[发明专利]电气化铁路牵引供电储能装置及其方法

权利要求书

1.一种电气化铁路牵引供电储能装置，其特征在于：在牵引变压器（2）输出端的α供电臂或β供电臂与钢轨（6）或地之间连接一套储能装置（3），或在所述牵引变压器（2）输出端的α供电臂和β供电臂与钢轨（6）或地之间各连接一套所述储能装置（3），所述储能装置（3）设置在牵引变电所中；所述储能装置（3）进一步包括控制单元（34）、隔离变压器（35）和依次相连的PWM变流器（30）、能量变换电路（31）、储能元件（32），所述控制单元（34）分别与所述PWM变流器（30）和能量变换电路（31）相连；所述隔离变压器（35）的原边绕组连接在所述牵引变压器（2）输出端的α供电臂和/或β供电臂与所述钢轨（6）或地之间，所述隔离变压器（35）的每个次边绕组与一个PWM变流器（30）相连。

2.一种电气化铁路牵引供电储能装置，其特征在于：在牵引变压器（2）输出端的α供电臂或β供电臂与钢轨（6）或地之间连接一套储能装置（3），或在所述牵引变压器（2）输出端的α供电臂和β供电臂与钢轨（6）或地之间各连接一套所述储能装置（3），所述储能装置（3）设置在牵引变电所中；所述储能装置（3）进一步包括控制单元（34）和依次相连的PWM变流器（30）、能量变换电路（31）、储能元件（32），所述控制单元（34）分别与所述PWM变流器（30）和能量变换电路（31）相连；所述储能装置（3）包括两个以上的PWM变流器（30），所述两个以上的PWM变流器（30）相互串联在所述牵引变压器（2）输出端的α供电臂和/或β供电臂与所述钢轨（6）或地之间，每个PWM变流器（30）的直流回路相互独立，每个独立的直流回路连接一个能量变换电路（31）。

3.根据权利要求1所述的一种电气化铁路牵引供电储能装置，其特征在于：所述储能装置（3）包括一个或两个以上的PWM变流器（30）、能量变换电路（31）及储能元件（32）；当所述PWM变流器（30）的直流回路相互独立时，每个独立的直流回路连接一个能量变换电路（31）；当两个以上所述PWM变流器（30）的直流侧并联时，每个并联的直流回路连接一个能量变换电路（31）。

4.根据权利要求1、2、3中任一权利要求所述的一种电气化铁路牵引供电储能装置，其特征在于：所述控制单元（34）用于，采集所述α供电臂和/或β供电臂的电压、电流，根据包括所述α供电臂和/或β供电臂的电压、电流的大小和方向在内的条件进行综合计算判断，并根据所述计算判断结果对所述PWM变流器（30）和所述能量变换电路（31）进行控制，以实现所述储能装置（3）与所连接的供电臂之间的能量交换。

5.根据权利要求4所述的一种电气化铁路牵引供电储能装置，其特征在于：所述控制单元（34）还用于，当所述α供电臂和/或β供电臂下有作为负载的机车（5）处于再生制动工况时，判断出有制动电能回馈至所述牵引变压器（2），并控制所述能量变换电路（31）工作在储能状态，将制动回馈电能储存于所述储能元件（32）中；当作为负载的所述机车（5）工作在大功率耗能工况时，判断出所述牵引变压器（2）的容量不足，并控制所述能量变换电路（31）工作在释能状态，将所述储能元件（32）中的能量释放出来供作为负载的所述机车（5）利用。

6.根据权利要求5所述的一种电气化铁路牵引供电储能装置，其特征在于：所述控制单元（34）还用于，当所述储能装置（3）投入运行时，控制所述PWM变流器（30）稳定所述直流回路的电压，并输出无功及低次谐波电流以动态补偿所连接的α供电臂和/或β供电臂的负载电流。

7.根据权利要求5或6所述的一种电气化铁路牵引供电储能装置，其特征在于：所述控制单元（34）还用于，检测所连接供电臂的电压和电流，并计算该供电臂的总电流I_S、基波有功电流I_P和基波无功电流I_Q；如果判断所述基波有功电流I_P＜0，则所述控制单元（34）控制所述能量变换电路（31）工作在储能状态，将制动回馈电能储存于所述储能元件（32）中，实现节能；如果判断所述总电流I_S＞所连接供电臂的额定电流I_e，则所述控制单元（34）控制所述能量变换电路（31）工作在释能状态，将所述储能元件（32）中的能量释放出来利用，以提高供电能力。