[发明专利]一种城轨超级电容储能装置充放电控制策略

说明书

本发明公开了一种城轨超级电容储能装置充放电控制策略，城轨超级电容储能装置与一般的储能系统的区别是需要同时顾及列车运行状态以及超级电容自身的状态和特性，在充分利用超级电容的同时尽可能的满足列车运行期间的供电和储能需求。城轨储能装置的充放电控制主要分为三个方面：在列车制动，装置充电过程中控制超级电容的充电功率和能量；在列车启动，装置放电过程中控制超级电容的放电功率和能量；控制超级电容的SOC。

技术领域

本发明属于城市轨道交通供电技术领域，具体涉及一种城轨超级电容储能装置充放电控制策略。

背景技术

随着国家经济的飞速发展，低碳环保、绿色能源是发展趋势。目前，城市轨道交通发展迅速，超级电容储能装置以超级电容储能的方式将城轨机车刹车制动时产生的多余能量储存至超级电容内，而在机车发车需要牵引时再次释放出来，具有低碳节能、绿色环保、稳定可靠、投资低的突出优势，是未来城市轨道交通再生制动能量吸收的发展方向之一。

城轨超级电容储能装置有别于一般储能系统，需要同时顾及列车运行状态以及超级电容自身的状态和特性，需要综合考虑接触网的电压和超级电容自身的SOC状态，在超级电容容量允许的情况下尽可能的满足城轨运行需求。具体而言主要可以分为三个部分：在列车制动以及装置充电过程中控制超级电容的充电功率和能量；在列车启动，装置放电过程中控制超级电容的放电功率和能量；控制超级电容的SOC。

基于此目的，根据接触网电压控制储能装置的充放电策略被广泛应用，其思路是分别在接触网空载电压上下设定接触网高压阈值和接触网低压阈值，当接触网电压下降到接触网低压阈值以下时装置投入牵引，反之当接触网电压上升到接触网高压阈值以上时装置投入回馈。但是由于引入两个电压控制量，控制环的控制速度难免受到影响，同时如何兼顾超级电容自身的SOC状态也是一个必须要考虑的问题。在这样的背景下，提出了本发明所述的充放电控制方法。

发明内容

本发明的目的是针对城轨列车运行中同时兼顾超级电容的状态和接触网的电压状态而提出的超级电容储能装置充放电控制策略，在尽可能满足列车运行过程中对能量存储和释放需求和响应速度的同时，兼顾超级电容自身的状态，最大限度的利用超级电容。

为达到上述目的，本发明所述一种城轨超级电容储能装置充放电控制策略，当超级电容电压U_c处于超级电容的最低放电阈值U_{c_min}及以下时：斩波柜控制直流接触网以恒流给超级电容充电至超级电容最低放电阈值U_{c_min}加100V；

当超级电容电压U_c处于超级电容的最低放电阈值以上时，按照以下策略进行充放电控制：

当直流接触网电压U_{dc_fdb}低于直流接触网低压阈值U_{dc_trca}、且超级电容电压U_c处于超级电容的最低放电阈值U_{c_min}以上时，斩波柜控制超级电容放电，将直流接触网的电压稳定在直流接触网低压阈值U_{dc_trca}；

当直流接触网电压U_{dc_fdb}大于等于直流接触网低压阈值且小于等于直流接触网高压阈值U_{dc_feed}时，斩波柜待机，超级电容既不放电，也不充电；

当直流接触网电压U_{dc_fdb}高于直流接触网高压阈值U_{dc_fdb}，且超级电容电压处于最高充电阈值U_{c_max}以下时，斩波柜控制超级电容充电，将直流接触网的电压稳定在直流接触网高压阈值U_{dc_feed}；

当直流接触网电压U_{dc_fdb}大于直流接触网高压阈值U_{dc_feed}且超级电容电压处于最高充电阈值U_{c_max}及以上时，不再对超级电容进行充电，斩波柜待机。