一种用于地铁列车的车载式飞轮储能系统的设计方法技术方案

本发明专利技术公开了一种用于地铁列车的车载式飞轮储能系统的设计方法，其包括获取目标地铁车载制动电阻柜形状及功率参数，并根据形状及功率参数计算飞轮的形状参数和转动惯量；获取目标地铁的安全性参数，根据安全性参数和转动惯量，计算飞轮的最大储能能量和储能效率；根据飞轮储能效率，计算变流器参数和IGBT参数；根据变流器参数和飞轮的储能能量，计算对应的飞轮形状数据；判断所得到的飞轮形状数据是否满足目标地铁车载制动电阻柜形状参数限制。本发明专利技术能够解决现有技术中再生制动能量利用率不足的问题，效率高、准确性强、移动性好。

【技术实现步骤摘要】
一种用于地铁列车的车载式飞轮储能系统的设计方法
本专利技术涉及轨道车辆制造
，具体涉及一种用于地铁列车的车载式飞轮储能系统的设计方法。
技术介绍
城市轨道交通具有运行密度大、站间距离小、启停频繁的特点。地铁列车制动会产生非常可观的再生制动能量。目前普遍采用的地铁列车制动方式为电气制动为主、机械制动为辅的模式。对于再生制动能量的利用主要有电阻耗能、电容储能、逆变回馈、飞轮储能等方式。电阻耗能方案采用制动电阻消耗再生制动能量，装置主要包括斩波器和制动电阻。装置通过监测直流母线电压的变化控制功率开关导通比，调节电阻实际消耗功率。电阻能耗方案技术成熟、易于实现、造价低廉并且可靠性高。但其缺点亦非常明显：剩余再生制动能量全部被电阻以热能形式消耗浪费，致使地铁环境内温度升高，如若采用通风、温控系统进行降温，则会造成电能二次消耗。电容储能方案是利用高性能超级电容元件作为储能介质吸收机车再生制动能量，电容单元通过串并联的方式构成特定容量的储能阵列装置，并通过双向DC/DC变换器与直流牵引网相连。当直流母线电压因为机车制动抬升至预设本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于地铁列车的车载式飞轮储能系统的设计方法，其特征在于，包括如下步骤：/nS1、获取目标地铁车载制动电阻柜形状及功率参数，并根据形状及功率参数计算飞轮的形状参数和转动惯量；/nS2、获取目标地铁的安全性参数，根据安全性参数和转动惯量，计算飞轮的最大储能能量和储能效率；/nS3、根据飞轮储能效率，计算变流器参数和IGBT参数；/nS4、根据变流器参数和飞轮的储能能量，计算对应的飞轮形状数据；/nS5、判断所得到的飞轮形状数据是否满足目标地铁车载制动电阻柜形状参数限制，当飞轮形状数据大于目标地铁车载制动电阻柜形状参数时，重复步骤S1至S4，直至满足目标地铁车载制动电阻柜形状参数限制，完成飞...

【技术特征摘要】
1.一种用于地铁列车的车载式飞轮储能系统的设计方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、获取目标地铁车载制动电阻柜形状及功率参数，并根据形状及功率参数计算飞轮的形状参数和转动惯量；
S2、获取目标地铁的安全性参数，根据安全性参数和转动惯量，计算飞轮的最大储能能量和储能效率；
S3、根据飞轮储能效率，计算变流器参数和IGBT参数；
S4、根据变流器参数和飞轮的储能能量，计算对应的飞轮形状数据；
S5、判断所得到的飞轮形状数据是否满足目标地铁车载制动电阻柜形状参数限制，当飞轮形状数据大于目标地铁车载制动电阻柜形状参数时，重复步骤S1至S4，直至满足目标地铁车载制动电阻柜形状参数限制，完成飞轮储能系统的设计。


2.根据权利要求1所述的用于地铁列车的车载式飞轮储能系统的设计方法，其特征在于，所述飞轮储能系统包括飞轮储能结构和通信模块、控制模块；
所述飞轮储能结构包括相互传动连接的飞轮和牵引电机，牵引电机与逆变器电连接；
所述通信模块包括用于监测飞轮和牵引电机转速的速度传感器；
所述控制模块包括分别与通信模块和飞轮储能结构电连接的控制器。


3.根据权利要求2所述的用于地铁列车的车载式飞轮储能系统的设计方法，其特征在于，所述计算飞轮的形状参数的方法为：
满足飞轮储能系统的总体积和总质量分别小于或等于车载制动电阻的体积和质量的同时，使飞轮储能系统的储能能量和储能效率达到最大值。


4.根据权利要求3所述的用于地铁列车的车载式飞轮储能系统的设计方法，其特征在于，所述计算飞轮的转动惯量的方法包括：



其中，ρf为飞轮密度，H为飞轮转子的轴向长度，R1为转子内半径，R2为转子外半径。


5.根据权利要求1所述的用于地铁列车的车载式飞轮储能系统的设计方法，其特征在于，所述安全性参数为目标地铁要...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴松荣，杨平，涂振威，徐睿，孙义杰，
申请(专利权)人：西南交通大学，
类型：发明
国别省市：四川;51