近些年来,随着经济的快速发展,城市化进程不断加快,与之而来交通拥堵问题和汽车尾气排放引起的环境污染问题已经成为困扰大中城市可持续发展的难题,越来越多的城市开始大力发展城市公共交通。在众多的城市公共交通工具中,现代有轨电车经过不断的技术革新,具有建设成本和运量适中,环保经济、安全便捷的优点,成为了缓解城市交通压力,实现节能减排的重要途径。混合储能式有轨电车作为一种结合储能技术和有轨电车技术的产物,有着节能环保,无网美观等诸多优点迅速成为了国内外的研究热点。本文针对锂电池/超级电容混合储能式有轨电车,对动力系统拓扑结构、动力系统建模以及能量管理策略展开研究。论文的研究成果主要如下:(1)根据混合储能式有轨电车的运行特点,对现有的混合动力系统4种典型拓扑结构进行对比分析,综合动力性能、系统效率、经济性以及控制效果等因素,选择一种适用于有轨电车的拓扑结构。根据有轨电车动力学分析,建立机车动力学模型,参照一条既有的有轨电车线路数据,完成了牵引功率计算。(2)深入研究混合储能有轨电车能量传输过程中的功率损耗,并根据有轨电车参数以及混合动力系统拓扑结构,建立锂电池、超级电容以及DC/DC转换器功率损耗模型。在上述功率损耗模型的基础之上,进一步建立有轨电车功率损耗评估体系。(3)根据已建立的模型,在Matlab/Simulink中搭建混合储能式有轨电车系统仿真模型,并在满足有轨电车系统性能和安全性的前提下,制定了三种能量管理策略:首先根据动力性能、回收制动功率需求以及储能元件功率能量特性制定一种简单可靠的基于功率跟随控制的能量管理策略;然后根据负载需求功率大小以及储能系统荷电状态(state of charge,SOC)划分模糊子集,结合专家经验制定一种基于模糊逻辑控制的能量管理策略;最后在满足负载功率需求和兼顾储能系统状态的基础上,从减少系统功率损耗,提高系统效率的角度出发,制定一种基于动态混合度在线凸优化的能量管理策略。(4)基于已搭建的混合储能式有轨电车系统仿真实验平台,对前面制定的三种能量管理策略分别进行仿真实验验证,从动力源功率分配范围、动力源SOC状态、系统功率损耗以及系统瞬时效率等指标对前面提出的三种能量管理策略的性能进行比较分析。分析结果表明,本文提出的基于动态混合度在线凸优化的能量管理策略功率分配更为合理,灵活性强,不仅有效的降低系统功率损耗,提高系统效率,而且实用性优,节能效果显著。