提出采用串联电容补偿装置（SCC）进行投切控制的措施，并介绍该系统动态控制的原理和仿真情况，该装置已经通过试验并投入现场运行。运行结果证明，该装置的使用大大提高了铁路牵引供电的安全性。     

基于遗传算法的城轨交通超级电容储能装置能量管理和容量配置优化研究

在城轨交通供电系统中应用超级电容储能装置可以有效回收列车制动能量,抑制直流网压波动。首先建立了包含列车和超级电容储能装置的城轨交通供电系统仿真平台,且综合考虑节能电量、投资成本和电价等因素,计算超级电容储能装置的经济效率,并将其作为储能装置能量管理和容量配置优化的目标函数。提出了一种结合城市轨道交通供电系统仿真模拟平台和遗传算法的优化方法,实现储能装置能量管理控制参数和容量配置方案的同时优化。最后以某条地铁线路为例,通过仿真对比验证论文提出优化方法的有效性,使应用于城轨交通供电系统的超级电容储能装置得到最大的经济效率。     

新型轨道交通再生制动能量吸收装置研究

城市轨道交通具有站间距离短、车辆运行密度高等特点,列车在频繁的起动与制动过程中会产生数量可观的制动能量。目前再生制动能量回收较多采用电阻吸收或逆变回馈加电阻的形式,能量回收率和利用率都较低。根据逆变回馈和电容储能的特点,组成逆变+储能的新型再生制动能量吸收装置:直流母线制动电能通过逆变器接入400 V车站低压配电系统,超级电容通过DC/DC双向变换器并联在直流母线上,较平稳的制动功率直接经逆变器给车站负荷供电,较大的尖峰功率由超级电容吸收,再供负荷或车辆起动加速用。根据列车的制动特性,以某地铁线路实际数据为例,计算了列车实际的制动功率和能量,给出了逆变器和储能的功率及容量配置方案。所提方案能够完全吸收利用再生制动能量,且所需储能容量较小。     

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。     

沈阳浑南现代有轨电车超级电容器储能装置的设计及验证

介绍了基于超级电容器技术的用于沈阳浑南现代有轨电车的储能装置,并根据车辆应用要求,对储能装置所需能量进行了计算。通过对计算结果的分析及主要部件参数的计算,设计了一套用于车载的超级电容储能装置;并对储能装置所用超级电容器在所需工况下的电压、电流等输出及输入参数进行了仿真验证,证明了计算结果正确、计算方法满足现代有轨电车储能装置的设计要求     

基于载波移相控制的脉冲整流器直流侧支撑电容电压谐波抑制研究

以电力牵引交流传动系统中两重化脉冲整流器拓扑为研究对象,以实现其直流侧支撑电容电压谐波抑制为目标,首先从理论上分析了直流侧支撑电容容量的设计方法;然后分析了稳态运行时直流侧电压高次谐波的产生机理,并重点分析了两重化脉冲整流器载波移相控制方法对直流侧脉动的影响.理论分析表明直流侧电压高次纹波主要分布在2倍开关频率附近,载波移相控制技术可以有效地抑制直流侧2倍开关频率附近的纹波电压,从而减小直流侧电压纹波系数.因此在传统直流侧支撑电容容量设计方法的基础上,加入载波移相控制可以进一步减小所设计的支撑电容大小.最后对未添加载波移相控制和添加载波移相控制的方法分别进行了计算机仿真和半实物试验测试.Matlab仿真和dSPACE半实物测试结果都验证了理论分析的正确性和有效性.     

考虑电流约束的轨道车辆车载超级电容优化配置

超级电容能量存储装置只依据容量和功率约束进行配置设计,在不考虑超级电容最大电流的约束情况下,将严重影响超级电容存储装置的使用寿命,为此开展满足城市轨道交通车辆制动能量回收的车载超级电容理论及优化配置研究。在考虑功率和容量的同时,兼顾超级电容最优的最大电流约束,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配置的最优电容数、最优的放电深度dopt和最优的最大电流Isc,max。通过Matlab仿真,确定了以南京地铁1号线车辆为例的超级电容能量存储装置的电容装置最优配置,以及控制过程中所需的最优的最大电流Ic,max,为车载电容储能系统的设计提供了依据和示范。     

国外资讯

瑞士日内瓦试验评估有轨电车超级再生储能电容 瑞士日内瓦有轨电车TPG正在进行超级电容诣能装置原型试验，该装置可使制动能量回收并使电车在没有外部电源供应下短距离运行。1t重的超级电容器被安装住由Stadler公司制造的Tallglo有轨电车车顶，它可以使有轨电车以55km／h速度运行，并能有效地吸收和释放制动电流。再生制动电能在列车开始启动时被使用，     

基于列车制动的超级电容型储能系统的参数设计与控制

为了吸收城市轨道列车再生制动产生的能量和维持供电网络电压的稳定,提出了一种基于非隔离双向DC-DC变换器的大功率超级电容型储能装置。分析了该储能装置的工作状态,并通过计算北京地铁5号线单列车再生制动反馈到电网的参数确定了该储能装置的主要参数。根据储能装置的数学模型和设计参数进行了储能装置双闭环控制器的分析,最后通过仿真验证了控制器的有效性和合理性。     

无轨电车超级电容散热系统研究

文章对无轨电车超级电容系统的散热结构进行了相关研究,提出了一种全新的通风散热解决方案。首先,研究了超级电容系统的发热原理,建立了超级电容模组三维稳态传热模型;然后,基于ANSYS Workbench软件对该模型进行仿真计算,得到的结果与试验数据基本一致;最后,提出针对该模型的通风散热设计方案。仿真结果表明,超级电容系统的各个模组温度下降了1 ℃左右,模组间最大温度差为2 ℃,较好地保证了超级电容工作温度的一致性,确保了超级电容系统较好地运行在无轨电车的应用中。     

牵引变压器轨地回流线的串联电容补偿

本文主要讨论了YN，d11牵引变压器的轨地回流线上设置串联电容补偿装置，重点介绍这种电压补偿方式的工作原理，基本参数计算以及主接线形式。论述YN，d11牵引变压器的轨地回流线上设置的串联电容补偿装置能很好地跟随牵引负荷变化实施电压补偿，对左右2个供电臂均具有良好的电压补偿性能，是一种调整牵引网电压水平的有效方法。     

地铁SCADA智能通信接口装置电源的改进及应用

地铁电力监控系统(SCADA)中大量存在主控制柜之外单独安装智能通信接口装置的情况,该装置往往就地获得电源。在地铁400 V系统分段切换瞬间,会造成该装置意外掉电,装置重启影响数据采集。阐述接口装置电源内嵌超级电容的改进思路,分析与传统的外围解决方案的区别,根据成都地铁建设实践,评价内嵌超级电容改进方案。     

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.     

基于SPWM调制的三电平四象限变流器研究与仿真

介绍了单相电压型三电平四象限变流器工作原理.在分析了SPWM调制方式和瞬态电流控制原理的基础上,提出了一种直流侧两电容上电压平衡的方法,并在MATLAB环境下进行了计算机仿真.仿真结果表明:在合理选择电压平衡系数的情况下,该方法不仅能够有效地平衡直流侧两电容上的电压,也能够使开关频率满足要求.     

新型城市轨道直流牵引供电系统研究

针对城市轨道牵引供电系统中供电臂末端电压偏低、供电距离短等问题,提出了通过改进原有直流牵引变电站24脉波整流机组输出电压,再通过Buck电路降压至牵引供电所需电压,并在两所变电站的中点增设一组由PID控制电路控制的Buck变换装置给牵引负荷供电,从而达到提高供电臂末端电压和延长供电臂的目的。在提出设计原理的基础上基于Matlab/Simulink搭建仿真模型,通过比较原有直流牵引供电系统和新型直流牵引供电系统的供电能力,从理论上验证了该方案的有效性,为今后的城市轨道牵引供电系统的设计提供参考。     

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。     

城市轨道交通车辆制动车载储能系统研究

通过分析建立轨道交通车辆制动车载储能系统的必要性,提出使用超级电容型储能系统的合理性。建立了城市轨道交通车辆制动车载储能系统模型,介绍了制动车载储能系统的工作原理,分析了主要器件参数的选取依据,其中包括超级电容电压范围的选取、超级电容器容量、超级电容器数量和电感量的确定。通过仿真计算再生制动能量的大小,从基于功率—容量约束确定最优初始充电电压,完成了超级电容阵列优化配置,为后期储能系统的整体结构设计以及电感和电容的选取提供了理论依据。