城市轨道交通车载超级电容储能系统实验平台开发

城市轨道交通列车启停频繁,运量大、再生制动回馈的能量较为可观。再生能量消耗的理想方式就是被临近的正在牵引的其他列车吸收。但是实际很难实现牵引和制动的完全匹配。为了防止再生失效可采用储能装置将多余能量回收,改善再生制动,在适时的情况下再放出电能加以利用。超级电容的快速充放电特性、长寿命、高效率及环保免维护等优点令其成为此领域的热门研究对象。本论文的目的就是以实际系统为参照,在实验室搭建车载超级电容储能系统实验平台,为超级电容储能系统的研究提供支持。 本论文对实际城轨牵引系统的各个组成部分——变电所、列车牵引系统,超级电容储能系统的特性通过理论和仿真等手段进行了深入的研究,根据各个系统的特点按照一定的缩放比例搭建了各个系统的模拟平台。考虑到实际系统中一个变电所可能同时给多辆列车供电,各列车之间有自然的能量流动,每个列车的受电弓网压不是只受到自身牵引制动的影响,特意设计了相对于单列车的多车负载模拟方案,模拟其他列车对单列车的影响。 本实验平台由多个装置共同构成,每个装置都配备了控制、调试电路和人机交互接口。为了实现对多个装置的统一高效控制,对各装置进行集中监控和调试,本论文还搭建了基于CAN通信和Lab VIEW的系统监控界面。 最后的实验部分证明了本系统可以实现超级电容充放电实验、单列车超级电容储能系统模拟、多列车储能系统模拟等多个功能,监控平台也发挥出很好的效用,整个实验平台能为研究超级电容储能系统研究提供良好的基础支持。对超级电容进行了特性测试,对超级电容储能系统的控制做了初步探讨并分别实现了单列车和多列车单列车工况下的控制实验,为进一步研究超级电容的容量配置及充放电控制策略奠定了基础。