城轨交通混合型再生制动能量利用系统及其控制策略

针对城轨交通再生制动能量利用问题,结合城轨交通供电系统负荷特性,提出一种含能馈系统与储能系统的混合型再生制动能量利用系统及其控制策略。结合城轨交通供电系统架构与负荷特性,提出混合型再生制动能量利用系统拓扑结构并分析其运行原理。以充分利用再生制动能量为目标制定系统能量管理策略,实现在多种运行模式和运行工况下的功率潮流管理。提出计及牵引网母线电压控制和系统动态功率分配的分层控制策略。通过仿真分析验证所提系统及其控制策略的正确性和有效性,并借助相关技术指标和经济性指标对不同再生制动能量利用方案进行对比。结果表明,所提分层控制策略能协调控制系统按需回馈、存储/释放再生制动能量,实现城轨交通再生制动能量高效利用,并有效抑制牵引网母线电压波动;同时,所提混合型再生制动能量利用方案能较好地兼顾技术效果和经济性,相比储能方案和能馈方案有一定优势,可作为城轨交通再生制动能量利用方案的选择之一。     

电动叉车用开关磁阻电机新型集成功率变换器

针对电动叉车用开关磁阻电机（SRM）制动过程中的能量回收问题,研究一种可实现多端口能量灵活转换的新型集成式功率变换器。新型集成式功率变换器采用交错并联双向DC/DC变换器作为传统SRM功率变换器的前端电路,可以在电动及发电模式之间灵活切换。采用超级电容与铅酸蓄电池混合储能,回收减速和下放货物的能量,实现再生制动,并用于加速和举升货物。仿真试验表明所设计新型集成式功率变换器能满足电动叉车频繁起停的要求,并可减小输入输出端的电流波纹,提高能量回收效率。     

城市轨道交通超级电容储能系统的EMR建模与仿真

超级电容储能系统应用于城市轨道交通可有效地存储和再利用再生制动能量,稳定网压。给出了非隔离DC/DC变换器大功率超级电容储能装置模型,对储能装置的主要参数:超级电容器组、储能电感和滤波电容进行设计。在此基础上引入了能量宏观表达法(EMR)对列车牵引传动系统建模,并借助"反转原则"得到系统控制方法,在Matlab/Simulink平台上建立了车载超级电容储能系统的仿真平台,仿真结果验证了储能系统主要参数设计的合理性和控制策略的可行性。     

计及再生制动能量的铁路潮流控制器功率柔性分配方法

为了以更高的性价比实现牵引供电系统（RPS）并网性能的提升，提出一种计及再生制动能量的铁路潮流控制器（RPFC）功率柔性分配方法，所提方法旨在确保系统满足并网指标的前提下降低RPFC的设计容量，能够同时适用于RPFC的前期设计与实时控制。首先，建立包含RPFC的V/v牵引供电系统数学模型，推导了RPFC两侧变流器补偿功率与一次侧功率因数间的数学关系；然后，在计及再生制动能量的前提下重点讨论了不同补偿目标及补偿模式对RPFC两侧变流器补偿功率的影响，并基于实测负荷数据的功率因数-功率（PF-P）分布特性提出一种精准模拟两相负荷的方法，为RPFC的设计提供指导，在保证系统能满足相关并网指标的前提下，设计计及再生制动能量的RPFC功率柔性分配方法；最后，利用实测负荷数据对所提方法的性能进行了验证。     

地铁储能型再生能量回收装置控制策略研究∗

针对地铁牵引网电压波动剧烈及机车再生制动能量利用率不高的问题,在地铁牵引供电系统中装设超级电容储能元件,提出一种地铁储能型再生能量回收装置.该装置不仅可实现机车再生制动能量的回收利用,还可通过装置与供电系统间协调控制,达到双向稳压、削峰填谷的目的.首先分析系统主电路结构及工作原理;然后构建系统上层能量管理,下层变换器控制的协调控制策略;最后搭建系统仿真模型,模拟分析多种运行工况,验证该装置及控制策略的正确性和有效性.     

基于RBF网络的车载超级电容滑模控制系统

针对地铁在频繁的加速和制动过程中导致电能浪费、牵引网电压的剧烈波动和电网运行不稳定等问题,提出一种基于RBF网络的车载超级电容滑模控制系统。超级电容储能装置通过与双向DC/DC变换器连接,给列车提供牵引或者吸收列车产生的再生制动能量。在Boost模式和Buck模式下,分别设计RBF神经滑模控制器。仿真结果表明,与传统的PI控制相比,神经滑模控制下的车载超级电容储能装置提高了再生制动能量吸收效果,抑制了牵引网电压波动。     

枢纽型牵引变电所再生制动能量利用系统能量管理及控制策略

针对电气化铁路枢纽型牵引变电所再生制动频繁、再生能量大且利用率低等问题,结合枢纽型牵引变电所的负荷特性,研究能量回馈与储能结合的再生制动能量利用系统能量管理及控制策略.首先,研究枢纽型牵引变电所再生制动能量利用系统的拓扑结构,分析其运行原理,并基于系统各部分间的能量供需关系,以最大化利用再生制动能量为目标,制定再生制动能量的管理策略.在此基础上,将系统运行工况划分为四种运行模式,并分析典型工况的能量流动情况.然后,提出考虑动态功率分配的分层控制策略.最后,通过仿真分析证明了该文所提再生制动能量利用系统能量管理及控制策略的正确性和有效性.结果表明,提出的能量管理及控制策略能有效协调控制再生制动能量按需转移、回馈、存储和释放,可实现枢纽型牵引变电所再生制动能量的高效利用.     

含分布式混合储能系统的光伏直流微网能量管理策略

为了更好地管理大规模分布式光伏发电单元,将光伏直流微网划分为不同区域,且在不同区域配置了相应容量的混合储能单元与区域控制器以实现区域自治。根据各区域光伏电池输出功率与负荷功率间的关系以及储能单元荷电状态(SOC)的不同将系统分为5种运行模式,给出了不同运行模式下的能量管理策略,设计了光伏电池Boost变换器与储能双向DC/DC变换器的控制策略。最后,在Simulink中搭建了一个含多区域的光伏直流微网仿真模型。结果表明,所提方法在保证系统稳定运行的前提下,优化了各元件的出力。     

计及电网电压不平衡的储能型铁路功率调节器负序优化补偿策略

针对偏远地区电网电压不平衡条件下牵引供电系统负序补偿及再生制动能量回收利用问题,基于储能型铁路功率调节器,提出一种在补偿装置容量有限时,计及电网电压不平衡条件的再生制动能量利用及负序综合补偿优化策略。分析了电网电压不平衡时储能型铁路功率调节器负序完全补偿机理,引入储能系统补偿系数,有功、无功电流补偿系数,以负序补偿度和牵引变电所补偿容量及供电臂负荷平衡度作为优化目标,提出储能型铁路功率调节器优化补偿模型。采用序列二次规划法对优化模型进行求解,最后通过仿真验证,表明该策略可以在电网电压不平衡时,使电网侧负序不平衡度降低的同时提高再生制动能量利用率,减少牵引负荷对牵引变电所的能量需求。     

基于超级电容储能型MMC的控制策略

新能源并网以及冲击性负荷接入易引发电网功率波动,会对邻近发电机组及电力系统的安全稳定构成威胁,为此提出一种基于超级电容器储能型模块化多电平变换器（modular multilevel converter, MMC）的分布式储能系统,利用双向DC/DC变换器控制储能系统的充放电过程,并给出相应参数设计原则。采用了基于双闭环PI调节和移相PWM调制技术的控制策略,控制超级电容能量均衡和MMC级联子模块电容电压稳定,引入能量管理机制控制MMC和DC/DC变换器的协同运行,实现了对中、高压系统中冲击性有功变化率的实时补偿。搭建了Matlab/Simulink模型,仿真结果验证了该装置及控制策略的有效性。     

计及特征次谐波治理的铁路网侧储能系统控制策略

针对电气化铁路节能增效及谐波治理问题,提出一种考虑特征次谐波治理的铁路牵引网侧储能系统控制策略。首先,分析牵引网侧储能系统接入方案并对其工作模态进行划分;其次,根据牵引负荷特征次谐波分布规律,推导网侧储能系统削峰填谷及特征次谐波治理方法;然后,提出一种计及网侧特征次谐波抑制的超级电容储能系统控制策略;最后,通过多工况下仿真测试,验证了所提策略的可行性。结果表明,所提策略能有效回收再生制动能量,减小网侧功率波动,抑制网侧特征次谐波。     

计及特征次谐波治理的铁路网侧储能系统控制策略

针对电气化铁路节能增效及谐波治理问题,提出一种考虑特征次谐波治理的铁路牵引网侧储能系统控制策略。首先,分析牵引网侧储能系统接入方案并对其工作模态进行划分;其次,根据牵引负荷特征次谐波分布规律,推导网侧储能系统削峰填谷及特征次谐波治理方法;然后,提出一种计及网侧特征次谐波抑制的超级电容储能系统控制策略;最后,通过多工况下仿真测试,验证了所提策略的可行性。结果表明,所提策略能有效回收再生制动能量,减小网侧功率波动,抑制网侧特征次谐波。     

不同位置再生制动能量吸收装置下直流牵引网潮流计算对比分析

城市轨道交通列车运行时广泛采用再生制动方式,再生制动能量回馈至接触网后被附近运行列车吸收,剩余再生制动能量通过再生制动能量吸收装置吸收以限制接触网压过高。目前,再生制动能量吸收装置安装位置主要有列车安装和变电所安装,不同安装位置下,列车再生制动能量引起对直流牵引供电系统的影响不同。分别建立两种再生制动类型下直流牵引供电系统潮流计算模型,仿真分析了多列车多变电所并列运行下,不同位置再生制动能量吸收装置对牵引供电系统电压、电流及再生制动功率分配的影响。     

一种电动汽车能量高效回馈制动方法

为提高电动汽车的能量利用率,提出了一种将可变电压系统作为电机驱动系统实现能量回馈的方法,利用可串并联切换的超级电容器组与双向直流功率变换器相结合,采用了2种回馈制动模式的控制策略,提高了电机到驱动系统电源之间能量流的传递效率和变换效率,实现了速度大范围变化的能量回馈。与常规制动方法相比,上述方法具有驱动系统体积小、成本低、能量回馈效率高的特点,通过计算机仿真对采用不同回馈制动方法时的3种情况进行了对比分析,仿真结果验证了该方法的可行性和有效性。     

有轨电车制动能量回收系统控制策略的研究

针对有轨电车现有的制动方式存在能量回收利用率低、制动效果差、系统抗干扰能力差、回收方式单一等问题,通过对制动方式、能量回收、能量存储、能量传输等方面进行了研究,针对现有制动方式的缺陷进行改进,设计了有轨电车制动能量回收系统.该系统采用超级电容作为能量存储器,利用超级电容充电时间短、放电电流大的特性,从根本上克服了传统制动电阻发热量大、能效低的问题.该系统回收能量通过DC/DC变换器向同一线路其他有轨电车提供能量,也可通过DC/AC逆变器向其他辅助系统提供能量,较传统制动方式在系统的稳定性、可靠性以及回收效率有极大地提高.MATLAB/Simulink仿真实验结果表明,此系统通过对制动能量的回收,有效提高了有轨电车的能量利用率和局部电网的负载容量及稳定性,并且该系统操作简单,寿命长,具有较好的应用和推广价值.     

直流微电网潮流控制器与分布式储能协同控制策略

针对直流微电网互联变换器提出一种能根据两端直流母线电压判断自身传输功率方向与大小的智能控制策略。该策略首先将两个直流微电网之间的互联变换器作为微电网潮流控制器(MicrogridPowerFlowController,MPFC)来控制互联线路上的潮流。然后提出一种微网自适应功率下垂控制方法使MPCF与分布式储能协同控制直流母线电压。最后使用Matlab/Simulink仿真验证该控制方法能够有效提高系统的稳定性和效率,并且能够减小因不需要的功率流动所带来的功率损耗及储能的充放电次数。     

A method for improving the energy efficiency of an alternating current electric locomotive in the regenerative braking mode

A method for improving the power factor of an ac locomotive with the commutator motor operating in the regenerative braking mode is proposed. The method improves the control system algorithm of the power converter. The new switching method of inverter thyristors regulates the curve of the instantaneous power during the main switching. It allows reducing the period in which the energy flow passes to the locomotive, leading an increase in the average value of the instantaneous power. A “traction substation–electric traction network–locomotive in the regenerative braking mode” mathematical model is presented to verify efficiency of the method. The model consists of several interacting electric power substations, a section of electric traction grid, a locomotive power transformer, a four-zone inverter, a control system of reversible converter, and a dc circuit. The model is realized in the OrCAD software.