一种独立式光伏发电铁路供电控制系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种独立式光伏发电铁路供电控制系统。铁路用电设备中存在大冲击性负荷和通信信号高稳定性负荷等特殊用电需求的设备，而太阳能光伏发电受环境影响较大，在光伏发电系统中普遍存在太阳能转化效率低、供电系统电力不足的问题。本实用新型收集太阳辐射能量转换为直流电能；转换后对蓄电池组进行充电；将直流电转换为交流电供负载使用；工作状态采集器监测的负载工作电压电流信息、环境照度采集器和环境温度采集器监测的环境信息传递给储能系统控制器，逻辑处理后对充电转换模块和逆变转换模块进行控制。本实用新型根据铁路负荷运行状态和环境状况调整控制输出连续、平稳电能，提高光伏发电电能质量和效率，保障供电传输的连续平稳性。
【专利说明】一种独立式光伏发电铁路供电控制系统
【技术领域】
[0001] 本实用新型属于铁路供电【技术领域】，具体涉及一种独立式光伏发电铁路供电控制 系统。
【背景技术】
[0002] 铁路沿线设施供电是保证铁路运行及安全系统的重要组成部分，而随着国家发展 战略的实施，铁路运行范围越来越广，当深入电网薄弱地区供电困难时急需解决能源问题， 架设电网投入非常大，而我国太阳能资源丰富，太阳能具有取之不尽，用之不竭的特点，是 当今可再生能源中发展速度最快的能源之一，也是各国竞相发展的重点，大力发展太阳能 资源进行光伏发电供铁路设施运行，具有十分重要实用价值。
[0003] 铁路用电设备中存在大冲击性负荷和通信信号高稳定性负荷等特殊用电需求的 设备，而太阳能光伏发电受环境影响较大，在光伏发电系统中普遍存在太阳能转化效率低、 供电系统电力不足的问题，不仅浪费了清洁能源和投资，也給铁路系统运行稳定性带来威 胁。由于铁路电力系统要实现供电与用电电量的实时平衡，在提高太阳能转化控制效率的 同时，通过电池储能系统针对铁路负荷调节并快速响应，对提高并控制电能质量有明显效 果，对改善用于铁路的独立式光伏发电系统具有重要意义。 实用新型内容
[0004] 本实用新型的目的是提供一种独立式光伏发电铁路供电控制系统，提高光伏发电 电能质量和效率，保障供电传输的连续平稳性。
[0005] 本实用新型所采用的技术方案是：
[0006] -种独立式光伏发电铁路供电控制系统，其特征在于：
[0007] 包含有光伏阵列、充电转换模块、蓄电池组、储能系统控制器、逆变转换模块、铁路 用电负载和采集部分，采集部分包括环境照度采集器、环境温度采集器、工作状态采集器；
[0008] 光伏阵列接入充电转换模块，充电转换模块接入蓄电池组，蓄电池组接入逆变转 换模块，逆变转换模块接入铁路用电负载；
[0009] 铁路用电负载上连接有工作状态采集器，工作状态采集器、环境照度采集器和环 境温度采集器接入储能系统控制器，储能系统控制器输出端接入充电转换模块和逆变转换 模块。
[0010] 本实用新型具有以下优点：
[0011] 本实用新型适用于独立式光伏发电系统在铁路负荷中的供电控制，使光伏发电最 大效率工作，并根据铁路负荷运行状态调整控制输出连续、平稳电能，在铁路运营中不会出 现电力能源突然下降和不稳定现象，并可根据实际工况补充和回收光伏发电能源。具体优 势如下：
[0012] (1)利用储能系统自适应逻辑控制方法，快速追踪光伏发电最大功率点，解决转换 效率低的问题，并结合温度采集和过充保护控制蓄电池组良好充电状态运行。
[0013] (2)根据铁路用电负荷实时运行信息，结合负荷电流矩阵方法优化S0C荷电状态 评估控制，避免累积误差发生，实现逆变转换输出电能适应铁路用电负荷不同工况下的供 电需求，对蓄电池组进行温度修正和过放电保护。
[0014] (3)针对铁路用电负荷回归正常平稳期及时调整配电，控制输出的过剩电能回收， 减少蓄电池组电能损失，解决过度充放影响寿命问题，并实时修正荷电状态，维持系统高效 智能化运行。
【专利附图】
【附图说明】
[0015] 图1为本实用新型的系统组成图。
[0016] 图2为本实用新型系统中充电转换环节的组成图。
[0017] 图3为本实用新型系统中逆变转换环节的组成图。
[0018] 图4为本实用新型系统中电能回收环节的组成图。
【具体实施方式】
[0019] 下面结合【具体实施方式】对本实用新型进行详细的说明。
[0020] 本实用新型涉及的独立式光伏发电铁路供电控制系统，参见图1，包含有光伏阵 列、充电转换模块、蓄电池组、储能系统控制器、逆变转换模块、铁路用电负载和采集部分， 采集部分包括环境照度采集器、环境温度采集器、工作状态采集器。光伏阵列接入充电转换 模块，充电转换模块接入蓄电池组，蓄电池组接入逆变转换模块，逆变转换模块接入铁路用 电负载。铁路用电负载上连接有工作状态采集器，工作状态采集器、环境照度采集器和环境 温度采集器接入储能系统控制器，储能系统控制器输出端接入充电转换模块和逆变转换模 块。
[0021] 光伏阵列的作用是将太阳辐射能量通过光伏效应转换为直流电能。
[0022] 充电转换模块的作用是将光伏阵列产生的电能进行转换，并对蓄电池组进行充电 和过充电保护。
[0023] 蓄电池组的作用是储能，在太阳能不充足时为铁路用电负载提供电能，亦在太阳 能充沛时将过剩能源储存以备后用。
[0024] 逆变转换模块的作用是把蓄电池组发出的直流电转换为交流电，供铁路用电负载 使用。
[0025] 环境照度采集器、环境温度采集器、工作状态采集器的作用分别是将环境照度、温 度、铁路用电负载实际工作电压电流参数采集反馈给储能系统控制器，供储能系统控制器 分析并对光伏供电系统进行控制。
[0026] 储能系统控制器是系统核心组件，其作用是对采集反馈的数据分析并对充电转换 模块、逆变转换模块进行控制管理。
[0027] 上述独立式光伏发电铁路供电控制系统的控制方法，包括以下步骤：
[0028] 光伏阵列收集太阳辐射能量，通过光伏效应转换为直流电能；
[0029] 充电转换模块对光伏阵列产生的直流电能进行转换，并对蓄电池组进行充电和过 充电保护；
[0030] 逆变转换模块将蓄电池组发出的直流电转换为交流电，供铁路用电负载使用；
[0031] 工作状态采集器将实时监测到的铁路用电负载工作电压电流信息传递给储能系 统控制器，环境照度采集器和环境温度采集器将实时监测到的环境信息传递给储能系统控 制器；
[0032] 储能系统控制器对三种信号进行逻辑处理，对充电转换模块和逆变转换模块进行 控制。
[0033] 储能系统控制器的逻辑处理包括：
[0034] (1)充电转换环节：
[0035] 环境照度采集器和环境温度采集器采集的照度和温度的变化量，在变化量大的情 况下通过加大电流电压调整幅度，逻辑判断加快功率点追踪幅度，在变化量小的情况下通 过减少电流电压调整幅度，逻辑判断下减缓功率点追踪幅度，使得当前工作点能够迅速反 应，准确快速向目标峰值功率点处靠近；
[0036] 上述变化量大小根据产品已定目标峰值功率判断。
[0037] 参见图2,光伏阵列输出功率受环境影响而左右振荡，会造成能量损耗，尤其在气 候条件变化较大的时候，对最大功率点的误判情况会更为严重，储能系统控制器基于自适 应逻辑控制，利用采集的照度和温度变化量，在变化量大的情况下逻辑判断加快功率点追 踪幅度，在变化量小的情况逻辑判断下减缓功率点追踪幅度，进而通过实时采集环境参数 自适应地在系统中运行，通过不断地改变控制参数的整定值，使得当前工作点能够迅速向 峰值功率点处靠近，最后稳定工作在最大功率点，使蓄电池组获得高效电能，控制并防止蓄 电池组过充现象发生。
[0038] (2)逆变转换环节：
[0039] 将蓄电池组放电时间分为三段：正常负荷Np、冲击负荷Ip和特殊负荷Sp，组成负 荷电流矩阵：
[0040]
【权利要求】
1. 一种独立式光伏发电铁路供电控制系统，其特征在于： 包含有光伏阵列、充电转换模块、蓄电池组、储能系统控制器、逆变转换模块、铁路用电 负载和采集部分，采集部分包括环境照度采集器、环境温度采集器、工作状态采集器； 光伏阵列接入充电转换模块，充电转换模块接入蓄电池组，蓄电池组接入逆变转换模 块，逆变转换模块接入铁路用电负载； 铁路用电负载上连接有工作状态采集器，工作状态采集器、环境照度采集器和环境温 度采集器接入储能系统控制器，储能系统控制器输出端接入充电转换模块和逆变转换模 块。
【文档编号】H02S10/20GK204089688SQ201420516939
【公开日】2015年1月7日 申请日期:2014年9月10日 优先权日:2014年9月10日
【发明者】赵乐, 余翔, 王颢, 贾俊鑫, 刘会明, 刘贻军, 樊彦君, 孙建新, 李琳, 张晓辉, 郭强, 赵新, 刘广军, 陆海燕, 田世骥, 同嘉, 金瑞峰, 李延亮, 张芙蓉 申请人:中铁第一勘察设计院集团有限公司