一种混合型轨道交通制动能量回馈设备的制作方法

本实用新型涉及一种制动回馈装置，尤其是涉及一种混合型轨道交通制动能量回馈设备。

背景技术：

轨道交通领域一般采用惰行方式来节约能源，但是惰行方式下，会造成平均运行速度的降低，从而降低实效性。

对此，若采用对制动的电能进行回收，显然可以解决无惰性工况下的能量损耗，从而提高整体的列车运行效率。

例如中国专利CN104269885A公开了一种能量回馈控制方法及能量回馈系统，制动电阻通过开关管串联接入能量回馈系统中。方法包括检测机车电网侧的当前电压，获得机车电网侧的当前电压值；判断机车电网侧的当前电压值是否小于第一阈值；当小于第一阈值时，控制开关管保持断开，以使得包括制动电阻的制动电阻回路处于非工作状态；当不小于第一阈值时，进一步判断机车电网侧的当前电压值是否大于第二阈值；当大于第二阈值时，控制开关管保持闭合，以使得包括制动电阻的制动电阻回路处于工作状态；当不大于第二阈值时，依据第一阈值、第二阈值、机车电网侧的当前电压值以及制动总功率，控制调整开关管的占空比。本实用新型实现了实时控制回馈给机车电网侧的能量。

然而上述能量回馈技术采用的是直接将电能返回至电网，因此会受到列车的运行时刻表的限制。

技术实现要素：

本实用新型的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种混合型轨道交通制动能量回馈设备。

本实用新型的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种混合型轨道交通制动能量回馈设备，包括用于在制动过程中回收电能的能量回收装置，该能量回收装置的输出端连接至用于为轨道交通车辆供电的电网，所述设备还包括第一直流变换电路、第一逆变器、第二直流变换电路和储能元件，所述第一直流变换电路和第一逆变器串联并设于能量回收装置和所述电网之间，且所述第一直流变换电路的输入端连接至能量回收装置，输出端分别连接至第二直流变换电路的输入端和第一逆变器的输入端，所述第一逆变器的输出端连接至所述电网，所述第二直流变换电路的输出端连接至所述储能元件。

所述储能元件为锂电池。

所述设备还包括升压变压器，该升压变压器设于第一逆变器和电网之间。

所述设备还包括第一滤波器，该第一滤波器设于升压变压器和电网之间。

所述设备还包括第二滤波器，该第二滤波器设于第二直流变换电路和储能元件之间。

所述设备还包括第三直流变换电路和第二逆变器，所述储能元件的输出端通过第三直流变换电路连接至轨道交通车辆，并通过第二逆变器连接至所述升压变压器的输入端。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

1)配置了储能元件，除了直接回馈电网方式外，还可以通过储能元件的方式进行储存，从而解决了原有单一回馈电网方式导致的收到列车运营时刻表约束的问题。

2)储能元件通过直流变换电路直接连接至能量回收装置，可以提高能量利用率。

3)配置升压变压器，可以在前一级的第一直流变换电路降低输出电压，提高储能元件的效率。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

其中：1、能量回收装置，2、第一直流变换电路，3、第一逆变器，4、第二直流变换电路，5、储能元件，6、电网。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细说明。本实施例以本实用新型技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本实用新型的保护范围不限于下述的实施例。

一种混合型轨道交通制动能量回馈设备，包括用于在制动过程中回收电能的能量回收装置1，该能量回收装置1的输出端连接至用于为轨道交通车辆供电的电网6，设备还包括第一直流变换电路2、第一逆变器3、第二直流变换电路4和储能元件5，第一直流变换电路2和第一逆变器3串联并设于能量回收装置1和电网6之间，且第一直流变换电路2的输入端连接至能量回收装置1，输出端分别连接至第二直流变换电路4的输入端和第一逆变器3的输入端，第一逆变器3的输出端连接至电网6，第二直流变换电路4的输出端连接至储能元件5。优选的，储能元件5为锂电池。

其中，能量回收装置1可以采用现有的能量回收装置不变，因为列车部分输出的是直流电，因此第一直流变换电路2和第二直流变换电路4为用于调节直流电作用，其中第二直流变换电路4为降压用，因为前一级的第一直流变换电路2的输出电压需要考虑第一逆变器3，因此其电压较高，由于直流变换电路和逆变器等都属于本领域技术人员的熟悉的电路结构，因此不再具体赘述。

配置了储能元件5，除了直接回馈电网6方式外，还可以通过储能元件5的方式进行储存，从而解决了原有单一回馈电网6方式导致的收到列车运营时刻表约束的问题。储能元件5通过直流变换电路直接连接至能量回收装置1，可以提高能量利用率。

设备还包括升压变压器，该升压变压器设于第一逆变器3和电网6之间，配置升压变压器，可以在前一级的第一直流变换电路2降低输出电压，提高储能元件5的效率。

设备还包括第一滤波器，该第一滤波器设于升压变压器和电网6之间，设备还包括第二滤波器，该第二滤波器设于第二直流变换电路4和储能元件5之间，可以提高电能质量。第一滤波器和第二滤波器均可以采用常规的滤波器，例如RC滤波等。

设备还包括第三直流变换电路和第二逆变器，储能元件5的输出端通过第三直流变换电路连接至轨道交通车辆，并通过第二逆变器连接至升压变压器的输入端。

上述设备的控制方法，包括：

步骤S1：判断电网6的可接受上网功率是否大于能量回收装置1的输出功率，若为是，则执行步骤S2，反之，则执行步骤S3；

步骤S2：控制能量回收装置1的输出全部经过整流、逆变并升压后回馈至电网6；

步骤S3：控制能量回收装置1的输出一部分经过整流、逆变并升压后回馈至电网6，另一部分经过直流变换后存入储能元件5中。

步骤S3中经过整流、逆变并升压后回馈至电网6部分的功率具体为：

Pw＝Pmax_w

其中：Pw为经过整流、逆变并升压后回馈至电网6部分的功率，Pmax_w为电网6的可接受上网功率的最大值。

本设备拓扑采用交直流混合的方式，使用超级电容进行制动能量存储和释放，同时设计了全新的交直变换拓扑，可实现制动能量的各种交直流转换，进而实现低压能量补偿或牵引主回路能量回馈等效能。优化能量使用，节能减排，提高轨道交通牵引站的电能使用效率。

本实用新型不同于成套整合的方式实现上述功能，采用的全新设计的概念，整合双向的直流功率转换和交流逆变的拓扑，形成全新的拓扑结构，可根据主控设定，及时调模块的整直/交，直/直，交/直模式，通过切换器的线路协调，将能量组合分配给各个接入点，实现制动回馈能量的综合利用。