一种跨坐式单轨车辆地面储能供电系统的制作方法

本发明涉及列车动力的牵引供电技术领域，尤其是涉及一种跨坐式单轨车辆地面储能供电系统。

背景技术：

城市轨道交通列车具备低能耗、速度快、高环保等优点，是解决城市交通拥挤的有效手段。我国虽已进入轨道交通快速发展阶段，但由于城市轨道交通系统牵引用电功率波动大，导致了牵引变电站设备容量利用率降低，并且牵引变电站能量流动的单向性使大量再生制动能量被浪费。为了降低能耗、减少运营成本，将储能技术应用于轨道交通领域已经成为国内外的研究热点。

在现有技术中，轨道交通供电系统的通用方法是采用主变电站或若干牵引/降压变电所，以及传统架空接触网或地上/面第三轨供电系统为全线列车提供动力，均是以城市电网为直接供电电源，电气化铁路是大宗电力用户，在用电高峰期使用对城市电网造成巨大的用电负荷；目前有采用储能技术作为补充，在用电高峰期时补充到列车牵引网，以保证列车的正常运行；采用上述储能技术后，仍然会对城市电网造成用电负荷较大的问题，对城市电网的建设要求较高，大大增加了基础建设的成本。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是提供一种跨坐式单轨车辆地面储能供电系统，它在运行时完全由储能技术提供电能，城市电网作为补充，在用电波谷时进行充电，大大降低了对城市电网的用电负荷，降低成本。

本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：一种跨坐式单轨车辆地面储能供电系统，包括城市电网、列车牵引网以及地面储能网，

列车牵引网，用于给列车提供启动及制动的动力；

地面储能网，在列车启动过程中给列车牵引网提供动力，在列车制动过程中接收列车制动产生的电能用于自身充电；

城市电网，用于给地面储能网充电以及在地面储能网能量不足的情况下给列车牵引网提供动力。

进一步具体的，所述的地面储能网包括连接于列车牵引网的储能电池组、电池管理单元、连接于城市电网的降压变压器以及ac/dc变换器。

进一步具体的，所述的列车牵引网与储能电池组之间通过双向dc/dc变换器连接。

进一步具体的，所述的城市电网将10kv的交流电压经降压变压器变为380v的交流电压，之后通过ac/dc变换器变为1500v的直流电压给储能电池组充电。

进一步具体的，所述的储能供电系统包括用于对列车牵引网的电压进行监测的电压监测单元，所述的电压监测单元通过监测到的电压信号判断列车的运行状态，用于控制地面储能网的放电或充电。

进一步具体的，在所述的电池管理单元内设定电压的上限值umax以及电压的下限值umin，当电压监测单元监测到列车牵引网的电压uo的电压值小于设定的电压下限值umin时，储能电池组通过双向dc/dc变换器给列车牵引网供电；当电压监测单元监测到列车牵引网的电压uo的电压值大于设定的电压上限值umax时，列车牵引网通过双向dc/dc变换器给储能电池组充电。

进一步具体的，所述的储能电池组由若干电池单体之间串联与并联相结合的方式组成。

本发明的有益效果是：采用地面储能供电系统，通过智能控制为列车运行提供动力，可以在夜间波谷时段为地面储能网充电，并可全部回收列车电制动时产生的制动能源，对再生能源实现二次利用，使供电系统和列车更具有绿色、环保、节能的特点；该系统具备电能储存和释放的双重功能，并具备灵活充放电的特点，具有对负荷削峰和填谷的双重作用，可以利用储能技术进行电力资源二次优化配置，并利用峰谷差价取得降低电费的经济效益；列车再生制动过程中再生制动能量可以被该系统实施回收，并在列车牵引时进行释放，有利于电能的高效利用，也减小了列车对供电系统最大功率需求和冲击，减少对城市电网的用电负荷。

附图说明

图1是本发明系统的示意图。

图中：1、城市电网；2、列车；3、降压变压器；4、ac/dc变换器；5、双向dc/dc变换器；6、储能电池组；7、电池管理单元；8、供电线；9、回流线。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作详细的描述。

如图1所示一种跨坐式单轨车辆地面储能供电系统，包括城市电网1、列车牵引网以及地面储能网，

列车牵引网，用于给列车2提供启动及制动的动力，包括一供电线8以及一回流线9，地面储能网提供的1500v的直流电通过供电线8以及回流线9形成回路，列车2通过供电线8与回流线9获得电能。

城市电网1，用于给地面储能网充电以及在地面储能网能量不足的情况下给列车牵引网提供动力，城市电网1作为列车牵引网的备用电源。

地面储能网，在列车2启动过程中给列车牵引网提供动力，在列车2制动过程中接收列车2制动产生的电能用于自身充电；相较于以前，本案直接采用地面储能网给列车牵引网的工作供电，只有当地面储能网的能量不足时，才会使用城市电网1供电，城市电网1作为备用电源。

地面储能网包括连接于列车牵引网的储能电池组6、电池管理单元7、连接于城市电网1的降压变压器3以及ac/dc变换器4，电池管理单元7用于管理储能电池组6的充放电及报警等功能，城市电网1所提供的电压为10kv的交流电，城市电网1首先通过降压变压器3将10kv的交流电降为380v的交流电，之后通过ac/dc变换器4将380v的交流电整流为1500v的直流电给储能电池组6充电；储能电池组6由若干电池单体之间串联与并联相结合的方式组成，用于提高储能电池组6的工作能力以及效率。

储能电池组6与列车牵引网之间通过双向dc/dc变换器5连通，通过双向dc/dc变换器5的igbt导通率来实现储能电池组6与列车牵引网之间的充电或者放电功能；在列车牵引网内设置与电池管理单元7通讯的电压监测单元，用于监测列车牵引网的电压，电压监测单元通过监测到的电压信号判断列车2的运行状态，用于控制地面储能网的放电或充电，该运行状态包括牵引启动、惰行以及制动，这三种运行状态引起列车牵引网的电压降低、恒定、上升的动态变化，分别对应地面储能网释放电能、待机、吸收电能三种模式。在所述的电池管理单元7内设定列车牵引网正常工作电压的上限值umax以及电压的下限值umin，当列车2处于牵引启动状态时，由于列车2的用电使得列车牵引网的电压uo降低，当电压监测单元监测到列车牵引网的电压uo的电压值小于设定的电压下限值umin时，电池管理单元7控制储能电池组6通过双向dc/dc变换器5向列车牵引网供电，以保障列车2的正常启动；当列车2处于制动状态时，由于列车2靠惯性向前运动同时由于制动的原因产生再生电能使得列车牵引网的电压uo升高，当电压监测单元监测到列车牵引网的电压uo的电压值大于设定的电压上限值umax时，电池管理单元7控制列车牵引网通过双向dc/dc变换器5给储能电池组6充电；当列车2处于惰行状态时，列车2整体运行稳定，使得列车牵引网的电压uo始终处于正常工作电压的上限值umax与电压的下限值umin之间，列车牵引网与储能电池组6无能量交换，该系统处于待机状态不工作。

城市电网1需要给市民供电，而市民用电的高峰期是在早8点至晚11点，其它时段为用电低谷期，该系统在使用的时候，当处于市民用电高峰期时，通过储能电池组6给列车牵引网供电，以保证列车正常运行；当处于市民用电低谷期时，此时可以使用城市电网1给储能电池组6进行充电，以保证在下一个用电高峰期时，储能电池组6正常使用，此时也可以切换为城市电网1对列车牵引网进行供电。

综上，该系统通过地面储能网储存电能并提供给列车牵引网，储存的电能一部分来自用电低谷期对储能电池组6的充电，另一部分来自列车制动所产生的再生能源对储能电池组6的充电，上述两种电能的获取，实现了降低电费的经济效益；同时对再生能源实现二次利用，减小了列车对供电系统最大功率需求和冲击，减少对城市电网的用电负荷，使供电系统和列车具有绿色、环保、节能的特点。

需要强调的是：以上仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。