新型供电方式有轨电车能量管理策略

为了提高混合动力有轨电车制动过程中制动能量的回收效率,提出一种考虑储能系统始末状态的能量管理策略.在有轨电车从启动到制动的运行过程中,基于极小值原理对混合动力系统进行功率分配,以实现对超级电容荷电状态(state of charge,SOC)安全范围的有效控制,并保证在制动时刻超级电容具有足够的SOC余量来吸收制动功率;同时,将有轨电车启动、运行过程中的牵引控制策略与制动过程的能量回收策略相结合,采用绝缘栅门极晶体管(insulated gate bipolar translator,IGBT)斩波器与制动电阻相结合使用的方式,抑制母线电压的抬升;最后基于实际的有轨电车运行工况,在MATLAB/Simulink平台下进行了仿真测试.结果显示,在有轨电车制动时刻,超级电容SOC均能够按照预期下降到0.4左右,且在制动全过程中,有轨电车母线电压始终处于875 V以下,满足母线电压的控制要求.     

基于状态机的燃料电池混合动力系统控制策略

针对由2套大功率氢燃料电池、超级电容和动力电池所构成的有轨电车用混合动力系统,提出能够满足运行工况需求的状态机控制能量管理策略. 首先,以状态机为基础构架,将有轨电车的运行划分为牵引、惰行、制动和故障4种状态;接着研究了4种运行状态下的能量管理策略,牵引状态采用基于自适应放电系数的均压算法,惰行状态采用改进的最大效率点跟随算法;然后基于4种状态,进行了整车实际运行;最后对比分析了功率跟随策略、状态机控制策略的能耗和电池堆效率. 研究结果表明:基于自适应放电系数的均压算法能够保证2套超级电容在牵引状态中均匀放电,避免了单套超级电容过度使用的情况;改进的最大效率点跟随算法使得燃料电池的平均效率提高了3.91%;此外,状态机控制策略与功率跟随策略的电堆效率分别为61.89%、57.98%,前者比后者节约了3.2%的氢气.      

城市轨道交通车载混合储能系统的研究

针对城轨列车在起动、制动过程中对牵引网电压造成冲击从而引起网压不稳定的问题,提出一种由超级电容与钛酸锂电池组成的混合储能系统,该混合储能系统满足城轨列车对高能量和高功率的需求。以混合储能系统的整体结构为研究对象,着重介绍了预充电回路的设计与仿真验证,它能明显提升混合储能装置的性能以及延长使用寿命。针对该混合储能结构,提出采用综合控制策略,该策略通过控制主电路中两个双向DC/DC变换器的工作模态来实现储能单元工作在恒流充放电状态。最后仿真对比综合控制策略与传统电压电流双闭环控制策略,仿真波形对比分析表明:对于牵引机车等大容量负荷突增与突减造成的网压波动,综合控制策略能更有效、快速调节混合储能系统的充放电状态,确保牵引网压波动幅度较小,提高城轨列车的运行可靠性与稳定性。     

超级电容储能系统抑制直流牵引网压波动的研究

超级电容储能装置通过双向DC/DC变换器为列车提供牵引或者吸收再生制动能量,本文就车载超级电容储能系统的结构及充放电控制策略进行了研究,给出超级电容储能系统充放电控制策略,通过对其控制策略的仿真分析,验证了超级电容储能系统可以有效地防止城市轨道交通供电系统中电力负荷波动和再生失效等问题.     

压缩空气与超级电容混合储能系统能量控制策略

结合压缩空气储能和超级电容储能两种储能方式的特点,提出了一种混合储能技术方案.压缩空气储能作为主要能量存储环节,实现大容量存储和持续的能量转化;超级电容储能作为辅助储能环节,实现功率快速响应和间断的能量补充.本文研究了混合储能系统的能量管理控制策略,提出了采用自适应功率调节和规则基础法控制来实现能量分配管理的策略,设计了15 kW混合储能系统的参数.仿真和试验验证了控制方案的可行性.     

燃料电池混合动力有轨电车动力系统设计

基于氢能的燃料电池混合动力有轨电车是现代有轨电车的研究热点.结合有轨电车的总体性能需求,对燃料电池混合动力有轨电车进行了系统设计,给出了燃料电池/超级电容混合动力系统的总体方案与拓扑结构,进行了混合动力系统配置和有轨电车牵引性能计算.结果表明,所配置的混合动力系统的输出功率分配可以很好地满足列车在0~35 km/h速度时加速度为1.2 m/s2、最高车速70 km/h的动力性能要求.研制的混合动力系统样机在有轨电车模拟运行工况进行了试验,在试验过程中可以实现多套系统能量的分配管理.      

基于RCP的HEV动力总成控制系统

基于dSPACE数字信号处理与应用系统,通过运用快速控制原型技术（RCP）对串联式混合动力系统的多能源动力总成控制单元选择3种不同的控制策略和控制算法进行了实时仿真和系统台架试验.应用快速原型控制技术的仿真分析与台架试验表明,在串联式混合动力系统控制中,采用兼顾电池充电安全与系统能量需求的控制策略比功率跟随型和能量补偿型更适合实际系统工作的需要.     

考虑性能衰退的燃料电池汽车自适应优化能量管理策略

为了提高系统效率与降低因不利运行条件导致的燃料电池使用寿命缩短风险,提出了考虑燃料电池性能衰退的自适应庞特里亚金极小值原理(PMP)能量管理策略,用于城市公交车燃料电池/超级电容混合动力系统;分析了离线式PMP燃料电池/超级电容混合动力系统在5种不同循环工况下的能量分配结果,获取了在3种典型城市公交循环工况下初始协态变量随能量管理系统的状态量,即超级电容荷电状态始、末时刻差值的变化关系,插值出在线式PMP初始协态变量与荷电状态的对应关系,结合PMP正则方程计算每一时刻的协态变量,形成具有维持荷电状态稳定的在线PMP协态变量自适应更新方法;将影响燃料电池性能衰退的功率变化率、启停次数和最大功率作为约束条件,并在自适应PMP的成本函数中引入燃料电池功率变化率,获取满足约束条件且混合动力系统燃料经济性较好的能量管理策略;开展控制器硬件在环(HIL)仿真测试,验证该能量管理策略的实际应用效果。研究结果表明：在不同于确定协态变量的公交工况SC03和纽约城市循环(NYCC)工况下,自适应PMP末态荷电状态稳定在目标值附近,且与离线PMP相比,燃料经济性损失分别仅为1.27%和0.93%;在不同于确定协态变量和成本函数权重系数的运行工况即中国公交行驶循环(CBDC)综合测试工况下,该自适应优化能量管理策略可实现满足约束条件的能量分配,且燃料经济性保持为离线最优经济性的90.76%;在CBDC和纽伦堡公共汽车(NurembergR36)测试工况下,HIL仿真结果与数值仿真结果平均误差均小于5%。综上,该自适应优化能量管理策略考虑了燃料电池性能衰退,可实现混合动力系统的高效运行,具有长寿命使用潜力。     

节能与新能源城市客车推荐

XMQ6127GHEV7是大金龙面向城市公交市场全新开发的一款插电式混合动力客车。该车型在大金龙成熟的纯电动方案基础上,增加了一套小型高速APU系统实时发电,不仅大幅减少了动力电池的容量和体积,还使其只工作在浅充浅放的状态;同时借鉴了并联系统对超级电容的应用经验,采用了“电池＋电容”的电电混合模式,可充分发挥电容的优点而降低电池的损耗。     

燃料电池混合动力有轨电车动力性分析与设计

为解决燃料电池混合动力有轨电车中燃料电池(FC)动态响应慢、输出特性软,且无法回收制动能量的问题,提高整车的动力性能和经济性能,在Matlab平台下,以两动一拖编组型燃料电池混合动力有轨电车为例,分析了在最高运行速度、最大加速度和爬坡度这3种典型工况下分别由燃料电池、蓄电池(B)和超级电容(SC)供电的动力和能量需求特性.在此基础上,根据指定工况要求提出了不同的配置方案,并探究了混合动力方案的可行性.研究结果表明:为满足有轨电车以1 m/s~2的加速度加速到30 km/h并持续加速到70 km/h的动力性能要求,配置两套150 k W的燃料电池系统、800节蓄电池和108个超级电容模块的三混动力系统是一种可行且合理经济的方案,可为同类混合动力有轨电车的设计提供参考.     

混合动力列车电源系统控制策略

为了实现混合动力列车的计算仿真,建立混合电源系统模型,并提出一种混合电源系统控制策略.在此基础上,通过对混合电源系统与列车纵向动力学系统的耦合分析,给出了基于该电源系统控制策略的列车运行目标速度曲线计算算法.利用MATLAB/Simulink对系统建模,对列车在某线路上的运行过程进行了仿真.仿真结果表明,系统控制策略能够满足列车的运行性能,列车自动控制(ATC)系统能够精确的控制列车跟踪计算的目标速度曲线运行,混合电源回收了41%的再生制动能量, 控制策略和目标速度曲线计算算法达到了设计目标.      

基于零功率控制策略的混合磁悬浮系统

建立了由永久磁铁和常导线圈构成的混合悬浮系统及其数学模型．基于零功率控制策略，即保持电磁线圈中电流近似为零，设计了使系统稳定的控制器．仿真结果表明，这种混合式悬浮系统可以通过采用零功率控制策略实现大气隙、低能耗的稳定悬浮．与定气隙控制策略比较，两者均能实现大气隙稳定悬浮，基于零功率控制策略的控制系统能耗明显减少，悬浮稳定性稍有下降．     

矿用汽车动力源功率匹配控制策略

针对矿用汽车发动机工作点分布于燃油低效区的问题, 提出了基于功率匹配的交流传动控制策略, 使得传动系统能够根据车辆工况的变化相应改变发动机输出功率。确定了电传动系统功率区, 引入了车辆负荷度评价车辆所处工况的负荷程度, 设计了3层结构的控制策略, 上层算法中使用滑动平均滤波算法对轮边电机转速进行预处理, 计算车辆负荷度; 中层算法利用三维模糊控制器, 根据车辆负荷度及发动机转速计算了参考功率; 下层算法中驱动系统追踪给定的参考功率, 实现了矿用汽车的功率匹配。为验证功率匹配控制策略的控制效果, 搭建了电传动试验平台进行验证。验证结果表明: 控制策略能够快速识别矿用汽车启动、爬坡、突遇负载、下坡等常用工况的负载变化, 并计算适合当前负载的驱动功率, 保障了矿用汽车在恶劣工况下的动力性; 稳态试验考察了控制策略下矿用汽车的节油效果, 发动机工作点分布在最佳燃油经济性曲线附近, 负载为40kW时, 功率匹配控制策略的燃油消耗量比满足最大功率需要策略减少10.8%, 负载为80kW时, 功率匹配控制策略的燃油消耗量比满足最大功率需要策略减少4.8%, 验证了功率匹配策略的有效性与可行性。     

混合动力汽车动力系统控制策略试验分析

介绍了一种混合动力客车动力系统的结构组成,阐述了该混合动力系统的各种工作模式、整车控制系统组成及控制策略,并通过其相关试验测试了数据信息。最后以该车能量消耗量试验过程数据为基础,分析了整车能耗状况、发动机工作区域及机械自动变速器与电机协调换挡控制策略。     

混合动力客车CAN总线结构原理及故障检修

CAN总线在城市混合动力客车上已经普遍使用.由于混合动力客车多了电池及电机控制系统以及机电转换操作控制系统,电源及控制线路更加复杂.鉴于不少维修人员在对混合动力客车CAN总线原理结构变化不太熟悉,缺乏维修经验.本文介绍了城市混合动力客车CAN总线结构特点及维修经验.     

基于名义应力法的港口起重机金属结构安全使用期估算

结合港口起重机的工作特点,介绍了基于名义应力法的起重机金属结构安全使用期估算方法与步骤,并对构件S-N曲线的确定和应力数据的采集处理进行了研究.结合实例进行了计算分析.根据计算结果和现场检测情况综合分析,对结构的巡检周期给出了建议年限.     

插电式四驱混合动力汽车控制策略设计及优化

为有效识别驾驶员的驾驶意图,在保障插电式四驱混合动力汽车动力性的基础上,提高其燃油经济性,提出了一种转矩识别系数计算方法,设计了基于发动机输出转矩最优能量管理控制策略,讨论了每种工作模式的判别条件以及转矩分配方法.为避免单一优化算法运算时间长、容易陷入局部最优的固有缺陷,使用优拉丁超立方的方法进行试验设计,利用径向基函数神经网络(radial basis function, RBF)建立近似模型,使用多岛遗传算法对近似模型进行了优化.研究结果表明:对优化后的控制策略进行离线仿真得出,混合动力汽车在满足动力性能的前提下,百公里油耗降低了16.4%;将优化后的控制策略在dSPACE上进行硬件在环试验表明,所制定的控制策略,可以实现基本的能量管理,且加入转矩识别之后平均车速误差降低了39.9%,百公里油耗降低了8.5%.