軌道交通車輛再生能源回饋綜合利用裝置及系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及軌道交通領(lǐng)域，更具體地涉及軌道交通車輛再生能源回饋綜合利用裝置及系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著國家國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，城市軌道交通也邁入大發(fā)展時(shí)期，但是城市軌道交通在給人們的出行帶來方便快捷的同時(shí)，卻消耗大量的電力。我國城市軌道交通的列車全部使用電力牽引，城市軌道交通中列車制動(dòng)頻繁，制動(dòng)過程列車會(huì)產(chǎn)生再生電力，這些再生電力會(huì)通過傳輸?shù)搅熊嚑恳娋W(wǎng)，會(huì)引起牽引電壓升高。當(dāng)牽引電網(wǎng)電壓升高到一定程度時(shí)，通常的做法是，城市軌道交通機(jī)車使用電阻將多余的電量轉(zhuǎn)換成熱量消耗掉，電阻轉(zhuǎn)換成的熱量，會(huì)使城市軌道交通隧道內(nèi)部的溫度升高，這需要消耗額外的電能給隧道通風(fēng)降溫。
[0003]近年來，隨著技術(shù)的發(fā)展，對(duì)這部分再生電力的處理，出現(xiàn)了不同形式的利用方案。一種方式是，將這部分再生電力進(jìn)行直接回饋，可以回饋到中壓電網(wǎng)，或回饋到動(dòng)力電網(wǎng)；另一種方式是使用一些儲(chǔ)能設(shè)備，存儲(chǔ)這部分再生電力，比較常見的是使用超級(jí)電容進(jìn)行能量存儲(chǔ)。
[0004]對(duì)于電力直接回饋方式，存在的問題是，不能將再生電力進(jìn)行有效存儲(chǔ)，導(dǎo)致再生電力利用效率不高。
[0005]對(duì)于使用超級(jí)電容儲(chǔ)能的方式，存在的問題是，系統(tǒng)造價(jià)過高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的是提供一種軌道交通車輛再生能源回饋綜合利用裝置及系統(tǒng)。
[0007]根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供一種軌道交通車輛再生能源回饋綜合利用裝置，包括動(dòng)力電網(wǎng)、DC/AC變換電路、DC/DC變換電路、牽引電網(wǎng)；動(dòng)力電網(wǎng)通過降壓變壓器與DC/AC變換電路的第一端相連接，DC/AC變換電路的第二端與DC/DC變換電路的第一端相連接，DC/DC變換電路的第二端與所述牽引電網(wǎng)相連接;其中，DC/DC變換電路為雙向DC/DC變換電路;所述裝置還包括用于接收電能的儲(chǔ)能模塊，所述儲(chǔ)能模塊與DC/DC變換電路的第一端相連接，用于接收從牽引電網(wǎng)傳輸過來的再生能源。
[0008]優(yōu)選地，所述DC/AC變換電路為雙向DC/AC變換電路，所述儲(chǔ)能模塊還與所述DC/AC變換電路的第二端相連接，用于將存儲(chǔ)的再生能源傳輸給動(dòng)力電網(wǎng)。
[0009]優(yōu)選地，所述DC/DC變換電路由至少兩條DC/DC變流支路并聯(lián)形成。
[0010]優(yōu)選地，所述裝置還包括檢測電路，用于檢測牽引電網(wǎng)的電路參數(shù)、儲(chǔ)能模塊的電路參數(shù)以及動(dòng)力電網(wǎng)的電路參數(shù)，生成參數(shù)信息。
[0011]優(yōu)選地，所述功率電路還包括充放電電路，與所述DC/DC變換電路、儲(chǔ)能模塊連接；所述裝置還包括控制電路，分別與所述雙向DC/DC變換電路的控制端、所述充放電電路的控制端、所述雙向DC/AC逆變電路的控制端連接，用于根據(jù)檢測電路發(fā)送的參數(shù)信息控制所述裝置處于充電模式或者放電模式。
[0012]優(yōu)選地，所述充電模式包括第一充電模式和/或第二充電模式，其中，所述第一充電模式為所述牽引電網(wǎng)通過DC/DC變換電路向儲(chǔ)能模塊充電，所述第二充電模式為所述動(dòng)力電網(wǎng)通過DC/AC變換電路向儲(chǔ)能模塊充電。
[0013]優(yōu)選地，所述放電模式包括第一放電模式和/或第二放電模式，其中，所述第一放電模式為所述儲(chǔ)能模塊通過DC/DC變換電路向牽引電網(wǎng)供電，所述第二放電模式為所述儲(chǔ)能模塊通過DC/AC變換電路向動(dòng)力電網(wǎng)供電。
[0014]優(yōu)選地，所述充放電電路為可變倍率充電電路，用于根據(jù)接收到的控制信號(hào)控制所述儲(chǔ)能模塊的充電倍率。
[0015]優(yōu)選地，所述充電倍率的變化范圍為1C-3C。
[0016]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種軌道交通車輛再生能源回饋綜合利用系統(tǒng)，包括:多個(gè)如權(quán)利要求1-9任一項(xiàng)所述的軌道交通車輛再生能源回饋綜合利用裝置;多個(gè)監(jiān)控模塊，與所述軌道交通車輛再生能源回饋綜合利用裝置連接，用于獲取軌道交通車輛再生能源回饋綜合利用裝置的能源使用參數(shù);上位機(jī)，分別與所述監(jiān)控模塊和所述軌道交通車輛再生能源回饋綜合利用裝置連接，用于接收所述監(jiān)控模塊發(fā)送的能源使用參數(shù)以及所述軌道交通車輛再生能源回饋綜合利用裝置發(fā)送的能源測量參數(shù)，并根據(jù)能源使用參數(shù)和能源測量參數(shù)生成能源使用控制策略發(fā)送至監(jiān)控模塊;其中，所述監(jiān)控模塊根據(jù)所述能源使用控制策略生成控制指令;所述軌道交通車輛再生能源回饋綜合利用裝置還用于接收并執(zhí)行監(jiān)控模塊發(fā)送的所述控制指令。
[0017]優(yōu)選地，所述監(jiān)控模塊與上位機(jī)通過以太網(wǎng)進(jìn)行通訊。
[0018]本發(fā)明提供的軌道交通車輛再生能源回饋綜合利用裝置及系統(tǒng)，可以通過DC/DC變換電路存儲(chǔ)多余的再生電力進(jìn)而穩(wěn)定軌道交通牽引電網(wǎng)電壓，同時(shí)還可以將這些再生電力回饋到牽引電網(wǎng)或動(dòng)力電網(wǎng)，改善牽引電網(wǎng)的供電質(zhì)量。
【附圖說明】
[0019]通過以下參照附圖對(duì)本發(fā)明實(shí)施例的描述，本發(fā)明的上述以及其他目的、特征和優(yōu)點(diǎn)將更為清楚，在附圖中:
[0020]圖1為根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例提供的軌道交通車輛再生能源回饋綜合利用裝置的結(jié)構(gòu)框圖；
[0021]圖2為根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例提供的功率電路的電路原理圖；
[0022]圖3為根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例提供的控制電路的結(jié)構(gòu)框圖；
[0023]圖4為根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例提供的控制電路的電路原理圖；
[0024]圖5為根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的軌道交通車輛再生能源回饋綜合利用系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0025]以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的幾個(gè)優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)描述，但本發(fā)明并不僅僅限于這些實(shí)施例。本發(fā)明涵蓋任何在本發(fā)明的精神和范圍上做的替代、修改、等效方法以及方案。
[0026]為了使公眾對(duì)本發(fā)明有徹底的了解，在以下本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例中詳細(xì)說明了具體的細(xì)節(jié)，而對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員來說沒有這些細(xì)節(jié)的描述也可以完全理解本發(fā)明。
[0027]圖1為根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例提供的軌道交通車輛再生能源回饋綜合利用裝置的結(jié)構(gòu)框圖。如圖1所示，所述軌道交通車輛再生能源回饋綜合利用裝置100包括動(dòng)力電網(wǎng)101、功率電路102、牽引電網(wǎng)103和儲(chǔ)能模塊104。
[0028]其中，所述功率電路102包括DC/AC變換電路1021和DC/DC變換電路1022。
[0029]動(dòng)力電網(wǎng)101通過降壓變壓器與DC/AC變換電路1021的第一端(AC端)相連接，DC/AC變換電路1021的第二端(DC端)與DC/DC變換電路的第一端相連接，DC/DC變換電路的第二端與所述牽引電網(wǎng)相連接。
[0030]在本實(shí)施例中，DC/DC變換電路1022為雙向DC/DC變換電路。
[0031]儲(chǔ)能模塊104與DC/DC變換電路的第一端相連接，用于接收從牽引電網(wǎng)傳輸過來的再生能源。在本實(shí)施例中，所述儲(chǔ)能模塊104為大容量的儲(chǔ)能電池。
[0032]所述DC/AC變換電路1021為雙向DC/AC變換電路。所述儲(chǔ)能模塊104還與所述DC/AC變換電路1021的第二端(DC端)相連接，用于將存儲(chǔ)的再生能源傳輸給動(dòng)力電網(wǎng)1I。
[0033]在一個(gè)優(yōu)選地實(shí)施例中，所述DC/DC變換電路1021由至少兩條DC/DC變流支路并聯(lián)形成。
[0034]其中，功率電路102的電路原理圖如圖2所示，由交流供電及預(yù)充電回路、交流正弦濾波回路、逆變器、直流支撐電容、直流供電回路及相關(guān)的測量與保護(hù)電路構(gòu)成。
[0035]所述功率電路102的直流側(cè)通過隔離開關(guān)QSl，直流斷路器QFl-1、QF2-1，直流接觸器KMl -1，KM2-1與快熔FU1-1，F(xiàn)U2-1接入地鐵牽引供電網(wǎng)，斷路器與快熔構(gòu)成直流側(cè)供電的雙重保護(hù)；而交流側(cè)則通過交流斷路器QF3、交流接觸器KM1/KM2及快熔FUl?3接入交流動(dòng)力電網(wǎng)，一起構(gòu)成交流側(cè)供電的雙重保護(hù)，KMl /KM2實(shí)現(xiàn)交流回路投切控制以及對(duì)交流濾波電容和直流支撐電容上電時(shí)的平緩充電;LI 一 L6、C1 一 C3及交流供電變壓器漏感構(gòu)成LCL交流正弦濾波器，對(duì)PWM變流器的交流輸出電流進(jìn)行平滑濾波，使其滿足電網(wǎng)諧波要求;逆變器為Vl-1?V1-12共計(jì)12支高壓IGBT構(gòu)成的兩電平拓?fù)?，兩支IGBT并聯(lián)以滿足系統(tǒng)額定電流及過載要求，并配置有緩沖吸收電容CSl—CS12，抑制主回路雜散電感導(dǎo)致的IGBT關(guān)斷電壓尖峰;