亚洲免费av电影一区二区三区,日韩爱爱视频,51精品视频一区二区三区,91视频爱爱,日韩欧美在线播放视频,中文字幕少妇AV,亚洲电影中文字幕,久久久久亚洲av成人网址,久久综合视频网站,国产在线不卡免费播放

        ?

        超級(jí)電容儲(chǔ)能系統(tǒng)在軌道車輛的應(yīng)用

        2014-05-04 03:38:20樸學(xué)松楊建宇
        鐵道機(jī)車車輛 2014年2期
        關(guān)鍵詞:變流器電容器雙向

        朱 波,樸學(xué)松,楊建宇

        (長(zhǎng)春市軌道交通集團(tuán)有限公司,吉林長(zhǎng)春130012)

        隨著綠色交通的發(fā)展,軌道車輛在公共運(yùn)輸中占據(jù)了重要的地位。但在某些特定路段,采用架設(shè)接觸網(wǎng)或修建第3軌的供電方式會(huì)出現(xiàn)影響城市的美觀或施工困難等問題。超級(jí)電容做為大容量?jī)?chǔ)能元件可以為有軌電車在無電網(wǎng)條件下提供電能。它的出現(xiàn)為城市軌道交通的發(fā)展提供一個(gè)新的方向。

        1 超級(jí)電容供電系統(tǒng)

        超級(jí)電容供電系統(tǒng)如圖1所示,由電網(wǎng)系統(tǒng)、儲(chǔ)能系統(tǒng)、牽引系統(tǒng)組成[1]。儲(chǔ)能系統(tǒng)由雙向的DC/DC變流器和超級(jí)電容組成。為了使超級(jí)電容的電壓及容量能夠滿足軌道車輛系統(tǒng)的需要,采取串并聯(lián)的方式,將超級(jí)電容模塊組成儲(chǔ)能系統(tǒng)。當(dāng)列車制動(dòng)時(shí),雙向的DC/DC變流器將工作在降壓模式,為超級(jí)電容器充電,儲(chǔ)能系統(tǒng)將列車制動(dòng)時(shí)所產(chǎn)生的再生電能吸收。在車輛起動(dòng)或無電網(wǎng)時(shí),雙向DC/DC變流器工作在升壓模式,超級(jí)電容器放電,為牽引系統(tǒng)提供電能,供列車牽引或平穩(wěn)通過無電區(qū)。

        圖1 電網(wǎng)和超級(jí)電容混合供電系統(tǒng)

        1.1 超級(jí)電容的等效模型

        RC電路模型是最簡(jiǎn)單的一種超級(jí)電容應(yīng)用模型[2]。它包括理想電容器C、等效串聯(lián)電阻ESR和等效并聯(lián)電阻EPR。ESR在充放電過程中所產(chǎn)生的能量損耗,一般以熱的形式表現(xiàn)出來。被稱為漏電電阻的等效并聯(lián)電阻EPR,可以反映超級(jí)電容器總的漏電情況。超級(jí)電容的自放電回路的時(shí)間常數(shù)為數(shù)十個(gè)乃至上百個(gè)小時(shí),遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于它的充放電時(shí)間常數(shù)。在實(shí)際應(yīng)用中,圖2所示的簡(jiǎn)化等效模型為經(jīng)典模型。

        當(dāng)超級(jí)電容以恒定電流I充放電時(shí),則有式(1)所示的關(guān)系。根據(jù)式(2)可以得出超級(jí)電容充電時(shí)間與容值及電壓之間的關(guān)系。

        式中Q為充電電量;C為超級(jí)電容的容量;△U額定時(shí)間內(nèi)的電壓降;t為充放電時(shí);U為電壓。

        圖2 超級(jí)電容器模型

        圖3 雙向buck-boost變換器

        1.2 雙向DC/DC電路

        本設(shè)計(jì)所采用的雙向DC/DC電路是如圖3所示的雙向buck-boost電路,該電路為超級(jí)電容器的充放電主電路,該電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、效率高[3]。

        該電路運(yùn)行時(shí),可以在不改變變流器兩端電壓方向的情況下,改變電流方向,這在功能上相當(dāng)于buck變流器和boost變流器的組合。當(dāng)充電時(shí),變流器等效為buck變流器,S2截止,D2為續(xù)流二極管,開關(guān)管S1以一定的占空比進(jìn)行通斷;當(dāng)放電時(shí),變流器等效為boost變流器,S1截止,D1為續(xù)流二極管,開關(guān)管S2以一定的占空比進(jìn)行通斷。通過對(duì)DC/DC變流器工作狀態(tài)的變換,可以控制超級(jí)電容的充放電,有外電網(wǎng)時(shí)可以給超級(jí)電容充電,無外電網(wǎng)時(shí)超級(jí)電容可以為負(fù)載供電。

        2 控制策略

        采用超級(jí)電容儲(chǔ)能系統(tǒng)的主要目的是在列車大功率牽引或無電網(wǎng)條件下為牽引系統(tǒng)提供電能,并且在列車制動(dòng)時(shí),為超級(jí)電容充電。因此,雙向DC/DC變流器采用電壓外環(huán)控制和電流內(nèi)環(huán)控制的策略。當(dāng)充電時(shí),它將工作在buck模式下。當(dāng)超級(jí)電容電壓較低時(shí),為恒流充電模式。當(dāng)超級(jí)電容兩端電壓達(dá)到一定值時(shí),它的充電電流將逐漸減小,此時(shí)將由恒流充電模式轉(zhuǎn)為恒壓充電模式,直到充滿為止。當(dāng)列車大功率牽引或進(jìn)入無電區(qū)時(shí),則處于放電狀態(tài),DC/DC變流器工作在boost工作模式,輸出滿足牽引系統(tǒng)要求的電壓。由文獻(xiàn)[6]知,雙向DC/DC變流器buck工作模式與boost工作模式具有相同的控制模型,電路的穩(wěn)態(tài)方程為:

        穩(wěn)態(tài)解為:

        轉(zhuǎn)換到S域的模型為:

        本設(shè)計(jì)提出的雙向DC/DC變換器雙閉環(huán)控制框圖如圖4 所示[4]。

        圖4 雙向buck-boost控制框圖

        采用電壓外環(huán)和電流內(nèi)環(huán)的雙閉環(huán)控制,采用PI控制器校正,可使系統(tǒng)穩(wěn)定性增強(qiáng),穩(wěn)定范圍寬,更為重要的是系統(tǒng)具有較快的限制電流能力,有效的降低了開關(guān)器件、電感等關(guān)鍵元器件的電流沖擊。

        利用TMS320F28335的EPWM模塊可以方便的產(chǎn)生用于控制開關(guān)管的PWM波形[5]。設(shè)置開關(guān)管的開關(guān)頻率為4 kHz。EPWM1中斷通過不斷更新比較寄存器A和B的值,從而改變輸出占空比。定時(shí)器0周期中斷更新故障信息,如果檢測(cè)到故障信息則會(huì)封鎖脈沖。圖5為充電PWM波中斷流程圖。充電時(shí)由EPWM1A輸出PWM波,放電時(shí)EPWM1B輸出PWM波。

        3 超級(jí)電容在輕軌牽引系統(tǒng)中的應(yīng)用

        本設(shè)計(jì)已成功應(yīng)用于沈陽(yáng)渾南70%低地板輕軌列車中,由于在輕軌線路中有無電區(qū),所以在無電區(qū)中采用超級(jí)電容組為牽引系統(tǒng)供電,保證列車正常運(yùn)行。在實(shí)際中超級(jí)電容組單周期充放電示意圖如圖6所示:

        圖5 充電中斷流程圖

        圖6 超級(jí)電容組單周期充放電示意圖

        每個(gè)“充電—放電”周期包括A、B、C、D4個(gè)區(qū)段:

        A:充電,起始電壓250 V,充電至電壓550 V。

        B:放電,初始電壓550 V,輸出功率120 kW。

        C:放電,輸出功率16 kW,停止電壓250±5 V。

        D:非充電、非放電狀態(tài),電壓250±5 V,無電流。列車處于惰行狀態(tài)。

        超級(jí)電容所能釋放的能量與最大電壓和最小電壓這兩個(gè)參數(shù)有關(guān)。若超級(jí)電容的容量為CF,額定電壓為Umax,最小電壓為Umin,則從理論上講,它可釋放的儲(chǔ)能量Ws可以表示為:

        本設(shè)計(jì)采用的電容為美國(guó)Maxwell公司的BMOD0165 P048 B01型超級(jí)電容,其具體參數(shù)如表1所示。

        表1 Maxwell BMOD0165 P048 B01型超級(jí)電容具體參數(shù)

        本設(shè)計(jì)中牽引逆變器在一個(gè)無電區(qū)內(nèi)對(duì)能量的要求為列車以120 kW運(yùn)行12 s,以16 kW運(yùn)行80 s。

        根據(jù)能量公式

        列車一個(gè)無電區(qū)內(nèi)所需要的能量為:

        本設(shè)計(jì)采用12個(gè)超級(jí)電容串聯(lián)為一組,2組并聯(lián),共使用24個(gè)超級(jí)電容。所示超級(jí)電容器組的容值為:

        額定電壓為:48 V×12=576 V

        在設(shè)計(jì)中給定最大充電電壓Umax=550 V,最小放電電壓Umin=250 V,根據(jù)能量公式,超級(jí)電容所提供的能量為:

        假設(shè)DC/DC變流器的效率為90%,超級(jí)電容所釋放的能量可以滿足牽引逆變器的需要。

        3.1 超級(jí)電容的充電

        充電時(shí),主電路拓?fù)涞刃閎uck電路,如圖7所示。

        圖7 充電模式等效電路

        本文設(shè)計(jì)的輕軌牽引系統(tǒng)額定電網(wǎng)電壓為直流750 V。試驗(yàn)時(shí),DC/DC變流器從接觸網(wǎng)獲取750 V的直流電為超級(jí)電容充電,波形見圖8。

        圖8中上面的波形是電網(wǎng)電壓;中間的波形是超級(jí)電容電壓;下面波形是超級(jí)電容電流。電網(wǎng)電壓為750 V,超級(jí)電容電壓為250~550 V,超級(jí)電容平均電流值為250 A。

        從波形可以看出:超級(jí)電容先以恒流方式進(jìn)行充電,在即將充滿時(shí),電壓接近預(yù)充電最高的電壓閾值,充電電流逐漸減小,以恒壓方式進(jìn)行充電,最終,電壓逐漸升至550 V,充電完成。

        3.2 超級(jí)電容為牽引系統(tǒng)供電

        放電時(shí),主電路等效為boost電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖9所示,超級(jí)電容經(jīng)過DC/DC變流器輸出直流750 V,為牽引系統(tǒng)供電,波形見圖10。

        圖8 超級(jí)電容充電波形

        圖9 放電模式等效電路

        圖10 超級(jí)電容放電波形

        圖10中,上面的波形是DC/DC變流器輸出電壓,中間的波形是超級(jí)電容組的電壓,下面的波形是DC/DC變流器輸出電流。DC/DC變流器輸出電壓為750 V,輸出電流最大值為160 A,超級(jí)電容電壓變化范圍為550~250 V。

        從變流器輸出電壓波形可以得出:超級(jí)電容放電時(shí),DC/DC變流器輸出電壓恒定為750 V,為牽引系統(tǒng)提供穩(wěn)定、可靠的直流電。從變流器輸出電流波形可以得出:該儲(chǔ)能系統(tǒng)可以滿足牽引系統(tǒng)不同功率等級(jí)的要求,即滿足列車以不同的速度運(yùn)行。

        4 結(jié)束語

        本文在介紹超級(jí)電容等效模型的基礎(chǔ)上,深入研究了基于雙向buck-boost電路的超級(jí)電容儲(chǔ)能系統(tǒng)。在有外電網(wǎng)時(shí)DC/DC變流器可以從外電網(wǎng)吸取能量,并且可以有效的吸收牽引系統(tǒng)制動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的能量。當(dāng)列車進(jìn)行大功率牽引或在無電網(wǎng)情況下運(yùn)行時(shí),超級(jí)電容儲(chǔ)能系統(tǒng)就會(huì)為列車的牽引系統(tǒng)提供能量。本超級(jí)電容儲(chǔ)能系統(tǒng)已成功應(yīng)用于沈陽(yáng)渾南70%輕軌列車的牽引系統(tǒng)中。

        [1] 楊 惠,孫向東,鐘彥儒,陶柳英,張鵬程.基于雙向DCDC變換器的超級(jí)電容器儲(chǔ)能系統(tǒng)研究[J].西安理工大學(xué)學(xué)報(bào),2011,27(4):456-460.

        [2] 溫 鎮(zhèn),胡仁杰,蔣 瑋.獨(dú)立光伏系統(tǒng)中超級(jí)電容器充電電路設(shè)計(jì)[J].電工電氣,2011,(1):9-12.

        [3] 馬奎安,陳 敏.超級(jí)電容器儲(chǔ)能系統(tǒng)充電模式控制設(shè)計(jì)[J].機(jī)電工程,2010,27(7):85-88.

        [4] 郝振宇,王洪慶.基于DSP的移相全橋變換器的研究[J].電力傳動(dòng),2007,6(37):34-38.

        [5] 劉陵順,高艷麗,張樹團(tuán),王 昉.TMS320F28335DSP原理及開發(fā)編程[M].北京:北京航空航天大學(xué)出版社,2011.

        [6] 武利斌.基于超級(jí)電容器的城軌再生制動(dòng)儲(chǔ)能仿真研究[D].成都:西南交通大學(xué),2011.

        [7] Aewatert B,Cygan P J,Leung F C.Man portable power needs of the 21st century[J].Power Sources,2000,91:27-36.

        [8] 唐西勝.超級(jí)電容器儲(chǔ)能應(yīng)用于分布式發(fā)電系統(tǒng)的能量管理及穩(wěn)定性研[D].北京:中國(guó)科學(xué)院電工研究所,2006.

        猜你喜歡
        變流器電容器雙向
        雙向度的成長(zhǎng)與自我實(shí)現(xiàn)
        出版人(2022年11期)2022-11-15 04:30:18
        電容器的實(shí)驗(yàn)教學(xué)
        物理之友(2020年12期)2020-07-16 05:39:20
        含有電容器放電功能的IC(ICX)的應(yīng)用及其安規(guī)符合性要求
        電子制作(2019年22期)2020-01-14 03:16:28
        無功補(bǔ)償電容器的應(yīng)用
        山東冶金(2019年5期)2019-11-16 09:09:38
        石墨烯在超級(jí)電容器中的應(yīng)用概述
        中壓一體化儲(chǔ)能變流器的設(shè)計(jì)
        基于背靠背變流器的并網(wǎng)控制研究
        一種軟開關(guān)的交錯(cuò)并聯(lián)Buck/Boost雙向DC/DC變換器
        一種工作頻率可變的雙向DC-DC變換器
        改進(jìn)PR控制在直驅(qū)風(fēng)機(jī)變流器中的應(yīng)用
        久久综合老鸭窝色综合久久| 300部国产真实乱| 精品少妇一区二区三区视频| 国产精品女同久久免费观看 | 亚洲欧美中文字幕5发布| 国产嫖妓一区二区三区无码| 中文字幕久久精品波多野结百度| 日本在线无乱码中文字幕| 浓毛老太交欧美老妇热爱乱 | 天美麻花果冻视频大全英文版 | 国语对白精品在线观看| 国产二区交换配乱婬| 最新亚洲av日韩av二区| 极品粉嫩小仙女高潮喷水视频 | 爆乳日韩尤物无码一区| 国产成人精品一区二区三区av| 亚洲av无码无限在线观看| 久久精品国产亚洲av忘忧草18| 91精品在线免费| 午夜精品久久99蜜桃| 国产三级久久久精品麻豆三级| 国产精在线| 国产一级黄色性生活片| 久久亚洲道色综合久久| 欧美成人片一区二区三区| 白白色发布在线播放国产| 国产精品久久av高潮呻吟| 亚洲av无码国产综合专区| 富婆如狼似虎找黑人老外| 久久精品国产亚洲精品色婷婷| 白浆国产精品一区二区| 久久久久女人精品毛片| 99精品久久久中文字幕| av天堂手机在线看片资源| 狼狼综合久久久久综合网| 岛国AV一区二区三区在线观看| 国产精品专区一区二区av免费看| 国产激情视频免费在线观看| 少妇无码一区二区三区| 成人综合久久精品色婷婷| 青青草成人在线播放视频|