[發明專利]一種虛擬軌道交通列車分布式電源系統及匹配控制方法

有效

• 申請號: 201810417560.5
• 申請日: 2018-05-04
• 公開（公告）號: CN108454449B
• 公開（公告）日: 2023-07-28
• 發明（設計）人: 戴朝華;李密;陳維榮;郭愛;劉正杰
• 申請（專利權）人: 西南交通大學
• 主分類號: B60L50/00
• 分類號: B60L50/00;B60L15/00
• 代理公司: 成都帝鵬知識產權代理事務所(普通合伙) 51265
• 代理人: 黎照西

1.一種虛擬軌道交通列車分布式電源系統的匹配控制方法，其特征在于，包括步驟：

S11，根據線路情況和車輛參數，計算不同編組列車的正常與應急行駛工況；

S12，根據所述行駛工況對分布式電源系統中動車部和各拖車部進行匹配，獲得匹配方案；

S13，根據分布式電源匹配方案制定控制策略，控制列車各分布式電源系統的運行狀態。

2.根據權利要求1所述的一種虛擬軌道交通列車分布式電源系統的匹配控制方法，其特征在于，步驟S11中，通過線路情況與不同編組列車車輛參數，計算列車正常與應急狀態下的行駛工況。

3.根據權利要求2所述的一種虛擬軌道交通列車分布式電源系統的匹配控制方法，其特征在于，步驟S12中，根據列車工況與約束條件對不同分布式電源系統的匹配方案：根據不同列車正常與應急狀態下運行線路的運行工況，以正常行駛與應急情況下分布式電源系統不同放電倍率和放電深度、功率、能量及電壓為約束條件，以體積重量和全壽命周期內成本為最優化目標，基于Parato最優化理論，確定分布式電源系統數目，并得出成本與體積重量協調最優的各分布式電源系統中儲能元件串并聯拓撲參數，得到優化匹配方案。

4.根據權利要求3所述的一種虛擬軌道交通列車分布式電源系統的匹配控制方法，其特征在于，步驟S12中，根據列車工況與約束條件對不同分布式電源系統的匹配方案，包括步驟：

S121，根據車廂節數，確定分布式電源系統需要負載全線路運行電能需求，計算分布式電源系統對應全線路工況；

S122，基于所述全線路工況對分布式電源系統，進行計算動力性能匹配對于儲能元件數量的匹配，定義單個儲能包儲能元件數量為b_i；

所述約束條件包括能量約束、電壓約束、系統成本最小和系統重量最小；

滿足約束條件如下：

對于b_i，需滿足：

b_i×m_b≤m_maxi；

其中，m_max為限定儲能包最大重量；加乘量m_b為估算實際工程中相應的重量增加量，包括箱體質量、變流器質量、斬波器質量、輔機質量以及連接線質量；

b_i×V_b≤V_maxi；

其中，V_max為儲能包限定最大體積；加乘量V_b為估算實際工程中相應的體積增加量，包括箱體體積、氫氣罐體積、變流器體積、斬波器體積和輔機體積；

λ_DC/DCmin×U_m≤n_B串×U_bmin≤n_B串×U_cmax≤λ_DC/DCmax×U_m；

其中λ_DC/DC表示變流器輸入輸出電壓比，U_m表示母線電壓，n_B串表示儲能包中儲能元件串聯數目，λ_DC/DCmin為變流器輸入輸出最小電壓比，λ_DC/DCmax為變流器輸入輸出最大電壓比，U_bmin為儲能包中儲能單體原件的額定最小電壓，U_cmax為儲能包中儲能單體原件的額定最小電壓；

對于動力性能要求，需滿足：

其中p_maxi為每個儲能包所用儲能元件的最大輸出功率，P_max為虛擬軌道交通列車正常運行時的最大功率，P_輔助為虛擬軌道交通列車輔助功率，η_逆變器為逆變器轉換效率，η_變流器為變流器轉換效率；

對于應急狀態動力性能要求，需滿足：

其中，p_maxi為每個儲能包所用儲能元件的最大輸出功率，P_應急max為虛擬軌道交通列車應急狀態運行時的最大功率；

對能量需求，需滿足：

其中T為整個運行時間，SOC_S1表示儲能系統荷電狀態閾值上限，SOC_L1表示儲能系統荷電狀態閾值下限，E_bi為每個儲能包所用儲能元件的額定容量，P_run為虛擬軌道交通列車正常運行時的瞬時功率；

對應急狀態能量需求，需滿足：

其中T為應急狀態下運行到最近維修站的最大運行時間，SOC_S2表示儲能系統荷電狀態應急情況下閾值上限，SOC_L2表示儲能系統荷電狀態應急情況下閾值下限，P_應急run為虛擬軌道交通列車應急狀態運行時的瞬時功率；

S123,根據S122的所有匹配方案進行優化，得到最優匹配方案；優化目標為全壽命周期成本最低和混合動力系統體積重量最小，求解方法為基于Pareto非支配解的多目標優化方法。