现代有轨电车车辆关键技术(3)

图3.Tramwave系统车载受流器

2.1.3无线感应供电Primove技术

庞巴迪公司推出的Primove技术采用无线感应供电方式，在轨道中分段铺设逆变器，将轨道供电电缆750V的直流电逆变为400V/20Hz的交流电；轨道中铺设的初级感应线圈通过不超过70mm的气隙在次级感应出约400V的交流，再将交流电转换为600V的直流电，供给牵引系统。其能量流动如图4所示。尽管无线传输的效率能做到90%以上，但由于能量经过了DC/AC、交流感应、AC/DC等多个环节，因此其系统效率较一般牵引系统低，整个系统的效率约为50%~60%左右[5]。其最大的优点在于一次侧与二次侧实现了物理分离，不会有APS和Tramwave

存在的磨耗问题。

图4.无线感应供电能量流向图

2.2储能装置供电系统

车载储能装置多应用于小汽车和公交车中，例如丰田Prius和本田Insight中采用的锂离子电池供电，上海11路公交采用的超级电容供电等。在最早的轨道交通去接触网研究中，曾使用过多种储能装置，例如飞轮、超导、超级电容、蓄电池等[6]。目前，在现代有轨电车中使用最广泛的储能装置是超级电容和蓄电池。2.2.1采用超级电容供电

超级电容具有充放电时间快、功率密度大、使用寿命长等优点，比较适合于现代有轨电车的运行需求。西门子的Sitras系统、西班牙卡夫的ACR技术等都利用了超级电容的这些优点。2.2.2采用蓄电池供电

蓄电池具有能量密度大、续航里程长、充放电平稳等优点，但充电时间较长、寿命较短；其直接应用于现代有轨电车系统不太适合，一般与超级电容配合使用。超级电容和蓄电池的比功率、比能量对比如图5

所示。

图5.超级电容和蓄电池的比功率、比能量

2.2.3超级电容和蓄电池混合供电

由于超级电容和蓄电池的缺点正好可以相互弥补，两者结合起来可以保证在相同的体积和重量情况下，提供更大的能量和峰值功率。一方面发挥蓄电池续航能力强的特点，一方面利用超级电容的平峰能力。采用这种系统最大的难点在于能量管理策略的设置。能量管理策略存在两层意思，一是如何确定初始的蓄电池和超级电容的容量，即储能装置的初始容量配置；二是如何根据实际列车和线路参数，决定蓄电池和超级电容的充放电策略，以使系统牵引能力、能耗等性能达到最优[7]。能量管理策略及其控制的实现，代表了储能装置供电技术的较高水平。

2.3无网供电技术小结

无网供电技术可分为分段电面供电和储能装置供电两大类。其各自的技术特点及优缺点如表2所示。

目前无网供电技术技术成熟度较高，无论是分段地面供电还是储能装置供电，多个轨道交通装备制造公司都可提供。但前者存在的问题是制造、运营维护成本的提升，后者有一个共同的问题，即考虑实际线路特点，如坡道、过红绿灯启停时续航里程的问题。

表2.无网供电技术对比