[发明专利]一种混合型再生电能吸收利用装置的容量配置与控制方法

说明书

本发明具体涉及一种混合型再生电能吸收利用装置的容量配置与控制方法，包括容量配置方法与基于容量配置方法的混合型再生电能吸收利用装置的控制方法。容量配置方法包括以下步骤：获得中压环网的功率和列车再生电能的峰值功率，确定混合型吸收装置中逆变吸收装置的容量Pinv，确定混合型吸收装置中储能吸收部分的功率容量Psto。所述控制方法包括以下步骤：基于上述的容量配置判断混合型再生电能吸收利用装置的投入情况。本发明针对现有单一的再生电能吸收利用方案中，如果要完全吸收再生电能时再生电能吸收装置的成本高和占地面积大的问题。

技术领域

本发明涉及电能存储、电能逆变及自动控制领域，具体涉及一种混合型再生电能吸收利用装置的容量配置与控制方法。

背景技术

城市轨道交通牵引供电采用从中压10kV或者35kV电网取电，经过整流变压器降压后再通过二极管整流桥为直流牵引网提供1500V或750V的牵引供电方式。其特点是结构简单、成本较低，但是直流电压不可控，波动范围大，不利于列车性能的发挥；同时，二极管整流桥能量只能单向传输，列车再生制动产生的多余电能能量不能回馈交流电网，需要完全被吸收或者消耗掉，否则会引起再生制动功能的退出影响列车平稳制动。典型的列车再生功率曲线类似于一个梯形形状，特点是峰值功率大(尖峰功率可到4-6MW)、制动能量大(一次制动能量可超10kWh)、制动持续时间短且周期间歇性运行。

目前常用的吸收或消耗技术方案一般有电阻消耗型、逆变回馈型和储能吸收型三种类型。其中，电阻消耗型使用制动电阻消耗掉再生电能，造成能量的白白浪费。此外，制动电阻发热还会导致隧道温度升高，增加环控系统的负担，造成能源的再消耗。

新型节能的再生电能吸收利用方案为逆变回馈型和储能吸收型。逆变回馈型采用大功率逆变器将再生电能逆变回馈到交流环网，供给地铁供电系统中其他用电负荷使用，其特点是再生能量无须存储（由地铁中压环网直接消纳），设备的容量由其吸收的峰值功率决定，采用单独的逆变回馈方案吸收时，装置如要完全吸收再生电能，设备的容量会很大，导致其成本变得不经济，同时尺寸变得很大。此外，逆变的再生功率峰值过大可能会超过地铁中压环网的消纳能力，导致一部分再生电能倒送到电力系统中，对电力系统造成冲击和影响。

储能吸收型通过大功率DC-DC变流器将再生电能存储在超级电容或电池等储能介质中，等列车牵引时再释放供给给列车使用从而实现完全就地消纳再生电能，其设备尺寸和成本主要由储能介质的存储容量决定，当采用独立的储能吸收方案时，要完全吸收全部的再生电能，所需要配置的储能容量很大，导致系统其成本变得不经济，尺寸变得很大。

现有技术申请号为：201410618141.X，发明名称为 ：城轨供电系统混合型再生能量回收方法与装置，公开了采用逆变回馈型和超级电容型混合的再生电能吸收方式，但逆变回馈型和超级电容型是分时工作，逆变回馈型在电网正常时工作，而超级电容型仅在电网异常时工作，因此两种类型的吸收方式是互为备用的方式，每种类型装置都需要具备完全吸收再生电能的容量，导致每种类型的装置都需要配置很大的容量，且当逆变回馈型单独工作时，会出现中压环网消纳不了，而再生电能倒送电力系统的情况。申请号为：201210579214.X，发明名称为：车辆再生制动能量电容-逆变吸收方法中，公开了采用了超级电容型和逆变回馈型配合吸收的方法，提出了当直流网压达到第一电压后超级电容先工作吸收基础部分功率，当直流网压达到第二电压后逆变回馈再工作吸收尖峰部分功率的模式，该方法中要求超级电容装置需要配置较大的存储容量，而逆变回馈装置需要配备有较大的尖峰吸收容量，导致对系统的成本和尺寸优化有限。此外，该方法未对如何合理设计和选择超级电容型和逆变回馈型装置的容量进行说明。

发明内容

1.所要解决的技术问题：