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现代有轨电车车载混合储能系统能量管理优化研究
| 论文题名： | 现代有轨电车车载混合储能系统能量管理优化研究 |
| 关键词： | 有轨电车;车载储能系统;容量配置;能量管理 |
| 摘要： | 现代有轨电车系统是城市公共交通的重要组成部分，近年来，在世界范围得到长足的发展。为降低牵引网对城市景观的不利影响，部分城市的现代有轨电车采用车载储能技术。然而，单一储能元件的特性并不能很好的满足有轨电车运行的需求。采用混合储能系统(HESS)是解决单一储能系统存在不足的一种方案。基于此背景，本文针对由电池与超级电容组成的HESS，从容量配置和能量管理策略的优化问题展开研究。 论文首先详细分析了混合储能系统的拓扑结构以及系统特性，结合武汉有轨电车T1线的参数进行负载功率的计算，并对有轨电车车载HESS能量管理的影响因素进行了分析，为后续优化研究提供理论依据。 其次，论文提出了一种基于NSGA-Ⅱ算法的容量优化配置方法。该方法通过输入不同站间牵引计算结果，得到不同场景下容量配置优化结果的多目标Pareto解集。不仅直观展现了不同配置结果下目标函数值的变化，还可以通过添加约束获得Pareto解集中最优方案。此外，通过改变有轨电车站间距离，详细分析了不同储能方式的配置结果、适用拓扑结构。 由于有轨电车具有特殊的路权属性，论文提出了一种基于V2I通讯的混合储能装置能量管理策略。该能量管理策略基于有轨电车站间运行状态，针对不同站间运行曲线，通过动态规划算法(DP)进行离线优化，获得功率分配系数的优化结果。有轨电车在实际运行时，通过车地通讯获得运行状态的预测，通过查表获得相对应地功率分配系数，实现能量管理策略的在线调节。论文通过仿真验证了该策略相较于固定规则策略的优越性。 最后，通过有轨电车混合储能系统样机完成了能量管理策略的对比实验。本文提出了一种基于虚拟电池电流的控制策略，实现HESS按比例的功率分配策略。通过上位机设计，实现上位机调节功率分配比例系数的功能。通过对有轨电车负载功率进行缩放，在实验平台验证了本文提出的在线能量管理策略在不同运行状态以及不同载荷工况下的有效性。 |
| 作者： | 张弛 |
| 专业： | 电气工程 |
| 导师： | 杨中平 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 北京交通大学 |
| 学位年度： | 2018 |
| 正文语种： | 中文 |
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