超级电容储能装置在城市轨道交通中的应用

2011-03-13聂晶鑫郭育华

电气化铁道 2011年2期

聂晶鑫，郭育华，夏猛

0 引言

随着石化资源的日益减少，环境和能源危机越来越威胁到人类未来的生存发展，节能减排的重要性逐渐得到了全世界的关注。随着电力电子技术、电机调速和驱动控制技术的进步和发展，交流变频调速系统已经广泛应用于轨道交通领域。

变频调速系统可以实现将机械能转化为电能，即再生制动，使得一部分能量能够回馈给电网，从而节约能源。目前的电力牵引系统广泛使用该电制动方式，既回收了部分机械能，又减少了机械制动的损耗，减少了维护时间和费用。但是以目前的牵引网结构，如果同段线路上没有列车消耗再生电能，牵引网电压则会上升，可能影响供电系统安全运行，目前的解决办法是用电阻消耗多余电能，以维持电压稳定。在地铁隧道中该方式会造成隧道内温度升高，而且不能有效利用回收能量。因此，可以在地铁直流供电系统中加入储能环节，它在再生制动时吸收能量，避免浪费；在启动或加速时提供部分功率支持，减少牵引网电压波动[1，2]。

本文研究了超级电容的充放电特性和城市轨道交通的运行特点，选择超级电容作为储能介质，搭建轨道交通超级电容储能系统，分析双向直流变换器的工作过程，采用牵引直流侧电压作为能量控制策略依据，使超级电容储能系统对直流系统电压起到稳定作用。