[发明专利]城轨超级电容储能系统充放电阀值模糊推理动态设定方法

说明书

本发明针对城轨超级电容储能系统的动态调节和协调控制的问题，提出一种城轨超级电容储能系统充放电阀值模糊推理动态设定方法，本发明提出的基于模糊推理,三个输入‑四个输出Mamdani型模糊推理器,将选取牵引车辆在供电区段内与储能装置b距离L和超级电容荷电状态(SOC)作为模糊推理的输入，将电压动态阈值作为输出。将L和SOC值模糊化，选取适合的模糊论域和隶属函数，根据经验或者实验数据编写模糊规则，进行模拟或者仿真，输出量进行模糊清晰化，以此输出一个清晰值。利用模糊推理，不仅能使牵引网电压具有稳压作用，还具有良好的节能效果。模糊推理系统的鲁棒性强，参数变化对控制效果的影响被大大减弱。

技术领域

本发明涉及的是一种超级电容充放电领域的控制方法，具体的说 就是一种城轨超级电容储能系统充放电阀值模糊推理动态设定方法。

背景技术

随着城市化建设的不断推进和人口的急剧增长，城市交通拥堵， 机动车尾气污染严重，在全球大力倡导开发清洁能源，各国也在寻求 和规划打造新的都市交通布局。城市轨道交通清洁环保，主要以电能 作为驱动，目前轨道交通主要有地铁，轻轨，磁悬浮列车。而在轨道 交通中启动加速会消耗大量的能量，而制动减速会产生大量能量，如 何利用储能元件回收这些制动能量成为轨道交通节能的重要研究内 容。目前主要存储能量有电池、超级电容和飞轮等，而超级电容具有 功率密度高，充放电相应速度快受到广泛的关注和应用。

传统城轨储能系统双闭环控制结构是基于直流牵引网压波动变 化直接反映到列车运行状态，通过设定固定的充放电电压阈值和实时 检测牵引网压变化决定超级电容储能系统工作模式，具有控制监督、 响应速度快等优点。传统储能系统控制策略由牵引网电压环，模式切 换模式，和冲放电电流环等控制环节，控制系统采用电压外环和电流 内环双闭环串级结构的控制策略，是目前主要也是基础的控制策略。 本发明在传统策略基础上提出基于模糊推理的动态调节的协调控制 储能系统能量管理策略，利用模糊推理，运用语言表达，建立模糊规 则，使牵引车辆能根据供电区段内与储能装置距离L(与区间终点b 距离，牵引车辆到a、b储能系统的距离和为D)、超级电容荷电状态 (SOC)的实时运行状态自行改变电压阈值,使超级电容在保护电容本 身的前提下，能更合理的利用超级电容释放和吸收能量，节约能源。

发明内容

技术问题：在牵引车辆运行工具中，超级电容是其储能元件。但 在超级电容储能系统中，超级电容充放电电压的阈值一般固定设定， 使其不能根据运行状态自行调整，这种充放电电压阈值的设定具有局 限性，不能很好保护超级电容和充分发挥超级电容的能力。

技术方案；为了解决上述问题，可以将模糊推理应用到充放电压 阈值得计算中，使其更好根据城轨运行状态调整电压阈值的设定，更 好地发挥超级电容的作用。对于城轨超级电容储能系统而言，其充电 阈值、放电阈值与列车初始设置电压阈值、控制参数、运行距离和超 级电SOC有关。对于超级电容系统的电压阈值设定，可以利用模糊推 理，采用mamdani型模糊推理系统，三个输入四个输出模式，设某一 供电区间内两个储能系统(假设a储能系统、b储能系统)之间距离 为D，在此区间进行—加速、惰行、制动，根据超级电容SOC，根据 经验和数据，归纳模糊规则，进行电压阈值的动态控制，使其更好实 时根据运行状态，调整电压阈值。

本发明是根据传统动态调节和协调控制的储能系统能量管理策 略，基于直流牵引网压波动变化直接反应列车运行状态，通过设定充 放电电压阈值，和实时检测牵引网电压变化决定超级电容储能系统工 作模式。

本发明提出的城轨超级电容储能系统充放电阀值模糊推理动态设定 方法，由上述可知，牵引车辆在供电区段内与储能装置b的距离L， a、b两个储能超级电容SOC_a、SOC_b作为模糊推理输入，电压阈值U_char-a (a储能系统充电阈值)、U_char-b(b储能系统充电阈值)、U_dis-a(a储 能系统放电阈值)、U_dis-b(b储能系统放电阈值)作为输出。