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城市铁路运输锂电池储能系统的应用分析

城市铁路运输锂电池储能系统的应用分析

来源:
2021/04/07 09:13
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【摘要】:

  储能系统在城市轨道交通中的应用

  目前,锂电池储能、超级电容储能和飞轮储能是城市轨道交通最重要的储能形式。其中,锂电池作为近年来发展迅速的储能元件,其容量和功率水平均能满足再生制动能量吸收和释放的要求。此外,与超级电容和铅酸电池相比,锂电池具有能量密度高的优点,使设备小型化、轻量化。因此,锂电池具有充放电快、使用寿命长等优点,能够满足电气化轨道交通的要求。

  轨道交通锂电池储能系统

  图1为城市轨道交通锂电池储能系统,主要由双向DC/DC变换器、控制器、锂电池组等部件组成。其中,所述锂电池单体通过所述设置的串并联方式连接,形成锂电池组。锂电池通过双向DC/DC变换器连接到牵引网的两端。控制器处理牵引电网的状态监测信号和锂电池传感器传回来控制电力牵引电网之间的能量流和锂电池通过控制IGBT1电导和IGBT2双向DC / DC变换器,并实现自动控制的锂电池组的充电和放电。

  储能装置可以安装在车辆上,称为车载储能装置;也可以安装在地面上或隧道内的特殊房间内,称为地式储能装置。本实验采用地面型。储能装置的额定电压为DC1400-1800V,额定容量为160Ah,额定功率为240KW,牵引网的额定电压为DC1500V。

  锂电池储能系统控制策略

  在车辆运行过程中,有牵引启动、怠速和制动三种模式,它们引起牵引网络电压下降、恒压和上升的动态变化,分别对应着电能释放、待机和电能吸收三种储能系统方式。因此,选择牵引网电压值F作为控制变量。在车辆加速启动过程中,电机处于牵引状态,电能通过VVVF逆变器从牵引网络中获取。当储能系统检测到“UT”小于控制器设置的电压下限。当双向DC / DC变换器IGBT1关闭和打开IGBT2(单指南的牵引网)上的锂电池,锂电池的能量转化为所需的牵引网电压范围和牵引网络作为辅助电源的维护下限电压值高于牵引网电压。在车辆空转的过程中,车辆与牵引网之间没有能量交换,牵引网电压保持不变。储能系统未启动,处于待机状态。在再生制动过程中,车辆的电机处于发电机的工作状态,将车辆的动能转化为电能,经VVVF整流后反馈到牵引网络。当能量储存系统检测到U大于设定的上限电压控制器,双向DC / DC转换器IGBT1关掉,IGBT2关闭(一个指南牵引之间的网络连接和锂电池),和牵引网将电能转换成所需的电压和电流为锂电池充电的锂电池。即储能系统吸收可再生能源,并保持牵引网电压低于上电压值。

 

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