[发明专利]应用于地铁系统的能量综合利用系统和方法

权利要求书

1.一种应用于地铁系统的能量综合利用系统，其特征在于，包括能量回馈系统和电阻耗能系统；

所述能量回馈系统包括与直流母线电连接的能量回馈主回路，以及与所述能量回馈主回路电连接的能量回馈控制模块；所述电阻耗能系统包括与直流母线电连接的电阻耗能主回路，以及与所述电阻耗能主回路电连接的电阻耗能控制模块；

所述能量回馈控制模块用于在直流母线电压U_dc上升并超过能量回馈系统工作的直流母线电压阀值U_{H_ref}时导通所述能量回馈主回路，以及在直流母线电压U_dc继续上升并超过直流母线电压最大限定值U_{H_max}时与所述电阻耗能控制模块一起导通所述电阻耗能主回路；

所述能量回馈主回路用于将地铁制动时产生的能量逆变为交流电，并回馈到交流电网；

所述电阻耗能主回路用于将地铁制动时产生的能量直接消耗掉。

2.根据权利要求1所述的能量综合利用系统，其特征在于，

所述电阻耗能系统还包括与所述电阻耗能控制模块电连接的开关管，所述电阻耗能主回路通过所述开关管与直流母线电连接；

所述电阻耗能控制模块用于在直流母线电压U_dc超过电阻耗能系统工作的直流电压阀值U_{R_ref}时控制所述开关管导通；

所述电阻耗能主回路上设置有晶闸管，所述能量回馈系统还包括分别与所述能量回馈控制模块和所述晶闸管电连接的晶闸管控制回路；

所述能量回馈控制模块用于在直流母线电压U_dc超过直流母线电压最大限定值U_{H_max}时向所述晶闸管控制回路发送晶闸管控制指令；所述晶闸管控制回路用于在接收到所述晶闸管控制指令后控制所述晶闸管导通，且所述晶闸管与所述开关管均导通后，所述电阻耗能主回路导通。

3.根据权利要求2所述的能量综合利用系统，其特征在于，所述晶闸管控制回路包括：脉冲变压器、第一二极管和第二二极管；所述脉冲变压器的输入侧与所述能量回馈控制模块电连接，所述脉冲变压器的输出侧的一端与所述第一二极管的阳极电连接，所述第一二极管的阴极与所述电阻耗能主回路上的晶闸管的门极电连接，所述第二二极管的阴极分别与所述第一二极管的阴极和所述晶闸管的门极电连接，所述第二二极管的阳极分别与所述脉冲变压器的输出侧的另一端和所述晶闸管的阴极电连接。

4.根据权利要求2所述的能量综合利用系统，其特征在于，所述电阻耗能主回路包括依次串联的所述晶闸管、耗能电阻和续流二极管；所述续流二极管的阴极分别与直流母线的N极和所述晶闸管的阳极电连接，所述续流二极管的阳极分别与所述开关管的集电极和所述耗能电阻的一端电连接，所述耗能电阻的另一端与所述晶闸管的阴极电连接，所述开关管的发射极与直流母线的P极电连接。

5.根据权利要求2所述的能量综合利用系统，其特征在于，所述开关管采用IGBT。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的能量综合利用系统，其特征在于，所述能量回馈主回路包括DC/AC变流器和升压变压器；所述DC/AC变流器的直流侧分别与直流母线的P极和N极电连接、交流侧与所述升压变压器的输入侧电连接，所述升压变压器的输出侧与交流电网电连接。

7.根据权利要求6所述的能量综合利用系统，其特征在于，所述交流电网为35KV电网。

8.一种应用于地铁系统的能量综合利用方法，其特征在于，包括如下步骤：

实时检测直流母线电压U_dc；

当直流母线电压U_dc上升并超过能量回馈系统工作的直流母线电压阀值U_{H_ref}时，先启动能量回馈系统；

当直流母线电压U_dc继续上升并超过直流母线电压最大限定值U_{H_max}时，由所述能量回馈系统启动电阻耗能系统。

9.根据权利要求8所述的能量综合利用方法，其特征在于，还包括如下步骤：

实时检测直流母线电流I_dc；

在启动所述能量回馈系统时，判断所述直流母线电压U_dc与所述直流母线电流I_dc是否分别在对应的标称范围内，如是，则仅使所述能量回馈系统投入工作，如否，则使所述电阻耗能系统与所述能量回馈系统一起投入工作。