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《北京交通大学》 2016年
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双源无轨电车的能量管理策略研究

黄美婷  
【摘要】:发展新能源公交车是解决当下环境污染和能源短缺问题的一个重要途径,双源无轨电车以其环保、节能、动力性能好等优点得到了快速发展。北京市已有利用现有无轨电车资源,结合电动汽车技术,实现双源无轨电车在无线网路段利用车载动力电池脱网行驶的应用。然而,目前动力电池功率密度低、循环寿命短等问题严重影响了无轨电车脱网行驶时的动力性和续驶里程。超级电容具有功率密度高、充放电速度快、循环寿命长、工作温度范围宽等优点,与锂电池组成混合储能系统作为无轨电车的车载动力源,在无轨电车线网运行时由超级电容提供峰值功率,减小电网的负荷压力,在脱网运行时利用超级电容不仅可以减小大电流充放电对电池的伤害,而且可以提高整车的动力性能,并且极大限度的回收制动能量,延长车辆的续驶里程。本文首先分析了当前作为车载动力源的各种动力电池和超级电容的性能特点,对比了各自的性能优势和不足,依据无轨电车的性能特点,选取锂电池和超级电容组成混合储能系统作为无轨电车的车载动力源;随后,对锂电池、超级电容、双向DC/DC变换器的特性进行分析,在MATLAB/simulink中搭建其等效模型,并通过高功率脉冲充放电仿真对混合储能系统的充放电性能进行测试;然后,分析了带锂电池-超级电容混合储能系统的双源无轨电车动力系统基本结构,从车辆牵引力和需求功率两个方面分析双源无轨电车的动力性能,并介绍了几种典型的循环工况;其次,根据整车的动力性能要求,对无轨电车动力系统进行参数匹配及优化;最后,本文对双源无轨电车的能量管理策略进行了深入研究,采用基于动态规划的全局优化控制策略对整车进行能量管理,通过ADVISOR仿真软件进行二次开发得到整车仿真模型,对动态规划法优化控制策略和基于规则的控制策略进行仿真对比分析。仿真结果表明,动态规划能量管理策略能够更好的利用超级电容的优点,降低了电网的峰值功率,使锂电池功率输出比较平稳,并且更加有效的回收制动能量,减小了能量消耗,提高的整车的动力性和经济性。此外,本文通过动态规划法得到的控制结果制定了模糊控制规则,设计出模糊控制器,并通过仿真验证了模糊控制策略的有效性。
【学位授予单位】:北京交通大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:U482.2

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