[发明专利]一种虚拟轨道交通列车分布式电源系统及匹配控制方法

权利要求书

1.一种虚拟轨道交通列车分布式电源系统的匹配控制方法，其特征在于，包括步骤：

S11，根据线路情况和车辆参数，计算不同编组列车的正常与应急行驶工况；

S12，根据所述行驶工况对分布式电源系统中动车部和各拖车部进行匹配，获得匹配方案；

S13，根据分布式电源匹配方案制定控制策略，控制列车各分布式电源系统的运行状态。

2.根据权利要求1所述的一种虚拟轨道交通列车分布式电源系统的匹配控制方法，其特征在于，步骤S11中，通过线路情况与不同编组列车车辆参数，计算列车正常与应急状态下的行驶工况。

3.根据权利要求2所述的一种虚拟轨道交通列车分布式电源系统的匹配控制方法，其特征在于，步骤S12中，根据列车工况与约束条件对不同分布式电源系统的匹配方案：根据不同列车正常与应急状态下运行线路的运行工况，以正常行驶与应急情况下分布式电源系统不同放电倍率和放电深度、功率、能量及电压为约束条件，以体积重量和全寿命周期内成本为最优化目标，基于Parato最优化理论，确定分布式电源系统数目，并得出成本与体积重量协调最优的各分布式电源系统中储能元件串并联拓扑参数，得到优化匹配方案。

4.根据权利要求3所述的一种虚拟轨道交通列车分布式电源系统的匹配控制方法，其特征在于，步骤S12中，根据列车工况与约束条件对不同分布式电源系统的匹配方案，包括步骤：

S121，根据车厢节数，确定分布式电源系统需要负载全线路运行电能需求，计算分布式电源系统对应全线路工况；

S122，基于所述全线路工况对分布式电源系统，进行计算动力性能匹配对于储能元件数量的匹配，定义单个储能包储能元件数量为b_i；

所述约束条件包括能量约束、电压约束、系统成本最小和系统重量最小；

满足约束条件如下：

对于b_i，需满足：

b_i×m_b≤m_maxi；

其中，m_max为限定储能包最大重量；加乘量m_b为估算实际工程中相应的重量增加量，包括箱体质量、变流器质量、斩波器质量、辅机质量以及连接线质量；

b_i×V_b≤V_maxi；

其中，V_max为储能包限定最大体积；加乘量V_b为估算实际工程中相应的体积增加量，包括箱体体积、氢气罐体积、变流器体积、斩波器体积和辅机体积；

λ_DC/DCmin×U_m≤n_B串×U_bmin≤n_B串×U_cmax≤λ_DC/DCmax×U_m；

其中λ_DC/DC表示变流器输入输出电压比，U_m表示母线电压，n_B串表示储能包中储能元件串联数目，λ_DC/DCmin为变流器输入输出最小电压比，λ_DC/DCmax为变流器输入输出最大电压比，U_bmin为储能包中储能单体原件的额定最小电压，U_cmax为储能包中储能单体原件的额定最小电压；

对于动力性能要求，需满足：

其中p_maxi为每个储能包所用储能元件的最大输出功率，P_max为虚拟轨道交通列车正常运行时的最大功率，P_辅助为虚拟轨道交通列车辅助功率，η_逆变器为逆变器转换效率，η_变流器为变流器转换效率；

对于应急状态动力性能要求，需满足：

其中，p_maxi为每个储能包所用储能元件的最大输出功率，P_应急max为虚拟轨道交通列车应急状态运行时的最大功率；

对能量需求，需满足：

其中T为整个运行时间，SOC_S1表示储能系统荷电状态阈值上限，SOC_L1表示储能系统荷电状态阈值下限，E_bi为每个储能包所用储能元件的额定容量，P_run为虚拟轨道交通列车正常运行时的瞬时功率；

对应急状态能量需求，需满足：

其中T为应急状态下运行到最近维修站的最大运行时间，SOC_S2表示储能系统荷电状态应急情况下阈值上限，SOC_L2表示储能系统荷电状态应急情况下阈值下限，P_应急run为虚拟轨道交通列车应急状态运行时的瞬时功率；

S123,根据S122的所有匹配方案进行优化，得到最优匹配方案；优化目标为全寿命周期成本最低和混合动力系统体积重量最小，求解方法为基于Pareto非支配解的多目标优化方法。