[实用新型]基于飞轮的储能型地铁再生制动能量回收系统

说明书

本实用新型公开了一种基于飞轮的储能型地铁再生制动能量回收系统，包括正负极开关柜、飞轮储能单元，正负极开关柜与飞轮储能单元电连接，飞轮储能单元设有2个以上，飞轮储能单元与飞轮储能单元以并联形式连接；飞轮储能单元均设有DC/DC双向变换器及飞轮，飞轮设有飞轮驱动柜和高速电机；飞轮驱动柜与能量管理单元电连接，能量管理单元与电压互感器电连接，电压互感器设置在整流变压器低压侧；回收方法通过比较实际牵引网压和无负载时牵引网压，实现能量的双向流动。本实用新型能够有效回收地铁在再生制动工况下回馈的能量及在需要的时候放出储存的能量，且回收系统损耗小、寿命长，几乎免维护，很好地解决了能量浪费的问题。

技术领域

本实用新型涉及城市轨道交通再生制动能量回收技术，具体是一种基于飞轮的储能型地铁再生制动能量回收系统。

背景技术

随着城市化进程的加快，我国城市轨道交通的快速发展。然而由于其速度快、站距短、起制动频繁的运行特性，根据国内外轨道交通运行经验，地铁再生制动能量可占牵引能量的20%以上。若不回收再利用，必将造成能量的巨大浪费。

到目前为止，地铁制动能量回收的方案一般有以下几种方式：

(1)电阻耗能型，即将电能转换为热能形式耗散，无再利用过程，造成不必要的能源浪费，且电阻散热会导致环境温度升高，需增加相应的通风、制冷设备，这又增加了相应的电能消耗。

(2)电容储能型，该方法是将制动能转化为电能储存在超级电容中，当列车有需要时再释放出来。其主要缺点是能量密度低，因此，相同的能量就需要设置体积更加庞大的电容器组，且电容因频繁处于充放电状态而导致使用寿命短。

(3) 电池储能型，其基本原理和电容储能型的原理一样，但由于频繁的大倍率充放电，电池的极化较严重，容量也会衰减，循环寿命受损。

(4)逆变回馈型，该方法是将制动产生的直流电逆变为工频交流电直接回馈至电网，但该技术复杂，设备投资很大，相关技术正处于研究阶段，并未成熟。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种基于飞轮的储能型地铁再生制动能量回收系统，该系统结构简单，整体成本低，可安装于站内，减轻列车负担，节约列车能耗，而且易于维护。整套系统安全、易用、可靠。

为解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：

一种基于飞轮的储能型地铁再生制动能量回收系统，包括正负极开关柜、飞轮储能单元，所述的正负极开关柜与飞轮储能单元电连接，正负极开关柜与地铁线路电连接，飞轮储能单元设有2个以上，飞轮储能单元与飞轮储能单元以并联形式连接于正负极开关柜；飞轮储能单元均设有DC/DC双向变换器及飞轮，飞轮设有飞轮驱动柜和高速电机；飞轮驱动柜与能量管理单元电连接，能量管理单元与电压互感器电连接，电压互感器设置在整流变压器低压侧。

采用上述技术方案的本实用新型，与现有技术相比，有益效果是：

通过飞轮储能单元进行蓄能或对外释能，飞轮运行于真空度较高的环境中，无摩擦、风阻小、寿命长、能量密度高，几乎不需要维护，结构简单，整体成本低，可安装于站内，减轻列车负担，节约列车能耗，而且极易于维护，整套系统安全、易用、可靠。

DC/DC开关柜一边与地铁直流母线相连，另一边与若干飞轮储能单元并联。在飞轮储能单元内变换电压大小、交直流，供飞轮正常工作。且配有保护装置、控制单元。

进一步的，本实用新型优选方案如下：

所述的飞轮储能单元均通过通讯线路接于人机交互界面，显示清晰，操作简单。