论文部分内容阅读
随着现代社会的不断进步,人类社会对电力的需求量越来越大。根据我国统计局历年公布的《中华人民共和国公民经济和社会发展统计公报》显示,虽然我国清洁能源的使用率在逐年提高。但直到2018年,我国对清洁能源的使用比重仍只有22.1%,还有77.9%的电量由非清洁能源燃烧提供。众所周知,非清洁能源的使用,会产生大量的温室气体,对地球上生态系统的维护非常不利。我国的高铁行业作为展示我国科技实力最重要的一张名片,在节能减排上,也要做出表率作用。所以,对混合动力列车进行能量管理策略的研究,就成为了必不可少的一个环节。并且,如果没有一个良好的能量管理策略,对列车的动力性能也有较大的影响。在现阶段,还没有一种储能设备同时具有高比功率和高比能量两种特性。所以,现阶段需要将具有高比能量特性的动力电池和具有高比功率特性的超级电容相结合共同组成混合动力列车的动力系统。而能量管理策略就是对动力电池和超级电容合理地进行功率分配。本文的针对混合动力列车为研究对象,主要内容如下:(1)针对混合动力列车的动力系统结构,分析了混合动力列车储能系统中动力电池,超级电容以及双向DC/DC的电气特性,并结合混合动力列车的运行特性,基于MATLAB/Simulink设计并搭建了混合动力列车的仿真平台。(2)基于DSPACE设计并搭建了混合动力列车的半实物仿真模型。由于基于MATLAB/Simulink的仿真平台所使用的动力电池模型,超级电容模型以及DC/DC模型都是由理想电气元件组成。在半实物平台中,可以由实物代替理想模型,这样试验结果就更加接近实车数据。(3)根据混合动力列车的运行特性,从加速时间,所能达到的最高速度,能够稳定维持的最高速度等方面对混合动力列车的储能系统进行了参数匹配,为之后能量管理策略的研究奠定了基础。(4)基于模糊控制,设计了基于单模糊控制器和双模糊控制器的能量管理策略。在基于双模糊控制器的能量管理策略中,对混合动力列车储能设备的充放电阶段进行分别管理。使混合动力列车储能系统中动力电池输出功率更为平滑,从而延长了动力电池的使用年限。