轨道交通车辆再生能源回馈综合利用装置及系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及轨道交通领域，更具体地涉及轨道交通车辆再生能源回馈综合利用装置及系统。
【背景技术】
[0002]随着国家国民经济的快速发展，城市轨道交通也迈入大发展时期，但是城市轨道交通在给人们的出行带来方便快捷的同时，却消耗大量的电力。我国城市轨道交通的列车全部使用电力牵引，城市轨道交通中列车制动频繁，制动过程列车会产生再生电力，这些再生电力会通过传输到列车牵引电网，会引起牵引电压升高。当牵引电网电压升高到一定程度时，通常的做法是，城市轨道交通机车使用电阻将多余的电量转换成热量消耗掉，电阻转换成的热量，会使城市轨道交通隧道内部的温度升高，这需要消耗额外的电能给隧道通风降温。
[0003]近年来，随着技术的发展，对这部分再生电力的处理，出现了不同形式的利用方案。一种方式是，将这部分再生电力进行直接回馈，可以回馈到中压电网，或回馈到动力电网；另一种方式是使用一些储能设备，存储这部分再生电力，比较常见的是使用超级电容进行能量存储。
[0004]对于电力直接回馈方式，存在的问题是，不能将再生电力进行有效存储，导致再生电力利用效率不高。
[0005]对于使用超级电容储能的方式，存在的问题是，系统造价过高。
【发明内容】
[0006]本发明的目的是提供一种轨道交通车辆再生能源回馈综合利用装置及系统。
[0007]根据本发明的一方面，提供一种轨道交通车辆再生能源回馈综合利用装置，包括动力电网、DC/AC变换电路、DC/DC变换电路、牵引电网；动力电网通过降压变压器与DC/AC变换电路的第一端相连接，DC/AC变换电路的第二端与DC/DC变换电路的第一端相连接，DC/DC变换电路的第二端与所述牵引电网相连接;其中，DC/DC变换电路为双向DC/DC变换电路;所述装置还包括用于接收电能的储能模块，所述储能模块与DC/DC变换电路的第一端相连接，用于接收从牵引电网传输过来的再生能源。
[0008]优选地，所述DC/AC变换电路为双向DC/AC变换电路，所述储能模块还与所述DC/AC变换电路的第二端相连接，用于将存储的再生能源传输给动力电网。
[0009]优选地，所述DC/DC变换电路由至少两条DC/DC变流支路并联形成。
[0010]优选地，所述装置还包括检测电路，用于检测牵引电网的电路参数、储能模块的电路参数以及动力电网的电路参数，生成参数信息。
[0011]优选地，所述功率电路还包括充放电电路，与所述DC/DC变换电路、储能模块连接；所述装置还包括控制电路，分别与所述双向DC/DC变换电路的控制端、所述充放电电路的控制端、所述双向DC/AC逆变电路的控制端连接，用于根据检测电路发送的参数信息控制所述装置处于充电模式或者放电模式。
[0012]优选地，所述充电模式包括第一充电模式和/或第二充电模式，其中，所述第一充电模式为所述牵引电网通过DC/DC变换电路向储能模块充电，所述第二充电模式为所述动力电网通过DC/AC变换电路向储能模块充电。
[0013]优选地，所述放电模式包括第一放电模式和/或第二放电模式，其中，所述第一放电模式为所述储能模块通过DC/DC变换电路向牵引电网供电，所述第二放电模式为所述储能模块通过DC/AC变换电路向动力电网供电。
[0014]优选地，所述充放电电路为可变倍率充电电路，用于根据接收到的控制信号控制所述储能模块的充电倍率。
[0015]优选地，所述充电倍率的变化范围为1C-3C。
[0016]根据本发明的另一方面，提供一种轨道交通车辆再生能源回馈综合利用系统，包括:多个如权利要求1-9任一项所述的轨道交通车辆再生能源回馈综合利用装置;多个监控模块，与所述轨道交通车辆再生能源回馈综合利用装置连接，用于获取轨道交通车辆再生能源回馈综合利用装置的能源使用参数;上位机，分别与所述监控模块和所述轨道交通车辆再生能源回馈综合利用装置连接，用于接收所述监控模块发送的能源使用参数以及所述轨道交通车辆再生能源回馈综合利用装置发送的能源测量参数，并根据能源使用参数和能源测量参数生成能源使用控制策略发送至监控模块;其中，所述监控模块根据所述能源使用控制策略生成控制指令;所述轨道交通车辆再生能源回馈综合利用装置还用于接收并执行监控模块发送的所述控制指令。
[0017]优选地，所述监控模块与上位机通过以太网进行通讯。
[0018]本发明提供的轨道交通车辆再生能源回馈综合利用装置及系统，可以通过DC/DC变换电路存储多余的再生电力进而稳定轨道交通牵引电网电压，同时还可以将这些再生电力回馈到牵引电网或动力电网，改善牵引电网的供电质量。
【附图说明】
[0019]通过以下参照附图对本发明实施例的描述，本发明的上述以及其他目的、特征和优点将更为清楚，在附图中:
[0020]图1为根据本发明的一实施例提供的轨道交通车辆再生能源回馈综合利用装置的结构框图；
[0021]图2为根据本发明的一实施例提供的功率电路的电路原理图；
[0022]图3为根据本发明的一实施例提供的控制电路的结构框图；
[0023]图4为根据本发明的一实施例提供的控制电路的电路原理图；
[0024]图5为根据本发明的一实施例的轨道交通车辆再生能源回馈综合利用系统的结构框图。
【具体实施方式】
[0025]以下结合附图对本发明的几个优选实施例进行详细描述，但本发明并不仅仅限于这些实施例。本发明涵盖任何在本发明的精神和范围上做的替代、修改、等效方法以及方案。
[0026]为了使公众对本发明有彻底的了解，在以下本发明优选实施例中详细说明了具体的细节，而对本领域技术人员来说没有这些细节的描述也可以完全理解本发明。
[0027]图1为根据本发明的一实施例提供的轨道交通车辆再生能源回馈综合利用装置的结构框图。如图1所示，所述轨道交通车辆再生能源回馈综合利用装置100包括动力电网101、功率电路102、牵引电网103和储能模块104。
[0028]其中，所述功率电路102包括DC/AC变换电路1021和DC/DC变换电路1022。
[0029]动力电网101通过降压变压器与DC/AC变换电路1021的第一端(AC端)相连接，DC/AC变换电路1021的第二端(DC端)与DC/DC变换电路的第一端相连接，DC/DC变换电路的第二端与所述牵引电网相连接。
[0030]在本实施例中，DC/DC变换电路1022为双向DC/DC变换电路。
[0031]储能模块104与DC/DC变换电路的第一端相连接，用于接收从牵引电网传输过来的再生能源。在本实施例中，所述储能模块104为大容量的储能电池。
[0032]所述DC/AC变换电路1021为双向DC/AC变换电路。所述储能模块104还与所述DC/AC变换电路1021的第二端(DC端)相连接，用于将存储的再生能源传输给动力电网1I。
[0033]在一个优选地实施例中，所述DC/DC变换电路1021由至少两条DC/DC变流支路并联形成。
[0034]其中，功率电路102的电路原理图如图2所示，由交流供电及预充电回路、交流正弦滤波回路、逆变器、直流支撑电容、直流供电回路及相关的测量与保护电路构成。
[0035]所述功率电路102的直流侧通过隔离开关QSl，直流断路器QFl-1、QF2-1，直流接触器KMl -1，KM2-1与快熔FU1-1，FU2-1接入地铁牵引供电网，断路器与快熔构成直流侧供电的双重保护；而交流侧则通过交流断路器QF3、交流接触器KM1/KM2及快熔FUl?3接入交流动力电网，一起构成交流侧供电的双重保护，KMl /KM2实现交流回路投切控制以及对交流滤波电容和直流支撑电容上电时的平缓充电;LI 一 L6、C1 一 C3及交流供电变压器漏感构成LCL交流正弦滤波器，对PWM变流器的交流输出电流进行平滑滤波，使其满足电网谐波要求;逆变器为Vl-1?V1-12共计12支高压IGBT构成的两电平拓扑，两支IGBT并联以满足系统额定电流及过载要求，并配置有缓冲吸收电容CSl—CS12，抑制主回路杂散电感导致的IGBT关断电压尖峰;