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近几年全球城市化发展十分迅速,城市人口也随之突飞猛进,交通行业行业得到了极大的发展,但同时汽车船舶等排出的尾气给大气环境造成了恶劣的影响,越来越多的大中城市出现严重的雾霾天气,直接给居民的身体健康带来了危害。交通运输行业如何使用清洁绿色能源、如何减少对环境的危害,成为近年来人们重点关注的问题。在这方面,城市轨道交通以高效、清洁等优异的特点日益得到广泛重视。但在使用成本费用方面,轨道在运行过程中的电能损耗非常多,是工程人员十分关注的方面。越来越多的研究人员的主要课题就集中在了怎样降低工作损耗,进一步提高能源的利用效率等问题上。据测算能量损耗的80%以上损失在列车牵引及制动过程,只有百分之十几的能量损耗在辅助等系统中。因此设计人员提出利用超级电容等新兴的产品技术来减少列车制动过程中的能量损耗。在列车车辆制动时,将能量反馈到能量吸收装置中,列车启动加速时,牵引车辆加速行驶,保持正常能量输出。但是如何保证列车供电网的稳定性,提升反馈电能的质量,关键问题在于如何优化能量吸收装置的性能,减少机车启动加速及制动过程中造成的网压波动。 本文在开发城市轨道交通的实际过程中,提出了利用超级电容的性能,同时采用DC/DC双向变换器来管理列车的能量吸收与释放,主要研究内容是双向Buck-Boost变换器及其并联应用的问题,开发有效的列车能量管理吸收装置,同时进行实验验证。 本文主要内容是,分析了列车能量管理系统在实际运用过程中的作用,介绍了近几年超级电容的相关发展情况及超级电容器的原理和性能,并对串电源模块的并联均流均压问题进行了阐述。研究DC/DC双向变换器的电路拓扑,论述了双向Buck-boost变流器的工作原理及控制模型分析。重点分析了双向DC/DC的并联均流技术和均压技术及其控制方法。结合实际工程,建立样机模型,并对模型进行了必要的结构性能仿真及发热元件的热仿真实验,开展了实验电路和控制程序的设计工作,根据设计要求搭建样机,进行电能的充放电试验,验证了理论的正确性及工程的合理性。