超级电容器分段充电控制策略研究

针对超级电容器单一充电控制方式中充电时间、充电电流和初始充电的控制问题,文章提出了一种超级电容器分段充电控制策略,即分为脉冲充电、恒流充电和恒压充电3个阶段,实现了初始状态为零的超级电容充电控制,缩短了充电时间,避免了充电末期电流过大的隐患。文章阐述了3个阶段的变化趋势和状态切换条件,设计了基于三环控制的控制环路,并研制了超级电容DC/DC变换器充电样机。实验结果表明,该控制策略能够很好地实现超级电容的充电控制。     

一体式整流斩波充电装置在智能轨道快运系统的应用

目的：为满足智能轨道快运系统大功率充电需求，提出一种智能轨道快运系统充电装置的新型结构，其能满足在一体化智能箱式充电站内的安装，避免在乘客站台安装带来的噪声和接口等问题。方法：智能轨道快运系统快速充电装置结构包括输入侧交流断路器、预充电回路、网侧滤波回路、PWM(脉冲宽度调制)整流回路、Buck直流变换回路和直流侧滤波回路；PWM整流实现交流到直流功率变换；直流Buck变换实现直流电压输出满足智能轨道快运系统车载储能元件充电的恒压、恒流及恒功率的充电模式；预充电路减少系统工作时的合闸冲击；网侧滤波减少了注入电网的谐波电流；直流侧滤波采用电感L和电容C组成低通滤波器来滤除高频分量输出，减少纹波电流输出到储能介质。结果及结论：通过仿真、选型计算的充电装置采用双环控制提高了系统的动态性能，有源阻尼技术有效抑制了谐振，正反转双序锁相环实现了网侧适应性控制、系统控制及保护对Buck和PWM整流进行控制，实现输出的恒压及限流控制。充电装置已经成功应用于株洲智轨一期工程项目，项目通车验证了充电装置能够安全、高效地给智能轨道快运系统车辆充电。     

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...     

基于级联-并联变换器的贯通式牵引变电所系统研究

为了解决既有电气化铁路存在的电分相、无功、负序与谐波问题,以及贯通式牵引变电所容量问题,提出一种基于级联-并联变换器的贯通式牵引变电所系统。牵引变电所采用二极管钳位型三电平NPC变换器作为基本结构,同时采用变换器级联和并联实现牵引变电所的容量提升,通过载波移相空间矢量脉宽调制SVPWM策略控制变换器输出电压。深入分析变电所内变换器并联产生环流的原因,设计了将双闭环控制与下垂控制策略结合的共享同步信号环流抑制策略,并首次应用于级联-并联变换器的牵引变电所系统,抑制系统内环流。通过仿真验证该结构的可行性,并通过小功率实验平台验证控制策略与调制策略的正确性。     

氢能与弓网并联供电系统的无缝切换控制方法

氢动力机车的氢能系统在并/离网切换时存在暂态过程,影响切换效果。文章提出了一种氢能与弓网并联供电系统的无缝切换控制方法。该方法将氢能供电侧Boost变换器并网状态与离网状态下的受控功率目标相联系,制定了Boost变换器统一功率指令配置策略,可实现Boost变换器受控功率目标对氢能与弓网供电系统并/离网状态的自适应调节,进而保证了并联系统的直流母线电压的稳定。该方法无需检测弓网侧AC/DC变换器状态,实现了氢能供电侧Boost变换器在并/离网控制状态下的平滑切换。通过分析下垂系数、直流母线电压和最小受控功率目标的关系,给出了氢能供电侧Boost变换器的最佳下垂系数设计方法。最后进行了RTLAB硬件在环试验,验证了所提方法在不同负载工况下稳定直流母线电压和实现氢能系统并/离网状态的平滑切换的有效性。     

一种车辆段用多回路分时充电系统的设计

储能式有轨电车上线运营前需在车辆段将车载储能系统快速充满电,文章提出一种车辆段用多回路分时充电控制的地面充电系统,介绍了系统组成和工作原理,重点分析了多回路分时充电的控制策略。应用情况表明该充电系统运行稳定,车辆充电资源调度合理,可满足储能式有轨电车运营需求。     

模块化多电平换流器型直流输电系统启动控制

为抑制模块化多电平换流器型直流输电(MMC-HVDC)系统启动时产生的过电压和过电流,有必要对该系统的启动控制策略进行设计。文章基于MMC-HVDC拓扑结构,研究了连接有源或无源网络MMC子模块电容充电方法以及限流电阻的配置方案,并由此分别提出了双端有源和向无源网络供电的MMC-HVDC系统的启动控制策略,仿真结果验证了所设计的启动控制策略的正确性。     

高速动车组恒速控制策略的研究与仿真

为实现电动车组在0～250 km/h的速度范围内稳定运行,提出一种恒速控制策略.通过牵引控制与恒速控制之间平滑过渡,防止在不同控制方式之间切换时引起较大的转矩和电流波动.在速度低于125 km/h采用准恒转矩控制,速度高于125 km/h采用恒功率控制.采用直接转子磁场定向控制系统,牵引逆变器采用空间电压矢量控制的带中点钳位二极管的三电平拓扑结构.仿真结果验证系统具有良好的动态性能和稳态性能.     

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。     

基于锂离子电池的地铁直流辅助电源系统设计

锂离子电池组作为储能和供电单元正逐步在机车辅助电源系统中得到推广.针对地铁供电系统,从直流辅助电源系统构成、容量范围、功率性能和使用寿命方面进行计算和分析,选取磷酸铁锂电池代替传统铅酸电池,设计了直流110V辅助电源系统.分别从电池选型成组配置、电池管理系统功能设计和电池系统充放电控制原理三方面阐述直流辅助电源电池系统设计方案.