利索能及
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专利号: 2020104055314
申请人: 重庆交通大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-09-09
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种确定山地城市轨道交通超级电容储能装置配置方案的方法,其特征在于:所述方法包括:设所述山地城市轨道交通的某一运营线路上设置有n个牵引站和n个超级电容储能装置,所述n个超级电容储能装置分别设置在n个牵引站内,n个超级电容储能装置与n个牵引站一一对应;

一、设定所述运营线路的运行参数;

二、根据运行参数,按方法一分别获取n个超级电容储能装置的并联模组数的上限值和下限值;

三、以各个超级电容储能装置的并联模组数的上限值和下限值作为搜索范围,采用遗传算法获取n个所述超级电容储能装置的并联模组数的最优组合,得到的所述最优组合即为山地城市轨道交通超级电容储能装置的配置方案;

所述方法一包括:

1)根据公式一获取列车进入第i个牵引站所产生的有效再生制动反馈能量 其中i的取值范围为1至n的整数;

2)根据公式五获取第i个牵引站对应的第i个超级电容储能装置的并联模组数mi的上限值和下限值;

按上述方式分别获取n个所述超级电容储能装置的并联模组数的上限值和下限值;

所述公式一为:

其中,ti为列车进入第i个牵引站前最后一次制动操作所用的再生制动时间,所述ti根据公式二获取;ΔEi为所述ti时域内的动能变化量,所述ΔEi根据公式三获取;F0为列车制动过程中的基本阻力;Fa为列车制动过程中的附加阻力,包括坡道附加阻力、曲线附加阻尼和隧道附加阻力;ηI为主逆变器效率,ηM为电机制动效率和ηG为齿轮箱传动效率,ηI、ηM和ηG均为常数;PA为辅助系统功率,PA为常数;v为列车速度;

所述公式二为:

其中,vi1、vi2、ai分别为列车进入第i个牵引站前最后一次制动操作的制动开始速度、制动结束速度、制动加速度;

所述公式三为:

其中,M为列车的等效质量,按公式四获取;

所述公式四为:

M=M1(1+γ)+M2

其中,M1为列车的自重,M2为列车的负载,γ为列车的回转质量系数;

所述公式五为:

其中,ηD为双向直流DC/DC变换器的效率,ηD为常数;kab为吸收系数,为被吸收制动能量与有效再生制动反馈能量的比值,所述被吸收制动能量为同一牵引段下与该列车相邻的其它列车吸收的制动能量;将多个超级电容串联形成的电容模块记为一个单位模组,p为单个单位模组的储能量,所述单位模组的储能量根据牵引站网端电压确定;

当kab取值为0时,得到的并联模组数mi的上限值,当kab取值为40%时,得到的并联模组数mi的下限值。

2.如权利要求1所述的山地城市轨道交通地面超级电容储能装置的配置方法,其特征在于:所述遗传算法中的小种群按方式一生成;所述遗传算法中采用的适应度函数F(X)由公式六确定;

所述方式一为:

以各个所述超级电容储能装置的并联模组数的上限值和下限值作为搜索范围,随机生成多个个体,当生成的个体总数达到设定值时,停止生成新的个体,此时全部新生成的个体形成一小种群;所述个体按如下方式进行染色体编码:X=[m1,m2,…,mi,…,mn],其中,X表示一个个体;mi表示第i个超级电容储能装置的并联模组数;mn表示第n个超级电容储能装置的并联模组数;

所述公式六为:

其中,OBJV(X)为目标函数,按公式七获取;

所述公式七为:

其中,所述ω为牵引供电系统节能率的权重参数,ω∈[0,1];所述Erate(X)表示按个体X的染色体编码方式得到的n个超级电容储能装置的并联模组数的配置下,牵引供电系统的节能率,所述Erate(X)按公式八获取;Eratemax表示牵引供电系统的最大节能率;所述C(X)表示按个体X的染色体编码方式得到的n个超级电容储能装置的并联模组数的配置下,安装n个超级电容储能装置的投资成本,所述C(X)按公式十一获取;Cmax表示所述运营线路牵引供电系统的最大投资成本;

所述公式八为:

其中, 为在配置了超级电容储能装置的情况下,所述运营线路的n个所述牵引站的供电量的总和,所述 按公式九获取; 为在没有配置超级电容储能装置的情况下,所述运营线路的n个所述牵引站的供电量的总和,所述 按公式十获取;

所述公式九为:

其中, 为在配置了超级电容储能装置的情况下,所述牵引站的端电流; 为在配置了超级电容储能装置的情况下,所述牵引站的端电压;T为列车的发车间隔时间;

所述公式十为:

其中, 为在没有配置超级电容储能装置的情况下,所述牵引站的端电流; 为在没有配置超级电容储能装置的情况下,所述牵引站的端电压;

所述公式十一为:

C(X)=Puc×Mcon+Euc×Muc

其中,Puc为所述运营线路上n个超级电容储能装置的总功率;Mcon为每兆瓦控制设备的投资成本;Euc是所述运营线路上n个超级电容储能装置的总储能;Muc为每千瓦时超级电容储能装置的投资成本。