在軌道交通電氣化迅速推進的今天，機車能效、運行穩定性以及對能源系統的協同需求日益凸顯。傳統的輔助逆變器，作為為空調、照明和信號控制等關鍵車載系統供電的核心部件，其性能經常受到牽引負載波動和電源不穩定等多重因素的挑戰。近年來，電池儲能系統（BESS）的加入，為輔助供電領域帶來了更具彈性和智能化的解決方案。
輔助逆變器原本通過直流母線與主變流系統相連，將直流電轉換為三相交流電供給車載負載。引入BESS后，系統結構得到優化：儲能系統通過雙向DC/DC接口與直流母線相連，能夠迅速注入或吸收能量。輔助逆變器與儲能系統協同工作，實時監測電壓、電流和頻率等參數，共同管理動態負載。同時，能量管理系統（EMS）進行預測調度，優化充放電策略，管理電池壽命。
這種協同結構展現出強大的調峰調頻能力，特別適用于多種典型運行場景。例如，在川藏鐵路運行的某型電力機車，在引入BESS優化方案前，頻繁遭遇輔助逆變器因負載突變導致的供電不穩問題。2022年，項目組在該型機車上集成了10kWh的磷酸鐵鋰儲能電池模塊和EMS控制系統，顯著提升了供電穩定性。
改造后的系統，在零下15℃至海拔4300米的復雜條件下運行良好。儲能系統如同“短時備用能量池”，有效抑制了牽引干擾對輔助逆變器的影響。系統參數對比顯示，改造后的機車在能效、穩定性和供電質量方面均有顯著提升。
為了進一步優化協同效果，項目組還研究了多種策略。模糊控制結合電池荷電狀態（SOC）調節的聯合策略，通過模糊邏輯控制器，根據負載狀態、直流母線電壓偏差和SOC，輸出決策信號控制DC/DC變換器占空比，實現最優能量分配。為避免BESS因環境溫差大而壽命衰減，協同系統引入了冷卻負載優先供電算法，在高溫或高寒環境下，優先調度儲能輔助空調系統運行，形成“能源自穩回路”。
盡管協同系統在多個項目中已成功應用，但仍面臨一些挑戰。高性能BESS系統占整車成本比例較高，儲能接口標準尚未完全統一，以及高頻次充放電對電池壽命的影響等問題，都需要進一步解決。為此，項目組正在探索基于人工智能的預測能量調度算法，開發模塊化儲能系統以適應不同逆變結構，增強電磁兼容設計以減少耦合干擾，并研究與牽引系統的能量回饋協同機制。
機車輔助逆變器與儲能系統的深度融合，正成為提升軌道交通電能質量、運維效率和環保性能的關鍵途徑。通過協同優化設計，機車對突發工況的適應能力得到增強，為電氣化鐵路的“智慧運行、綠色高效”發展奠定了堅實基礎。
