一种地铁电容储能的设计方法与流程

本发明涉及电气设备的应用技术，特别是关于一种地铁电容储能的设计方法。

背景技术：

1、地铁列车车辆作为一种城市交通工具，在运行过程中，由于站间距离较短，列车启动、制动频繁，制动能量是相当可观的，地铁再生制动产生的回馈能量，一部分由同线路列车之间相互吸收，另一部分传统的做法是必须通过电阻转释放，以供电电网网压过高，这样一来，部分制动回馈的电能通过电阻而消耗，电能转变成热能向四周散发，带来一系列连锁反应：制动能量通过电阻发热的方式浪费---隧道和站台内的温升问题---增加了站内空调系统的负担---造成更多的能源浪费---增加地铁的建设费用金额运行费用。

2、在倡导环保节能生产、低碳绿色生活的时代下，降低能耗、节约能源、降低运营成本，是轨道交通再生制动能量的回馈吸收利用成为轨道交通发展研究的热点，目的在于设法将列车制动能量吸收并存储起来，当需要的时候再将吸收存储的能量释放出来，提高供电能量电能的利用率并减少能量的浪费。

技术实现思路

1、本发明的目的之一是提供一种地铁电容储能设计的方法，能提供地铁电容储能设计电路。

2、本发明的目的之二是提供一种地铁电容储能设计的方法，它能提供一种输入数据少、计算简单的电容储能的参数计算方法。

3、本发明的目的之三是提供一种地铁电容储能设计的方法，它较之简单的定性分析法或者试验法，使计算过程更加快捷，设计结果更加准确。

4、本发明的目的是这样实现的，涉及一种地铁电容储能的设计方法，包括电抗和电容，其特征是：电容是由多支电容串并联组成，用于吸收和释放能量，电抗与电容串联形成电容储能单元，电容储能单元通过充电储能回路和放电释能回路与地铁接触网的正极与负极电连接，当车辆制动时，地铁接触网电压升高，地铁接触网电压大于电容两端电压值，地铁接触网电压通过充电储能回路向电容两端充压，使电容储能单元的电容电压升高，进行储能；当车辆牵引时，地铁接触网电压降低，地铁接触网电压低于电容两端电压值，电容两端电压通过放电释能回路向地铁接触网释放电能。

5、电容储能是一个由若干个电容器通过串并联，对于由n个电容串联、m个电容并联组成的n×m电容阵列，假设电容储能的放电功率为p放电，其中储能系统的端电压为n∙u(t),电流为m∙i(t)，同样假设每只电容的放电功率为p，则p=u(i)∙i(t)，电容总的放电功率p放电是：

6、p放电=n∙u(t)∙m∙i(t)=n/k∙u(t)∙k∙m∙i(t)=n∙m∙p

7、由上式知，当储能的电容个数确定后，每只电容的功率输出相同。

8、所述的充电储能回路包括：mosg1、mosg2、第一保护二极管d1、第二保护二极管d2、电抗和电容,第一保护二极管d1正负极并接在mosg1源漏两端，第二保护二极管d2正负极并接在mosg2的源漏两端，mosg1和mosg2串接在地铁接触网电压两端，电抗和电容串接在mosg2的漏源两端，当车辆制动时，地铁接触网电压升高，使mosg1工作，mosg2不工作；第二保护二极管d2不导通，使地铁接触网电压通过mosg1、电抗和电容串接形成充电回路，使电容充电电压提升，进行储能。

9、所述的充电储能回路包括：mosg1、mosg2、第一保护二极管d1、第二保护二极管d2、电抗和电容,第一保护二极管d1正负极并接在mosg1源漏两端，第二保护二极管d2正负极并接在mosg2的源漏两端，mosg1和mosg2串接在地铁接触网电压两端，电抗和电容串接在mosg2的漏源两端；当车辆牵引时，地铁接触网电压降低，使mosg1不工作，mosg2工作；电容通过电抗、第一保护二极管d1向地铁接触网返回电压，电容进行释能。

10、本发明的原理及优点是：电抗l是滤波斩波电抗，电容c由多支电容串并联组成，电抗与电容采用串联连接，连接在地铁接触网的正极和负极，通过电抗与电容串联组成电容储能系统装置，当车辆制动时产生的能量通过电容吸收，当车辆牵引时需要的能量通过电容释放，以此提高供电能量电能的利用率并减少能量的浪费。

11、下面结合实施例附图对本发明做进一步说明。

技术特征：

1.一种地铁电容储能的设计方法，包括电抗（l）和电容（c，其特征是：电容（c）是由多支电容串并联组成，用于吸收和释放能量，电抗（l）与电容（c）串联形成电容储能单元，电容储能单元通过充电储能回路和放电释能回路与地铁接触网的正极与负极电连接；当车辆制动时，地铁接触网电压升高，地铁接触网电压大于电容（c）两端电压值，地铁接触网电压通过充电储能回路向电容（c）两端充压，使电容储能单元的电容（c）电压升高，进行储能；当车辆牵引时，地铁接触网电压降低，地铁接触网电压低于电容（c）两端电压值，电容（c）两端电压通过放电释能回路向地铁接触网释放电能。

2.根据权利要求1所述的一种地铁电容储能的设计方法，其特征是：电容储能是一个由若干个电容器通过串并联，对于由n个电容串联、m个电容并联组成的n×m电容阵列，假设电容储能的放电功率为p放电，其中储能系统的端电压为n∙u(t),电流为m∙i(t)，同样假设每只电容的放电功率为p，则p=u(i)∙i(t)。电容总的放电功率p放电是：

3.根据权利要求1所述的一种地铁电容储能的设计方法，其特征是：所述的充电储能回路包括：mosg1、mosg2、第一保护二极管d1、第二保护二极管d2、电抗（l）和电容（c）,第一保护二极管d1正负极并接在mosg1源漏两端，第二保护二极管d2正负极并接在mosg2的源漏两端，mosg1和mosg2串接在地铁接触网电压两端，电抗（l）和电容（c）串接在mosg2的漏源两端，当车辆制动时，地铁接触网电压升高，使mosg1工作，mosg2不工作；第二保护二极管d2不导通，使地铁接触网电压通过mosg1、电抗（l）和电容（c）串接形成充电回路，使电容（c）充电电压提升，进行储能。

4.根据权利要求1所述的一种地铁电容储能的设计方法，其特征是：所述的充电储能回路包括：mosg1、mosg2、第一保护二极管d1、第二保护二极管d2、电抗（l）和电容（c）,第一保护二极管d1正负极并接在mosg1源漏两端，第二保护二极管d2正负极并接在mosg2的源漏两端，mosg1和mosg2串接在地铁接触网电压两端，电抗（l）和电容（c）串接在mosg2的漏源两端；当车辆牵引时，地铁接触网电压降低，使mosg1不工作，mosg2工作；电容（c）通过电抗（l）、第一保护二极管d1向地铁接触网返回电压，电容（c）进行释能。

技术总结
本发明涉及一种地铁电容储能的设计方法，包括电抗和电容，其特征是：电抗是滤波斩波电抗，电容由多支电容串并联组成，电抗与电容采用串联连接，连接在地铁接触网的正极和负极，当车辆制动时产生的能量通过电容吸收，当车辆牵引时需要的能量通过电容释放。这种地铁电容储能设计的方法，能对地铁接触网是能量进行随时吸收和释放，使用器件较少、设计简单更加准确。

技术研发人员：王俭,郭天一,安涛,马晨,武阳,高梅,李超,袁龙海
受保护的技术使用者：西安铁路信号有限责任公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15