铁路内燃机车柴油机的启动、公路车辆发动机的启动都是以蓄电池拖动发动机来实现的。而蓄电池又很容易受到外界因素的影响参数变化,如内阻增大,端电压降低,容量变小。在这种情况下,启动成功率很低,给人们造成诸多不便。为了提高启动的成功率和启动系统的性能以及提高蓄电池的使用寿命,人们一直在寻找各种办法。 随着科技的进步,近年来出现了一种超大容量电容器。这种新型的电子器件有着比蓄电池高10倍以上的功率密度和100倍以上的充放电速率。本文采用了超大容量电容器来提高柴油机启动系统性能。 本文对现有的机车柴油机启动系统应用超大容量电容器前后的性能进行了研究和定量的分析。因为超大容量电容器在放电结束时端电压等于当时的蓄电池端电压,所以还剩余很大一部分能量。为了充分利用这部分能量,我们试图采用DC/DC变换器,将超大容量电容器贮存的能量经过升压变换后向外输出。在此过程中找到了解决同类问题的一个有力的工具:Simulink工具箱里的Simpowersystems模块。 本文以东风4型内燃机车为例,通过研究了机车车辆柴油机的启动原理、过程,超大容量电容器在车辆柴油机启动中的作用和升压型DC/DC变换器的工作原理及其在Matlab里面的仿真模型,得出以下结论: 1) 在现有的内燃机车柴油机启动系统中应用超大容量电容器以后能极大地提高系统的性能:可以提高启动时蓄电池的最低端电压;可以极大地减小启动时蓄电池的最大放电电流。从而可以有效地保护蓄电池,延长蓄电池的使用寿命。 2) 使用超大容量电容后,明显地提高了系统的启动成功率。 3) 在现有的内燃机车启动系统中应用的超大容量电容器的最佳容量值为60F。 4) 使用超大容量电容后,蓄电池的容量与原先容量相比可以降低40%左右。 5) 使用了DC/DC变换器后,超大容量电容器的放电效率由65%提高到94%,我们更大限度地利用了超大容量电容器内贮存的能量。蓄电池