城市轨道交通再生制动能量利用研究

为利用地铁列车产生的再生制动能量,降低直流牵引网电压以保证电网稳定,在原有电阻耗能型装置的基础上增加逆变回馈功能,设计了一种逆变-电阻混合型回馈装置。主要阐述该装置的设计方法、硬件组成及控制方法,通过对直流牵引网列车制动工况模拟仿真,并将仿真结果与纯电阻耗能仿真对比分析。证实该混合装置可在列车制动时快速降低并稳定牵引网电压,较大程度地改善了隧道内的电阻发热问题,同时将直流牵引网能量逆变为三相交流电后并网,提高了再生制动能量利用率。证实该系统设计可实现再生制动能量的高效吸收及列车安全稳定的运行。     

超级电容在汽车制动能回收中的应用研究

介绍超级电容自身充电放电迅速,比功率大的特性,与电动汽车制动瞬时回能提供可行方案。利用超级电容提供给无刷直流电机的能量作用于车轮实施制动,降波斩波器处理电机制动能转化为来的电能并向储能部件超级电容充电。比例-积分-导数控制器自动处理无刷直流电机供电与超级电容充电的电流差别信号,使超级电容制动回收电流趋于稳定,最终模拟仿真验证理论的正确性。     

一种新型电动车超级电容-蓄电池复合电源系统

针对目前电动车续驶里程短、电池易老化、爬坡能力差、能量回收效率低的缺陷,研究以比功率高、循环寿命长的超级电容作为辅助电源,实现了一种新型超级电容-蓄电池复合电源系统.从超级电容-蓄电池系统的结构出发,对电动车的行驶工况进行了具体分析,构建了超级电容充电模型和超级电容-蓄电池复合电源系统模型.仿真和实际试验结果表明,该复合电源系统能有效回收制动能量,从而使蓄电池的低能量密度和低功率密度等缺陷得到弥补,进而提高电动车动力性能和电能的利用率,使电动车的续驶里程增长,能有效地降低蓄电池电压和电流幅值波动,延长蓄电池的使用寿命.     

超级电容城市轨道列车能量管理系统研究

结合超级电容特性与城市轨道交通列车以其站间距离短频繁加速、启动、制动高负荷大功率运行的特点,给出超级电容等效电路及SOC测量方法,提出超级电容城市轨道列车能量管理方法。利用DC/DC逆变器buck模式与boost模式转换实现车辆总线电压在加速、制动时趋于稳定,能量转移控制过程加入系统通讯故障自处理部分,消弱了高压强电磁环境干扰影响。     

基于预测函数控制的列车节能运行仿真研究

列车运行时,影响其能耗的因素很多,但是主要因素方面包括三方面:列车牵引性能、制动性能、列车阻力.通过采取先进的控制措施,适当提高列车运行平均速度能够有效降低列车能耗,实现列车节能运行目的.文中通过研究列车运行过程中影响列车能耗的主要因素,分析了基于巡航速度的列车控制策略节能效果,并在此基础上将预测函数控制方法(PFC)运用于列车运行速度优化,目的在于满足列车节能运行的实时性要求,并在此基础上阐述了列车节能运行仿真测试平台的架构设计方法.     

基于互补PWM控制的双功率变换在混合储能控制中的研究

为了克服在暂态过程中出现的电压跌路、负荷冲击导致的母线电压不稳定对微电网运行的影响,提出采用功率前馈和双闭环控制的双功率变换拓扑结构。该方案把超级电容和蓄电池结合,引入 双功率变换回路,对结构中两个功率半导体器件采用互补PWM控制,实现能量双向变换;建立了其状态方程模型,进行仿真;结果表明该结构及控制策略能有效的抑制暂态过程中直流母线的电压波动。     

一种电机制动能量回收新技术

节约能源成为当今社会的一个主题,电机制动采用能耗制动已经和当今的主题格格不入。为此文章提出一个新思想:利用超级电容作为中间储能装置来回收电机制动时的能量,并且利用TI公司的高速处理芯片对双向DC-DC变换电路进行控制,以此能更好地对超级电容进行充放电。     

城轨列车超级电容储能系统仿真分析

本文针对城市轨道交通中再生制动能量吸收系统展开了研究。文中主要探讨了超级电容储能系统的控制策略,针对系统的储能模式进行了建模与仿真,定性分析了仿真结果,提出了安全可靠的控制策略,对城轨列车超级电容储能系统的实际应用具有一定的指导和借鉴意义。     

超级电容在双电源电动车中的应用研究

为了弥补电池作为电动车单一电源的不足,提出一种以锂电池作为主电源,超级电容做为辅助电源的双电源系统。该系统对超级电容在电动车不同工作条件下进行充放电控制,辅助主电源电池工作。通过运用Matlab/Simulink软件仿真结果显示,该双电源系统可以有效减小锂电池充放电电流,起到保护电池,提高电池寿命的作用,并且能够回收电动车制动能量。     

一种超级电容储能的双向逆变电路及其控制策略

为解决数控机床加工中意外掉电退刀、伺服单元外接制动电阻产生能耗等问题,提出了一种超级电容储能的双向逆变电路,使得伺服系统在突然断电状态下,储能模块能够继续短时地给数控机床系统供电,完成断电回退的功能。该电路可以提供更高的输出电压和占空比,且在应用中可以取消伺服单元外接制动电阻而将制动能量循环利用,同时提出了相应的控制策略。该电路包括Buck/Boost电路、信号采样电路、PWM逻辑控制电路和互锁驱动电路,通过调节两路互为180°的PWM波占空比及充、放电信号来实现升、降压闭环控制,从而完成能量的双向传递。该拓扑简单、高效,性能稳定,以最少的功率器件实现大功率转换及输出。最后,实验波形验证了所提方案的可靠性。     

逆变+电阻混合型再生制动逆变装置在城市轨道交通中的应用

针对地铁电阻耗能型再生制动装置不能达到能量再利用的目的,本文提出了逆变+电阻混合型逆变回馈装置用于动力照明的方案,介绍其控制原理、装置构成,建立基于Matklab/Simuink仿真模型。仿真结果表明,加入逆变回馈装置后,制动能置得到充分利用,同时还起到稳定牵引网网压的作用。     

电动汽车运行模拟以及超级电容能量回收系统设计

针对目前燃油汽车对环境造成严重的破坏并且引起能源紧缺的问题,而电动汽车将逐渐成为汽车发展主流的的现状,给出了一种基于STM32103VE控制器和电压空间矢量SVPWM技术的双永磁同步电机拖动、采用超级电容组进行能量回收的电动汽车运行模拟硬件开发平台。实验结果表明,该系统具有结构简单、功能强大等优点,能够实现模拟电动汽车运行以及采用超级电容组进行能量回收的目的。     

PWM变流器在城市轨道交通再生制动中的应用

城市轨道交通机车制动时产生的制动能量,除一部分被正在取流的机车利用外,剩余的则会导致直流牵引网压升高。现阶段,由于普遍采用的是电阻制动,剩余的能量全部由电阻消耗,这样不仅造成了再生制动能量的利用率低,还会增加散热通风系统的负担。本文分析了将PWM变流器应用于城市轨道交通再生制动能量吸收,建立了系统数学模型,并在Matlab/Simulink环境下搭建了系统仿真模型。仿真结果验证了方案的可行性,并且具有功率因素较高、系统动态响应快和直流侧电压稳定性好等特点。     

基于双向半桥DC-DC的超级电容器储能系统仿真研究

引入了双向半桥DC—DC变换器对超级电容器进行充放电的换流方式;阐述了超级电容器在双向半桥DC—DC变换器工作原理;分析了单端稳压和稳压快速充电两种控制策略,并给出了双闭环控制的原理框图;最后搭建了以直流电机为负载的上述两种控制策略下的仿真系统,通过设定电机运行多种工况,完整地考察了超级电容与位能负载间的多种换流情况。仿真结果验证了该变换电路不仅能够实现馈能的完全吸收,还具有较’陕速的放电过程动态响应,且电路简单,易于工程实现,满足了位能型负载下超级电容器储能系统的变换要求。     

A 1.5-MW Seven-Cell Series-Stacked Converter as an Active Power Filter and Regeneration Converter for a DC Traction Substation

A prototype 1.5 MW series-stacked converter system was built and installed at a dc traction substation. The converter inverts energy generated by slowing an electric train using regenerative braking. The regenerated energy is fed into the local ac network at the dc substation. A secondary function of the converter is to perform active power filtering (APF) while a train is drawing power from the substation. The system's control is based on the instantaneous reactive power theory. An interleaved switching scheme was used to switch the seven-cell series-stacked converter, thus exploiting the natural balancing properties of the series-stacked converter. Results obtained from tests done show that both the APF and regeneration functions of the system were successfully implemented.      

Battery Energy Storage to Strengthen the Wind Generator in Integrated Power System

The wind energy generation,utilization and its grid penetration in electrical grid are increasing world-wide.The wind generated power is always fluctuating due to its time varying nature and causing stability problem.This weak interconnection of wind generating source in the electrical network affects the power quality and reliability.The localized energy storages shall compensate the fluctuating power and support to strengthen the wind generator in the power system,in this paper,it is proposed to control the voltage source inverter(VSI)in current control mode with energy storage,that is,batteries across the dc bus.The generated wind power can be extracted under varying wind speed and stored in the batteries.This energy storage maintains the stiff voltage across the dc bus of the voltage source inverter.The proposed scheme enhances the stability and reliability of the power system and maintains unity power factor,it can also be operated in stand-alone mode in the power system.The power exchange across the wind generation and the load under dynamic situation is feasible while maintaining the power quality norms at the common point of coupling.It strengthens the weak grid in the power system.This control strategy is evaluated on the test system under dynamic condition by using simulation.The results are verified by comparing the performance of controllers.