[发明专利]一种用于城轨交通车载超级电容储能系统的控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及城轨交通节能领域，尤其是涉及一种用于城轨交通车载超级电容储能系统的控制方法。

背景技术

目前，储能技术在城市轨道交通节能领域的应用已成为研究的热点，根据储能系统的位置不同可分为车载储能系统和地面储能系统。车载超级电容储能系统以其良好的技术经济型，正逐渐受到国内外专家、学者的研究青睐。通过将车载储能系统作为轨道交通车辆和直流牵引网之间的一个能量缓冲系统，不但可以保证城轨车辆再生制动的顺利进行，同时可有效地改善直流网压的相对稳定性，提高供电质量，从而实现节能减排。

在现有的车载储能系统控制策略中，储能系统仅工作在车辆启动和制动两个工况阶段，当车辆启动时开始释放能量，能量释放完毕后进入待机状态，等待车辆制动时，储能系统开始吸收不能被相邻车辆利用的再生制动能量。因此，该控制策略仅服务于单车节能，没有充分地利用车载储能系统。

城市轨道交通节能减排的本质是整个城市轨道交通系统全局的耗能减小，即牵引变电站侧提供的总能耗减小，而非仅仅是某辆单车的能耗减小。因此，制定服务于轨道交通系统全局节能的车载储能系统控制策略是非常有意义的。

发明内容

本发明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提高车载储能系统的利用率，实现轨道交通系统的最大化节能的用于城轨交通车载超级电容储能系统的控制方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：一种用于城轨交通车载超级电容储能系统的控制方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：1)车辆控制单元将检测到的车辆运行状态信息发送给储能系统控制器；2)储能系统控制器根据车辆运行状态信息进行判断，如果接收到车辆牵引状态信号则控制储能系统进入牵引模式，如果接收到车辆惰行状态信号则控制储能系统进入惰行模式，如果接收到车辆制动状态信号则控制储能系统进入制动模式，如果接收到车辆停车状态信号则控制储能系统进入站内停车模式。

所述的牵引模式为储能系统控制器实时接收受电弓处直流网压信号和速度信号，并进行判断：如果网压值U低于电压最小值U_min，表示电网发生了故障，此时储能系统控制器给储能系统发出脱机控制选择信号，使储能系统与车辆电气脱离并关机；如果网压值U高于电压最小值U_min并低于牵引电压门限值U₁，说明网压偏低，此时储能系统控制器给储能系统发出功率控制释放能量信号，保证储能系统释放的能量不超过本身车辆所需的能量，当超级电容的荷电状态值SOC低于最低荷电状态值SOC_min时，储能系统控制器发出待机信号，使储能系统进入待机状态；如果网压值U高于电压上限值U_up，说明有相邻车辆正进行再生制动，再生制动能量不能被其他车辆全部吸收，此时储能系统控制器给储能系统发出电压控制吸收能量信号，储能系统开始从直流电网吸收能量，当超级电容的荷电状态值SOC高于最高荷电状态值SOC_max时，储能系统控制器发出待机信号，使储能系统进入待机状态；如果网压值U高于牵引电压门限值U₁并低于电压上限值U_up，则判断车辆速度信号，当车辆速度值V低于恒功率拐点对应的速度值V₁时，储能系统控制器给储能系统发出待机信号，当车辆速度值V超过恒功率拐点对应的速度值V₁时，储能系统控制器给储能系统发出功率控制释放能量信号，待能量释放完毕，储能系统控制器给储能系统发出待机信号，使储能系统进入待机状态。

所述的惰行模式为储能系统控制器实时接收受电弓处直流网压信号，并进行判断：如果网压值U低于电压最小值U_min，表示电网发生了故障，此时储能系统控制器给储能系统发出脱机控制选择信号，使储能系统与车辆电气脱离并关机；如果网压值U大于电压最小值U_min，此时储能系统控制器给储能系统发出功率控制吸收能量信号，当超级电容的电压提升至惰行电压门限值U₀时，发出待机信号，使储能系统进入待机状态。