混合动力有轨电车电制动功率控制方法研究

介绍了一种混合动力有轨电车电制动功率控制方法,解决了储能系统无法完全吸收电制动功率的问题,在保证列车电制动减速度的前提下,通过与制动电阻串联的IGBT斩波电路,实时调节消耗在制动电阻上的功率,将电制动功率最大程度地回馈给车载储能系统,同时又不超过储能系统的功率限值,保护储能系统,提高了能量利用效率,增加了车辆续航里程,同时解决了氢燃料电池系统、内燃机发电系统等单向供电系统和车载储能装置混合供电时输出功率响应速度无法满足牵引系统对功率响应速度的需求问题。该方案在氢能源有轨电车项目上得到验证,取得了良好的控制效果。     

北京大兴国际机场线4/8辆不同编组列车混合运行的信号方案

针对北京大兴国际机场线不同编组列车混合运行的需求,从列车编组调整后的运营需求、列车编组变化对信号专业的影响等方面进行分析,提出正线及段场内不同编组列车的停车方案和洗车方案、信号系统与相关系统之间接口内容的变化,以及不同编组列车对应的信号系统采用的列车控制策略等方案。     

一种考虑山区路段牵引网电压波动及谐波治理的车载储能型解决方案

针对高速铁路山区路段列车运行特性导致的牵引网电压出现抬升与降落及网侧谐波含量较高易引起牵引网谐振过电压的问题,提出一种基于车载储能系统的解决方案.首先提出考虑牵引网电压波动的车载储能系统拓扑,并根据储能系统SOC及列车实时功率对储能系统的工作状态进行划分.其次研究山区路段列车行车致使牵引网电压波动的机理,在此基础上分析储能系统对牵引网电压的补偿原理.进一步研究了基于车载储能系统的牵引网谐波电流治理方案,并根据控制目标研究储能系统中四象限变流器及双向DC/DC的控制策略.通过多工况下仿真测试,验证了所提拓扑及控制策略在山区路段出现的因列车运行特性引起的牵引网电压波动及牵引网谐波电流引起谐振过电压的治理效果.仿真结果表明,本文所提方案能有效抑制因列车工况引起的山区路段牵引网电压波动,并改善牵引网侧谐波电流,抑制谐振过电压的发生.     

城市轨道交通混合逆变装置的应用

城市轨道交通的运行列车制动时会产生电能。再生电能的处理有电容储能或飞轮储能、逆变回馈法、混合逆变法等几种方案。根据我国的工业水平,提出了能够尽量利用再生电能的混合逆变方案。对混合逆变的原理和构成作了详细的介绍。     

集成式双向DC-DC储能低地板有轨电车牵引系统

介绍了一种集成式双向DC-DC储能低地板有轨电车车辆参数及性能要求,阐述了牵引系统牵引/电制动特性、系统组成、系统匹配控制策略等。储能式低地板有轨电车牵引系统由牵引逆变器、双向DC-DC变换器、储能系统构成,其中牵引逆变器与双向DC-DC变换器集成在主变流器中,满足了列车牵引—制动、有网/无网区段等多种工况的应用。     

一种改进多步预测的城轨混合储能系统控制算法

对于传统PI控制的城轨混合储能系统，存在着参数调节烦琐，列车启停工况响应滞后等问题，提出一种改进多步预测的城轨混合储能系统控制算法，采用多步预测电流控制环代替传统PI电流内环，规避单步预测存在预测误差缺陷的同时提升系统动态响应速度。针对预测电流算法中等效占空比非“0”即“1”导致电流纹波较大的问题，对最优开关时刻的电流波动范围进行实时计算，在线更新开关作用时间。在MATLAB/Simulink平台上搭建城轨列车混合储能系统模型，仿真结果表明，在列车加速与制动运行工况下网压恢复时间各自减小了0.543 s和0.644 s，超调量降低了5.98%和4.83%，并且电流纹波变化率明显改善，验证了所提策略的正确性和优越性。     

城市轨道交通飞轮储能系统控制策略研究

为了解决城轨列车频繁牵引、制动造成的网压波动和能量浪费问题,针对应用于城市轨道交通的飞轮储能系统,提出一种基于牵引网直流侧电压的充放电控制策略,采用均速控制方法调节飞轮阵列因工艺与环境不同造成的转速差异,并在现有控制策略的基础上提出空载网压辨识算法,确保飞轮在中压环网电压波动时仍能正确动作。最后以北京地铁房山线为例,对含飞轮储能系统的牵引供电系统进行建模和仿真分析,并在牵引变电所接入飞轮储能装置进行现场实验。研究结果表明：接入飞轮后,牵引网压峰谷差值降低了33.2%,牵引变电所输出能量减少了23%,验证了控制策略的可行性和飞轮储能系统的稳压节能效果,为飞轮储能系统在城市轨道交通领域的进一步应用提供参考和借鉴。     

基于电空混合制动策略优化的列车停车冲击改善研究

文章针对厦门地铁1号线停车冲击较大的问题,对其开展优化研究。首先对列车停车冲击进行测试,其次对线网列车停车数据进行对比分析,最后提出不同的冲击改善优化方案,如新车设计阶段电制动到“零”的方案、运营初期调试阶段牵引制动级位控制降低方案。重点针对基于电空混合制动策略的既有运营线路制定可减少停车冲击的浮动点电空混和制动控制策略优化方案,由原来的电制动固定速度值退出气制动补充方案优化为电制动浮动速度值退出气制动补充方案,经测试验证,浮动点电空混和制动控制方案的停车冲击更小、乘客乘坐舒适性更优且对标精度更高,运用效果良好,对于制动控制策略方案及启停控制级位策略方案的制定,尤其是既有线路列车冲击改善、对标精度优化等,有较大借鉴意义。     

城市轨道交通列车再生制动能量利用系统方案对比分析

城市轨道交通列车再生制动能量利用系统包括再生制动能量回馈系统、再生制动能量储存系统和混合型再生制动能量利用系统。回馈型系统可实现交流电网与直流母线的能量双向流动;储能型系统是将列车多余制动能量存储到储能单元中,起动时再将能量释放出来供列车使用,储能元件有超级电容、蓄电池及飞轮;混合型系统是回馈型和储能型的组合,其功能及性能兼具2种系统的特点。3种系统方案各有特点,均可实现列车制动能量回馈利用,减少电网能耗,不仅在节能环保方面有重要意义,对于整个城市轨道交通行业降低运营成本将具有重大影响。     

城市轨道交通新型车载储能系统的研制

在分析传统地面集中式储能系统的基础上,利用超级电容可储存大电量、快速充放电等特点,研制替代列车制动电阻的新型车载储能装置。该装置包括一次系统和二次系统。一次系统主要由断路器、IGBT(绝缘栅双极晶体管)及电容器组等组成。二次系统主要为控制器,对升降压模块的IGBT进行控制以及计算等。该装置能有效减少轨道交通列车牵引能耗,减少列车制动热量散发,降低隧道温升,达到节能减排的效果,同时可降低列车实际运营成本。     

计及牵引负荷不确定性的同相供电系统随机优化运行策略

为克服列车高速行驶中取流波动性而加剧的同相供电系统安全高效运行的不确定性，建立包括牵引变压器、潮流控制器、储能元件的同相供电系统数学模型。以牵引负荷功率为随机变量，形成刻画运行不确定性的潮流机会约束条件；以电压不平衡补偿、系统安全运行边界为确定性约束，计及混合储能服役性能退化影响，以牵引变电所电费成本和储能元件老化成本组成的日运行成本最小为优化目标，以潮流控制器控制方案和混合储能充放电策略为决策变量，建立同相供电系统随机优化运行模型，并将该模型转化为混合整数线性规划模型进行求解。算例分析结果表明：提出的优化运行策略在不确定性条件下可有效降低运行成本约13%，且混合储能循环寿命提高了约3 a。     

新型城市轨道交通车载储能系统的研制

通过对列车电制动的原理进行分析,利用超级电容可以储存大电量、快速充放电等特点,在比较传统地面集中式储能系统的基础上,研制替代列车制动电阻的新型车载储能装置。该装置包括一次系统和二次系统。一次系统主要包括断路器、IGBT以及电容器组组成。二次系统主要是控制器,对升降压模块的IGBT进行控制以及算法计算等。该装置能够有效的减少轨道交通列车牵引能耗,减少地铁制动热量散发,降低涵洞温升,达到节能减排的效果,从而节约列车实际运营成本,具有较好的实用价值。     

高速列车噪声控制与研究

为实现高速列车速度提升后舒适度同步提升,通过不同的控制方法和控制策略,结合工程仿真、地面测试、运行测试等技术手段进行技术分析,形成了高速列车噪声控制技术方案,并取得理想的效果。     

基于粒子群的有轨电车混合储能参数匹配研究

目前，混合储能式有轨电车作为一种高性价比的交通工具已得到广泛应用。混合储能系统承担着有轨电车供能任务，合理配置储能元件对于保障有轨电车正常运行具有重要的现实意义。以混合储能式有轨电车作为研究对象，在多目标、多约束条件下，利用粒子群优化算法，求解混合储能系统最优参数匹配方案；以广州海珠有轨电车THZ1线作为实例进行仿真验证，结果表明:最优配置混合储能系统在降低储能系统的体积、重量及成本、发挥储能元件充放电能力方面具有明显的优越性。     

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。     

基于混合微粒群优化的多目标列车控制研究

列车控制策略包括输入控制序列和每一控制序列作用距离两方面,本文建立列车运行过程多目标优化模型,以二进制和实数域的混合微粒群优化方法对该问题进行了研究,二进制微粒群算法优化列车输入控制序列,实数域微粒群算法对列车运行距离进行优化,以此得到列车最佳控制策略;针对实际的问题,提出了微粒群算法中pBest更新和gBest选择策略;并与传统的单个目标的列车运行过程优化模型进行了对比研究,仿真研究结果表明混合微粒群优化算法用于列车运行过程优化控制,可以获得满意的效果。     

最优速度跟踪控制策略在地铁ATO系统中的应用研究

精准度是列车自动运行系统(ATO)的重要性能指标,文章提出地铁列车AT O系统中的一种高精度速度跟踪控制策略,通过PID控制器参数调整、增加死区控制和附加扰动控制,实现速度跟踪精准度的优化调整.经过项目的反复验证和数据分析,充分证实此控制策略可以极大提高AT O控制的精准度,同时对地铁列车的服务质量有进一步改善.     

超级电容储能装置容量配置影响因素分析

在城轨交通系统中加入超级电容储能装置,可有效抑制列车的再生制动失效问题。为模拟加入储能装置后城轨供电网络的能量流动情况,从全局、动态的角度搭建地面式超级电容储能系统仿真平台,针对国内某地铁线路进行仿真分析,探讨发车间隔、上下行发车时间差以及超级电容控制特性对容量配置结果的影响,并最终确定一套较为合理的容量配置方案。     

城市轨道车辆交流传动试验系统研究

提出了一种能量互馈式城市轨道车辆交流传动试验系统方案,介绍了城市轨道车辆交流传动试验系统的原理及组成,分析了试验系统主电路的组成以及储能变流装置的电路拓扑,给出了储能变流装置3种不同的工作模态和工作原理的分析,结合电压电流双闭环控制实现超级电容的储能,从而控制再生制动能量的回收。利用城市轨道车辆交流传动试验平台可开发电力牵引系统、电制动控制系统、模拟列车在预定线路和预定载荷及司机手柄位控制下运行,同时利用检测系统对试验数据进行采集和处理。系统具有节能、工作可靠,精度高等特点。     

城市轨道交通新能源技术应用研究

为了支撑轨道交通系统绿色环保的可持续发展需求,在光伏发电及储能方面展开研究。设计城轨交通系 统用分布式光伏-储能供电系统方案,研究多系统、高可靠度的供电模式和源储荷多能源耦合下的能量管理策略。 面向光伏储能接入单个牵引变电所,提出一种基于深度强化学习的能量管理与优化方法。该方法使用深度 Q 网络 对列车负荷、光伏单元和储能单元功率输出等状态信息进行训练学习,通过训练好的代理对直流牵引网进行能量 管理,解决光伏发电系统难以适应城轨列车启停频繁、工况多变,以及多能源系统引入后带来的供电稳定性、容 量配置和能量管理等问题,有效提升城市轨道交通系统的绿色能源利用率,降低变电所输出能耗。