[发明专利]一种无接触网供电城市轨道车辆制动能量回收方法

权利要求书

1.一种无接触网供电城市轨道车辆制动能量回收方法，其特征在于，包括步骤：

S100，设定车辆制动距离；

S200，在制动前，根据速度优化算法得到最优的制动速度曲线，车辆按照所述最优的制动速度曲线运行；

所述速度优化算法包括步骤：

S201：车辆制动时先根据车辆电机制动特性曲线制动；

S202：在速度降到功率变换点后改变电机制动状态，使电机制动的输出功率满足超级电容最大吸收功率的要求且使车辆制动距离满足要求值，得到最优的制动速度曲线；

S300，在制动过程中采用分段电阻投入的方式,消耗多余的制动功率，确保母线电压的稳定。

2.根据权利要求1所述的一种无接触网供电城市轨道车辆制动能量回收方法，其特征在于，所述步骤S202包括步骤：

当速度降低到功率变换点后，改变电机的制动状态，使电机按照预设制动功率发出制动功率；车辆按电机制动特性曲线制动过程中电机制动功率为输出的最大制动功率；在此过程中电机以最大减速度减速，车辆速度快速降低，车辆按电机制动特性曲线制动车辆，制动距离短；

车辆按预设制动功率制动，使电机制动产生的输出功率与超级电容最大吸收功率相同；改变制动过程中的功率变换点，使制动距离满足要求值。

3.根据权利要求2所述的一种无接触网供电城市轨道车辆制动能量回收方法，其特征在于，所述速度优化算法包括步骤：

(1)根据所述车辆制动距离s^*，计算超级电容最大吸收功率P_sc-max；设定采样时间为T、减速度最大值a_max和舒适度限定值difa_max；

(2)车辆先根据电机制动特性曲线制动，在车辆速度降到功率变换点以后,根据超级电容吸收功率P_sc(t)、电机效率η₁、双向DC/DC变换器效率η₂、DC/AC逆变器效率η₃、运行阻力分担功率P_f(t)和速度v，计算减速度a；

取v(t)＝Vs，Vs为最大吸收功率点对应的速度，计算减速度a的公式：(mv(t)a(t)-P_f(t))η₁η₂η₃＝P_sc(t)；m表示车辆质量，t表示离散时间；

(3)对减速度a优化限制；

(4)计算舒适度difa，并对减速度的舒适度difa优化限制；

(5)计算速度v(t+1)＝v(t)-aT；

(6)判断速度v(t+1)是否达到0；若是执行步骤(7)；若否，则使t＝t+1并执行步骤(2)；

(7)重新计算制动距离s；若制动距离满足|s-s^*|＜ε则结束，否则调整功率变换点处为最大吸收功率点对应的速度Vs后重新执行步骤(2)。

4.根据权利要求3所述的一种无接触网供电城市轨道车辆制动能量回收方法，其特征在于，所述超级电容吸收功率的计算方法为：

超级电容电压U由于随着制动过程中电流流入不断的变化，流入超级电容电流由于双向DC/DC变换器的限制最大电流为I^*，因此超级电容吸收功率Psc(t)在制动过程中随超级电容电压的改变而改变；

超级电容吸收功率Psc(t)根据制动时刻超级电容电压确定；在车辆制动过程中在制动初始时刻t₀测得超级电容电压U₀，以U₀作为初始时刻电压不断迭代计算出下一时刻超级电容电压U(i+1)，将超级电容存储的电荷量与开路电压化作线性关系；

根据下列算式求取超级电容吸收功率：

Q(i+1)＝C×U(i)-I^*×T；

U(i+1)＝Q(i+1)/C；

P_SC(t)＝U(i+1)×I*；

其中：U(i)为超级电容端电压，I^*为双向DC/DC变换器的限制最大电流，Q(i)超级电容存储电荷量，T为采样时间，C为超级电容容量，i为制动时刻的离散时间。