[发明专利]一种交直流混联地铁供电系统及其协调控制方法

说明书

本发明公开了一种交直流混联地铁供电系统及其协调控制方法，其直流混联地铁供电系统包括10kV/35kV中压交流母线、380V低压交流母线、6kV中压直流母线、1.5kV直流母线、光伏发电模块、风力发电模块、储能模块、双向DC‑DC变换器、双向AC‑DC变换器、第一变压器和第二变压器。本发明通过引入6kV中压直流母线，有助于分布式能源的接入和对能量的高效利用，同时降低地铁供电系统的用电量。本发明的协调控制方法可实现对不同工作状态下的系统进行控制，保证系统正常运行且控制1.5kV直流母线电压始终处于正常范围内。

技术领域

本发明属于城市轨道交通供电技术领域，具体涉及一种交直流混联地铁供电系统及其协调控制方法。

背景技术

目前我国地铁的主要供电方式为通过10kV/35kV的中压交流环网直接向1.5kV直流母线及380V低压交流母线供电，其中，1.5kV直流母线为地铁运行提供电能，而380V低压交流母线则为地铁站内诸如照明和空调等设备供电。这种供电方式存在开放化程度较低和能量流动困难等缺陷。

而在整个地铁系统中存在许多可以利用的风能和光能资源。比如地铁检修库和高架站这类大面积屋面以及地铁运行时在隧道中产生的空气流动，就是有待利用的潜在资源。而既有地铁供电系统没有充分利用这些潜在的新能源，使得其在绿色节能等方面有所欠缺。

针对现有地铁供电系统的情况，急需一种新的供电系统来实现便于系统能量流动、提高系统开放化程度以及充分利用清洁能源的目的。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有地铁供电系统的问题，提出了一种交直流混联地铁供电系统及其协调控制方法。

本发明的技术方案是：一种交直流混联地铁供电系统包括10kV/35kV中压交流母线、380V低压交流母线、6kV中压直流母线、1.5kV直流母线、光伏发电模块、风力发电模块、储能模块、双向DC-DC变换器、双向AC-DC变换器、第一变压器和第二变压器；

10kV/35kV中压交流母线和城市电网连接；10kV/35kV中压交流母线通过第一变压器和双向AC-DC变换器与6kV中压直流母线连接；6kV中压直流母线通过双向DC-DC变换器和1.5kV直流母线连接；10kV/35kV中压交流母线通过第二变压器和380V低压交流母线连接；光伏发电模块、风力发电模块和储能模块均与6kV中压直流母线连接。

进一步地，光伏发电模块包括光伏阵列和两级式升压电路；

两级式升压电路包括电感L1-L2、电阻R1、变压器T1、电容C1-C2、二极管D1-D4、反并联二极管VD1-VD5和开关管S1-S5；

电感L1的一端和光伏阵列连接，其另一端分别与二极管D5的正极、开关管S5的集电极和反并联二极管VD5的负极连接；二极管D5的负极分别与电容C1的一端、开关管S1的集电极、反并联二极管VD1的负极、开关管S3的集电极和反并联二极管VD3的负极连接；光伏阵列的另一端分别与开关管S5的发射极、反并联二极管VD5的正极、电容C1的另一端、开关管S2的发射极、反并联二极管VD2的正极、开关管S4的发射极和反并联二极管VD4的正极连接；电感L2的一端分别与开关管S1的发射极、反并联二极管VD1的正极、开关管S2的集电极和反并联二极管VD2的负极连接；电感L2的另一端分别与变压器T1初级线圈的一端连接；变压器T1初级线圈的另一端分别与开关管S3的发射极、反并联二极管VD3的正极、开关管S4的集电极和反并联二极管VD4的负极连接；变压器T1次级线圈的一端分别与二极管D1的正极和二极管D2的负极连接，其另一端分别与二极管D3的正极和二极管D4的负极连接；电阻R1的一端分别与二极管D1的负极、二极管D3的负极和电容C2的一端连接，其另一端分别与二极管D2的正极、二极管D4的正极和电容C2的一端连接。

进一步地，风力发电模块包括依次连接的直驱式风力发电机组、整流器和直直变换器；