轨道式集装箱门式起重机,是主要用于集装箱装卸、搬运和堆放的机械,在国内外许多大型集装箱铁路转运场和储运场都有应用。传统的轨道式集装箱门式起重机采用的是单一的柴油发电机组作为动力源,这种结构形式的动力系统装机容量大,并且无法吸收在集装箱下放过程中产生的能量回馈,存在着能量利用率低、燃油消耗量大、对环境污染严重的问题。针对这些问题,本文从集装箱起重机对动力系统的需求出发,利用超级电容和磷酸铁锂电池构建复合电源,接入直流母线中,与柴油发电机组构成了混合动力系统,在集装箱下放过程中吸收回馈能量,并在电机驱动控制时释放能量,由此达到提高能量利用率、节能减排的目的。首先,通过建立双DC/DC结构的复合电源以及改进型双通道DC/DC变换器,将超级电容的大比功率特性和磷酸铁锂电池的大比能量特性充分结合在一起,使复合电源具有“高比功率+高比能量”的充放电性能,并利用超级电容对磷酸铁锂电池进行“削峰填谷”的保护,延长其使用寿命,提高复合电源的整体性能。并根据集装箱起重机在不同工况下的运行特点,制定了复合电源的工作模式。同时,提出了引入功率调节和手柄信号的改进型复合电源控制策略,解决了直流母线电压波动造成储能器误动作以及系统响应的实时性问题。接着,从能量的优化控制出发,在磷酸铁锂电池和超级电容的复合驱动模式中,制定了基于模糊控制的能量分配策略。通过柴油发电机组充电,以及超级电容和磷酸铁锂电池间能量交换,使复合电源保持在最佳充放电状态,保证了系统运行的高效性及稳定性。在柴油发电机组与复合电源的配合方面,制定了柴油发电机组的“恒温器式+功率跟随式”控制方式,根据复合电源的状态以及系统功率需求调整发电机组输出,使其工作在最佳工作区,达到节能的目的。最后,构建了混合动力集装箱起重机系统仿真模型,分析了集装箱起升、小车平移、集装箱下放等主要工况,由仿真结果分析可知,复合电源可以充分吸收回馈能量,在工作过程中,母线电压平稳,锂电池充放电次数少、得到了充分的保护,系统节能率高。