超级电容储能系统抑制直流牵引网压波动的研究

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1、万方数据第35卷第2期北京交通大学学报Vd．35No．22垒!!堡垒旦!!Q堕垦垒!坌生￡堡l堡垡!墼鱼：l!△Q里Q垒堑!型!墅曼!!￥△匡；2Q!!文章编号：1673—0291(2011)02—0133．04超级电容储能系统抑制直流牵引网压波动的研究赵坤，王迅，杨中平，游小杰(北京交通大学电气工程学院，北京100044)摘要：超级电容储能装置通过双向DC／DC变换器为列车提供牵引或者吸收再生制动能量，本文就车栽超级电容储能系统的结构及充放电控制策略进行了研究，给出超级电容储能系统充放电控制策略，通过对其控

2、制策略的仿真分析，验证了超级电容储能系统可以有效地防止城市轨道交通供电系统中电力负荷波动和再生失效等问题．关键词：超级电容；储能系统；直流供电系统中图分类号：TM922．3文献标志码：AStudyofDCelectrifiedrailwayvoltagefluctuationsuppressionusingEDLCZHAOKun，WANGXun，％馏Zhongping，YOU拗匆(SchoolofElectricalEngineering，BeijingJiaotongUniversity，Beijing10

3、0044，China)Abstract：EnergystoragesystemusingEDLCviabi．directionalDC／DCconverterprovidesenergywhentrainispoweringandabsorbsregenerativeenergywhentrainisbrakring．Thispaperdiscussesthestructureandcharge-dischargeoontrolstrategyofenergystoragesystemusingEDLC．Th

4、econtrolstrategyisestablishedtoavoidthevoltagefluctuation．Bysimulationanalysis，theenergystoragesys—terncaneffectivelysuppressthevoltagefluctuationandregenerationfailure．Keywords：electricdouble—layercapacitors；energystoragesystem；DCrailwaypowersystem在城市轨道交通直

5、流电气供电系统中，牵引变电所输出电流通过接触网或第三轨供给铁路车辆，最后由回流线返回变电所．当列车远离变电站且需要巨大的牵引能量时，大电流将通过馈电线与接触网从变电站流向列车，由于线路上阻抗的存在，电流将造成很大的线路损耗，同时造成列车受电弓处电压跌落严重，影响列车的运行性能．如果此时将储能装置安装在列车上，列车运行所需电流部分由此装置提供，相应变电站提供的电流则将减少，这样会减少牵引网电压的跌落及功率的波动．引人储能装置，还可以有效地防止再生失效问题，使得列车的再生能量可以更加有效地利用．近年来随着能量存储

6、介质技术的进步，超级电容(EDLC)被广泛地应用于储能装置中，它具有快速充放电、低污染、高效率和维护费用低【1-2]等特性．针对超级电容在直流牵引供电系统中应用的探索，本文作者就车载超级电容储能系统的结构及充放电控制策略进行了研究，本文作者搭建了一个750V直流电气化铁路等效模型仿真平台，通过仿真分析证明了超级电容储能系统可以有效地防止城市轨道交通供电系统中电力负荷波动和再生失效问题．收稿日期：2010．08—30作者简介：赵坤(1980一)，男，山西长治人，博士生，主要研究方向为城市轨道交通制动及超级电容应

7、用研究．锄嘲甜：0r7117330@b饥edu．∞．游小杰(1964一)，男，福建漳平人，教授，博上，博士生导师．emaiil：xjyou@bjtu．edu．cn．万方数据3a1超级电容原理与特性j匕jX盘趔太々学撤瓣，s密。。r重州tIl!№7r＼／，．目I超缴电#《日目FtgiJ*帕dcd。苷洲tJfH)Irl2超级电窖等效模型超级电_萍(Ef)Ir)等效楼删3如蹦2所示目2越级皂g并艘埴■目Ihg2Eu■“ofE1)IX闭2一I，JcH，为等效_}{：联内阻．Rb为等效串联山阻，(’为等教择抗R即主要影

8、响超级电拜嚣的瓣电拼c．从lnJ影响电容的培瑚储能性能．R¨征常很大，¨r以逃到儿丌欧姆．滴电流钺小积咀堪电容器Rn足反映Jt性能的卟电拦{}i钳．雕着克放电电拼c的增加。其内阻损耗增加．导毁超级fU容发热圆此当叔电垲JU

9、痞器应用于大功率克放fU系缆中．噩尽量选取内月l轻小的越缴lU窨作为储能堆元1．3超级电窖充放电特性超级lU容堆体恒ln洫_允放fU测试幽盘¨阿3所玳，超缎电容的IU压和放电时州