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摘要:利用超级电容器特性并结合城市轨道交通特点,设计一种用于城市轨道交通的储能装置,以维持在车辆 启动和再生制动时的电压稳定,减少隧道内因电阻发热而产生的温升。通过吸收再生制动能量,在列车启动时释放能量,使其循环利用,实现节约环保。
聂晶鑫,郭育华,夏猛
0引言
随着石化资源的日益减少,环境和能源危机越来越威胁到人类未来的生存发展,节能减排的重要性逐渐得到了全世界的关注。随着电力电子技术、电机调速和驱动控制技术的进步和发展,交流变频调速系统已经广泛应用于轨道交通领域。
变频调速系统可以实现将机械能转化为电能,即再生制动,使得一部分能量能够回馈给电网,从而节约能源。目前的电力牵引系统广泛使用该电制动方式,既回收了部分机械能,又减少了机械制动的损耗,减少了维护时间和费用。但是以目前的牵引网结构,如果同段线路上没有列车消耗再生电能,牵引网电压则会上升,可能影响供电系统安全运行,目前的解决办法是用电阻消耗多余电能,以维持电压稳定。在地铁隧道中该方式会造成隧道内温度升高,而且不能有效利用回收能量。因此,可以在地铁直流供电系统中加入储能环节,它在再生制动时吸收能量,避免浪费;在启动或加速时提供部分功率支持,减少牵引网电压波动[1,2]。
本文研究了超级电容的充放电特性和城市轨道交通的运行特点,选择超级电容作为储能介质,搭建轨道交通超级电容储能系统,分析双向直流变换器的工作过程,采用牵引直流侧电压作为能量控制策略依据,使超级电容储能系统对直流系统电压起到稳定作用。
1超级电容储能装置及策略
城市轨道车辆在再生制动时,牵引直流侧电压升高,在启动和加速时牵引直流侧电压降低,通过控制并接在直流侧的双向DC/DC变换器,对超级电容充电放电,可以实现削峰平谷、平衡直流侧电压和能量回收再利用的作用。主电路拓扑结构如图1所示。
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