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_2

文档序号:9846105阅读:来源:国知局
Cl-1及Cl电池组为薄膜电容,对直流母线电压进行滤波和提供电压支撑;Ll-1为直流限流电抗,抑制地铁直流母线上的电压波动而导致的直流电容充放电纹波电流;EMCl-1,EMC2-1,EMC2分别为直流和交流EMI滤波器,对P丽变流器系统与交直流供电系统之间的高频信号进行抑制,避免变流器IGBT动作时的电磁噪声影响供电系统上其它设备的正常工作。
[0036]电路中所需的测量传感器主要包括交流电压传感器LVl— LV2、交流电流传感器LAl — LA3、直流电压传感器LVl — LV2、直流电流传感器LAl — LA2以及功率模块温度传感器等。
[0037]本发明提供的轨道交通车辆再生能源回馈综合利用装置,将机车制动再生能源全部保存到储能模块104中,并根据需要可以向车站动力电网101和机车牵引电网103供电。再生能源的检测、存储和使用,既可以由装置本身的控制策略来运行,也可以通过网络接收上位机使用大数据和专家系统制定的能源使用策略来运行。
[0038]在一个优选地实施例中,所述装置还包括检测电路105,用于检测牵引电网103的电路参数、储能模块104的电路参数以及动力电网1I的电路参数,生成参数信息。
[0039]在一个优选地实施例中,所述功率电路102还包括充放电电路1023,所述装置还包括控制电路106,分别与所述双向DC/DC变换电路122的控制端、所述储能模块的充放电电路1 23的控制端、所述双向DC/AC逆变电路1 21的控制端连接,用于根据接收到的控制信号控制所述装置处于充电模式或者放电模式。
[0040]在本实施例中,控制电路106分别连接到双向DC/DC变换电路1022的控制端,所述充放电电路1023的控制端和双向DC/AC逆变电路102的控制端。
[0041]其中,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。
[0042]在本实施例中,第一充电模式为所述牵引电网103通过DC/DC变换电路1022向储能模块104充电。具体地,控制电路106根据检测电路105检测的牵引电网103的电路参数(如电压、电流等),判断是否产生了再生电流,当牵引电网103的电压上升到预设的充电阈值电压时,检测电路105向控制电路106发送第一控制信号,控制电路106根据所述第一控制信号控制所述装置处于第一充电模式;随着再生电流产生接近结束时,牵引电网103的电压下降,当牵引电网103的电压下降到预设的停止充电阈值电压时,检测电路105向控制电路106发送第二控制信号,控制电路106根据第二控制信号控制所述装置停止对储能模块104充电。充电阈值电压和停止充电阈值电压,都可以根据需要调整。
[0043]第二充电模式为所述动力电网101通过DC/AC变换电路1021向储能模块104充电。具体地,当上位机发送第三控制信号(即动力电网1I向储能模块104充电)时,控制电路106根据所述第三控制信号控制所述装置处于第二充电模式。当位于以下两种情况时上位机向控制电路发送第三控制信号。一是系统安装起始第一次给储能模块104预充电,二是需要实施动力电网1I削峰填谷功能时,且在动力电网1I电价处于低谷时,给储能模块104充电。
[0044]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104通过DC/DC变换电路1022向牵引电网103供电,所述第二放电模式为所述储能模块104通过DC/AC变换电路1021向动力电网供电1I。
[0045]在本实施例中,所述第一放电模式为所述储能模块104通过DC/DC变换电路1022向牵引电网103供电。当检测电路105检测到牵引电网103的电压低于预设阈值时,检测电路105向控制电路106发送第四控制信号,控制电路106根据所述第四控制信号控制所述装置处于第一放电模式。当检测电路105检测到牵引电网103的电压上升至预设停止放电阈值时,检测电路105向控制电路106发送第五控制信号,控制电路106根据所述第五控制信号停止向牵引电网103供电。
[0046]具体地,分两种情况,第一种,正常工作模式,当牵引电网103临近有多列机车启动时,会导致牵引电网103电压降低,牵引电网103电压的降低,会给机车的工作带来不利影响,为稳定牵引电网103电压,给机车一个良好的工作环境,储能模块104存储的电能可以通过双向DC/DC变流电路,供给牵引电网103使用。工作过程为,当检测到牵引电网103电压低于一个设定的阈值时,控制电路106控制所述装置将储能模块104的电能回馈给牵引电网103;当检测到牵引电网103电压升高到一个设定停止放电阈值时,停止向牵引电网103供电。上述两个阈值电压可以通过软件进行设置和更改。第二种情况时发生紧急情况时的工作模式,检测到牵引电网103失去电压后,控制电路106等待电力调度发给的应急供电模式指令,一旦接收到电力调度发给的进入应急模式供电指令,即可以通过双向DC/DC变流电路,给牵引电网103提供应急供电。应急供电模式的退出有两种情况,一种是接收到电力调度发出的退出应急供电模式的指令,系统返回正常工作模式;另一种是储能模块104的电量消耗到一个设定的最低值,系统停止应急供电,进入待机模式。
[0047]所述第二放电模式为所述储能模块104通过DC/AC变换电路1021向动力电网供电101。具体地,控制电路106根据检测到的储能模块104的数据,依照预先设定的放电策略,通过双向DC/AC逆变电路102,将储能模块104存储的电能提供给动力电网1I。
[0048]在本实施例中,控制电路106主要由主控制器电路、开关电源、数据采集电路、接触器、继电器等低压控制电路组成,如图3所示。
[0049]控制电路取电经控制变压器隔离,通过UPS给控制系统和二次回路供电,防止电网电压跌落以及大电网断电时导致控制系统供电断电。控制系统采用基于32位浮点DSP和大容量FPGA的主控制器,实现对双向DC/DC变流器及双向DC/AC逆变器的控制,并通过RS485串行总线与上位机系统进行通讯,将能量回馈装置的工作状态反馈给上位机,并接收上位机的控制指令。与上位机的通讯采用RJ-45以太网接口,实现数据和状态信息的传输,并从控制中心软件接收控制命令和能源控制策略设置参数。
[0050]主控制器电路由DSP/FPGA板、1数据采集板、光纤模块组成,安装在主控箱内,实现再生能源智能设备的数据采集和控制功能。如图4所示。其中,1模块连接信号检测电路,包括模拟量测量输入、模拟量反馈输出以及开关量输入输出信号;DSP处理器实现交流电网电压锁相、电压矢量定向控制、电压与电流双闭环解耦调节控制、交流网侧有源阻尼控制等的核心计算与控制保护功能;光纤板把DSP计算得到的HVM脉冲,通过光纤发送给功率主电路的IGBT驱动电路板。
[0051 ]在一个优选地实施例中,所述充放电电路1023为可变倍率充放电电路,与所述DC/DC变换电路1022、储能模块104连接,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。所述充电倍率的变化范围为IC-3C。
[0052]所述充放电电路1023使用可变倍率的充电技术,通过采集牵引电网103电压,再生电流,根据储能模块104的电压、剩余电量、温度等信息,决定使用哪种倍率对储能模块104进行充电。
[0053]图5示出了根据本发明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。所述轨道交通车辆再生能源回馈综合利用系统包括用于轨道交通的多个轨道交通车辆再生能源回馈综合利用装置100、多个监控模块200和上位机300。
[0054]其中,所述监控模块200与所述轨道交通车辆再生能源回馈综合利用装置100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。
[0055]在本实施例中,在系统正常运行状态中,监控模块200包括参数测量电路、综合控制电路和本地人际界面等,用于根据检测的轨道牵引电网电压和电流,储能模块的电压、电量及温度,能源使用专家策略等决定轨道交通车辆再生能源回馈综合利用装置的充电参数,放电参数,并将这些参数发送给上位机300,同样能够接收上位机300
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