混合動力動車組直流側穩(wěn)定性研究及能量控制管理.pdf

1、隨著新能源技術的不斷發(fā)展及混合動力汽車的巨大成功，混合動力系統(tǒng)在軌道交通領域的應用成為熱門的研究方向。本文依托“十二五”國家科技支撐計劃重點項目“混合動力動車組關鍵技術研究與典型樣車研制”，從混合動力系統(tǒng)的電氣穩(wěn)定性和能量穩(wěn)定性兩個角度出發(fā)，就雙向DC/DC變換器-逆變器級聯系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析與優(yōu)化、混合動力系統(tǒng)特性及能量管理策略分別開展研究，并通過模型仿真及樣車實驗對研究成果進行驗證。
　　作為系統(tǒng)穩(wěn)定性分析的理論基礎，本文首先結

2、合主電路設計需求，選擇雙向Buck/Boost電路作為雙向DC/DC變換器的拓撲結構，根據開關元件平均法，分別對Buck和Boost模式進行小信號建模，得到相應的開環(huán)阻抗，并設計了電壓外環(huán)電流內環(huán)的雙閉環(huán)控制系統(tǒng)，基于閉環(huán)小信號系統(tǒng)框圖，推導閉環(huán)阻抗表達式。
　　隨后引入了級聯系統(tǒng)穩(wěn)定性分析的阻抗比判據，基于阻抗波特圖和阻抗比的奈奎斯特曲線，驗證了列車全速度范圍內雙向DC/DC-逆變器級聯系統(tǒng)的開環(huán)穩(wěn)定性，定性分析了逆變器負載的負

3、阻抗特性對穩(wěn)定性的影響，結合前后級系統(tǒng)的閉環(huán)輸入輸出阻抗，研究全速度范圍及不同電感電容參數下直流側穩(wěn)定性的變化并進行仿真驗證，以此為依據，提出了基于虛擬電容的穩(wěn)定性改善措施。
　　接下來，通過牽引計算分析系統(tǒng)能量需求，進行了混合動力容量配置與關鍵器件選型，并對系統(tǒng)的兩大核心組件柴油發(fā)電機組及動力電池組進行特性研究，建立了柴油發(fā)電機組下垂輸出電壓統(tǒng)一表達式、不同轉速功率下的油耗曲線，根據電池組特性規(guī)劃SOC分區(qū)運行圖，作為能量管理的