[发明专利]轨道交通再生制动能量综合回收利用装置及方法

说明书

本发明涉及一种轨道交通再生制动能量综合回收利用装置及方法。该装置设置有交流电压检测模块、直流电压检测模块、逻辑控制单元、飞轮储能系统和逆变器，飞轮储能系统根据牵引网直流母线电压值的高低与自身SOC值状态，做出向牵引网直流母线提供或吸收电能的动作；逆变器结合牵引网直流母线电压值的高低与飞轮的soc状态，确定是否吸收牵引网直流母线电压，若逆变器回馈功率相对较小，则回馈至低压交流供电网，若逆变器回馈功率相对较大，则回馈至配电网。本发明避免了使用逆变回馈装置后造成电网电能质量下降，结合飞轮储能系统无限容量持续工作特性，吸收飞轮储能系统满电后无法吸收的部分能量，避免轨道交通列车再生自动失效，节能明显。

技术领域

本发明涉及一种轨道交通再生制动能量综合回收利用装置及方法，属于轨道交通系统节能技术领域。

背景技术

轨道交通领域列车的制动能量约占列车运行牵引能量的20%～50%。制动能量中除部分被邻车吸收外，早期采用制动电阻吸收剩余再生制动能量，这样便将能量白白浪费掉，并且电阻耗能产生的温升将会提高隧道温度，增加地铁内环控系统的负荷，目前中压逆变产品技术趋于成熟稳定，国内多条地铁线路正在挂网应用。中压逆变产品将列车产生的再生制动能量重新逆变回馈到交流电网，供线路上其它负荷使用，该方案节能，但是，回收的能量未必被地铁系统全部吸收利用，未能体现出直接的经济效益，并且在将来随着中压逆变产品的更大规模应用，由电子调制方式产生的电压信号将会含有更多的谐波成分，对电网的稳定运行产生不利的影响。飞轮储能装置具备大功率的能量存储与释放能力，充放电次数高达千万次，使用寿命长，能够将捕获的列车再生制动能量直接用于驱动列车运行，节能效果明显，但是单台飞轮储能系统的储能容量相对较低，目前逆变回馈装置价格相对较低，但逆变回馈装置单独大量使用，会对电网的电能质量产生干扰。

CN201310179540公开了一种城市轨道列车再生制动能量吸收利用系统及方法，其储能单元和逆变装置的动作逻辑仅依据直流母线电压值的高低变化，但在实际的地铁牵引系统运行中，直流母线电压的高低变化由两种因素构成，1交流侧供电网的电压波动，2列车的起制动。对于仅由交流侧供电网的电压波动，经过不可控整流二极管后产生的波动性直流母线电压，由于并非为列车起制动引起的直流母线电压波动，不应对地铁牵引网内能量进行吸收和释放，为避免能量的浪费，储能单元和逆变装置不应当产生动作。因此，仅根据直流母线电压的高低确定储能单元和逆变装置的动作逻辑，无法实现正确的动作逻辑。

发明内容

本发明旨在解决上述问题，而提供一种轨道交通再生制动能量综合回收利用装置及方法，其采用同时检测交流侧供电网的电压和直流母线牵引网电压的方法，能够确定地铁牵引网直流母线电压波动的原因，从而储能单元和逆变装置做出正确的动作逻辑，达到节能和稳定牵引网母线电压的目的。

本发明解决其技术问题采用的技术方案是：

一种轨道交通再生制动能量综合回收利用装置，包括10/35KV交流供电网、750VDC/1500VDC牵引网直流母线、储能单元、逆变器，10/35KV交流供电网通过牵引变压器、二极管整流器与750VDC/1500VDC牵引网直流母线电连接；

还包括一个逻辑控制单元；

750VDC/1500VDC牵引网直流母线与逻辑控制单元之间设置直流电压检测模块，直流电压检测模块检测750VDC/1500VDC牵引网直流母线电压值，将其变送为0～5VDC电压信号U1传送至逻辑控制单元；

10/35KV交流供电网与逻辑控制单元之间设置交流电压检测模块，交流电压检测模块采集10KV/35KV交流供电网电压值，并根据不可控二极管整流电路的整流比例系数得到牵引网直流母线的空载电压值，而后将其变送为0～5VDC电压信号U2传送至逻辑控制单元；