摘要：为将光伏发电接入牵引供电系统进行有效利用,同时兼顾牵引供电系统电能质量改善及列车再生制动能量回收利用,提出了一种基于铁路功率调节器的光储系统接入牵引供电系统的协调控制方法.首先,搭建基于铁路功率调节器的光储系统接入牵引供电拓扑结构,并对其电能质量补偿机理进行理论分析;在此基础上,充分考虑光储系统的运行条件以及列车牵引、制动、空载或惰行工况,提出光储系统接入牵引供电的联合协调控制方法,实现了“光+储+荷”三者间的协调控制、牵引供电系统负序的动态补偿以及谐波的有效抑制;在RT-Lab实时仿真系统中建立了基于铁路功率调节器的光伏接入牵引供电系统仿真模型,并结合实际光照和牵引工况数据验证本文所提出的系统结构以及协调控制方法的有效性.结果表明:本文所提出的系统结构以及协调控制方法能够实现牵引供电系统中光储系统的有效接入,再生制动能量回收率提升至86.7%,功率因数提升6.4%,对谐波特别是高次谐波含有率有较大改善,满足光伏电能高效消纳及综合利用、电能质量动态综合补偿、再生制动能量回收多重需求.

摘要：空气泄漏是质子交换膜燃料电池(proton exchange membrane fuel cell,PEMFC)系统中常出现的一类故障,并且发生概率会随着系统运行时间的增加而逐渐增大,直接影响PEMFC的性能。为此,提出基于自适应滑模观测器(adaptive slide mode observer,ASMO)的容错控制策略。首先采用观测器实现泄露故障下流量重构,通过主动容错控制器调节空压机的供给流量,补偿泄漏的空气流量。同时,设计一种背压阀开度的迭代调节算法用于控制供气压力,保证稳定、合适空气供应,避免电堆出现“氧饥饿”现象。最后,基于模型在环平台对观测器以及容错控制策略进行验证与分析,结果表明:ASMO拥有比传统滑模观测器更好的收敛速度和估计精度;采用基于ASMO的容错控制策略后,系统能够在故障后恢复正常的空气供应,提高了系统整体可靠性。

摘要：在双碳目标下,为构建绿色、共享、安全、高效、稳定的新型铁路发展模式,改善传统系统由内至外的刺性、孤立等不友好特征,该文提出一种铁路友好体系以协同推进交通领域的低碳转型。首先,结合交通能源融合发展趋势,阐述铁路友好体系的基本形态与典型特征;然后,依据不同网络属性,将铁路系统整体划分并建立为牵引系统友好架构、非牵引系统友好架构、牵引–非牵引系统友好架构3层典型形式;在此基础上,根据各环节耦合协同关系,进一步提出并设计铁电友好、网源友好、车网友好、自我友好系列技术框架;通过对关键技术难点及完善路线探讨剖析,给出未来展望和阶段发展建议,以期对后续更为深入的理论与应用研究有所裨益。

摘要：为了解决燃料电池输出波动较大,不利于电动自行车平稳运行的问题,设计并制作了燃料电池电动自行车用双相交错并联结构的升压变换器.在SIMULINK平台上建立了燃料电池电动自行车整车模型并对其进行仿真,利用PhyX-220型燃料电池作为输入进行样车试验测试.研究结果表明:该模型能够较为精确地反映整车的动态过程,满足动态负载的功率需求;系统输出的电压纹波可控制在2%以内,效率可达94%,验证了燃料电池驱动电动自行车的可行性.

摘要：三维数值仿真在研究质子交换膜燃料电池(proton exchange membrane fuel cell,PEMFC)内部机理、外部输出性能等方面存在优势,可实现降低研究成本及提高科研效率等目的。该文首先对PEMFC的三维数值仿真方法进行介绍,其次,阐述三维数值仿真在模拟PEMFC内部两相流、液态水运动和水淹方面的应用,并总结三维数值仿真在优化传统流场和设计新型流场中的应用。三维数值仿真方法通过耦合多个物理场可对PEMFC各个方面进行仿真,进一步概括三维数值仿真在操作参数、膜电极组件和热管理等方面的研究成果。最后,对应用三维数值仿真方法研究PEMFC进行总结和展望,可对相关研究提供一定的参考价值。

摘要：光伏并网发电系统的参数设计对其稳定运行具有重要意义,为此,提出了一种光伏并网发电系统参数的协调优化方法.该方法通过建立包含光伏电池、并网逆变器、变压器和电网的光伏发电系统小信号数学模型,利用特征值分析(根轨迹图)得到各个特征值稳定情况下的系统参数边界值;在此基础上,建立了计及小干扰稳定性、阻尼比和稳定裕度的协调优化目标函数,并采用回溯搜索算法(backtracking search algorithm,BSA)对系统参数进行优化;通过仿真测试,对比分析了参数优化前后系统的动态响应.研究结果表明,在系统遭受到小扰动后,经过参数优化的光伏并网系统能够在0.1 s内达到新的平衡点稳定运行,比未优化参数的系统动态响应提高了50%.

摘要：为了评估有轨电车车载光伏系统接入24 V直流母线方案的可行性及其经济性,以世界首列氢燃料电池混合动力100%低地板有轨电车为研究对象,设计了车载光伏发电系统,描述了该系统在有轨电车上的安装位置及安装尺寸。采用标准小时数法对有轨电车寿命周期内安装了透光组件后车载光伏发电系统的发电量进行了预测。详细介绍了有轨电车车载光伏发电系统接入24 V直流母线方案。研制了车载光伏样车,其电气系统由车载光伏发电系统、数据采集系统及辅助供电及储能装置等组成,并给出了车载光伏发电系统样车的电气拓扑图。构建了有轨电车车载光伏发电系统接入24 V直流母线方案的经济性模型,基于理论计算与样车测试开展了经济性分析。结果表明:3节编组有轨电车车顶铺设的铜铟镓硒薄膜电池发电量为19.11 kWh/d,3~4年即可收回成本。有轨电车车载光伏发电系统具有良好的经济性能。

摘要：针对质子交换膜燃料电池(proton exchange membrane fuel cell,PEMFC)的强非线性及强耦合特性,该文提出一种适用于PEMFC系统过氧比(oxygen excess ratio,OER)估计的高阶滑模(high order sliding mode,HOSM)观测器设计方法。该方法采用HOSM算法对输出误差进行调节,使其在有限时间内趋于零,进而通过准确估计PEMFC系统中难于利用传感器直接测量的变量(如,供应管道中空气质量、阴极侧氧气以及氮气质量等),求解系统OER,为空气闭环系统的精确控制和动态性能的提高奠定了基础。最后,在RT-LAB半实物平台上进行硬件在环的实验验证,对所提出的HOSM观测器与传统的滑模观测器进行对比实验。实验结果表明,所设计的HOSM观测器性能优于传统的滑模观测器,在存在模型参数不确定性和测量噪声的条件下,仍具有快速的收敛特性,且表现出了良好的鲁棒性。

摘要：交通强国铁路先行的大背景下,我国轨道交通行业技术和产业发展迅速,国家对轨道交通专业技术人才的需求日益突出。工科人才培养中,实践教学是培养卓越工程人才的重要环节。将学科优势和行业特点融入到实践教学体系中,整合最新科研成果及校内外实践教学资源,可以有效促进学生专业创新能力、工程实践能力和技术融合能力的提升。本文以西南交通大学轨道交通电气工程专业为例,从实践教学体系设计,实践教学平台构建和实践教学实施三个方面进行了探讨,构建了融合产教研的实践教学体系。该实践教学体系实施以来,在促进轨道交通高素质人才培养方面取得了良好的效果。

摘要：空冷型质子交换燃料电池具有冷启动速度快、效率高的优点,因此被广泛应用于中小功率燃料电池的设计中。空冷型质子交换膜燃料电池结构简单,其附属风扇既负责供氧又负责散热,因此风扇风速对燃料电池性能有较大影响。利用简化的Randles等效电路模型和电流断路法测出了不同风速下燃料电池的阻抗谱,并对实验结果进行了分析和讨论。该方法对比传统方法时效性更好,可以测量瞬时阻抗谱,测量所需时间短,并且不需要昂贵的设备。最终的实验结果表明,风速过高会导致交换膜水淹,另一方面风速过低会导致供氧不足,因此合适的风速使燃料电池性能更好。