[实用新型]一种可再生能源微网供电的铁路能量路由系统

说明书

本实用新型公开了一种可再生能源微网供电的铁路能量路由系统，包括：多个路由子系统、直流微网和多绕组变压器，各路由子系统直流侧与直流微网连接；各路由子系统的交流侧连接至多绕组变压器，通过多绕组变压器连接至牵引网。本实用新型能够改善牵引供电系统的电能质量问题；组串式铁路能量路由器结构可以提高牵引供电系统供电可靠性，扩大系统容量，提高系统容错能力，降低子系统内电力电子器件的耐受压力；增强系统故障应急能力与灵活性。

技术领域

本实用新型属于电气化铁路技术领域，尤其涉及一种可再生能源微网供电的铁路能量路由系统。

背景技术

随着轨道交通的快速发展，铁路电气化占比越来越高，列车产生的再生制动能量越来越多。制动或者下坡恒速时，能量从电机往牵引网流动，如果回馈的能量没有被完全吸收，则有可能造成牵引网压上升而引起牵引系统保护。同时，当铁路沿线电网薄弱，供电困难时，能源问题成为制约铁路发展的首要原因。而我国太阳能、风能资源丰富，具有取之不尽用之不竭的特点，是当今可再生能源中发展速度最快的能源。但是光伏发电和风力发电受环境影响较大，波动性强，直接接入牵引供电系统，会给铁路系统运行稳定性带来威胁。另外，在高海拔山脉列车运行过程中，由于各种原因出现供电故障时，若列车停靠于隧道内将会大大增加救援难度，且等待救援的时间也很难把控。

现有技术提出通过背靠背变流器设备直流侧集成光伏发电系统与储能系统的新型供电模式。该系统可用有效改善牵引供电系统无功、负序、谐波等电能质量，同时兼顾消纳光伏电能和风电电能，回收再生制动能量。

但是，目前的研究主要侧重于集中式的光伏储能背靠背变流器系统，这种系统不具备局部容错能力，若外置设备中局部元件异常或者发生故障，整体设备需要切出运行状态；并且既有系统容量较大，对系统内部电力电子器件的额定容量以及耐受水平等要求严苛。由此可见，现有技术无法充分发挥铁路能量路由器的功能。

实用新型内容

为了克服现有技术方法的不足，本实用新型的目的在于提出一种可再生能源微网供电的铁路能量路由系统，能够改善牵引供电系统的电能质量问题；组串式铁路能量路由器结构可以提高牵引供电系统供电可靠性，扩大系统容量，提高系统容错能力，降低子系统内电力电子器件的耐受压力；增强系统故障应急能力与灵活性。

为实现以上目的，本实用新型采用技术方案是：一种可再生能源微网供电的铁路能量路由系统，包括：多个路由子系统、直流微网和多绕组变压器，各路由子系统直流侧与直流微网连接；各路由子系统的交流侧连接至多绕组变压器，通过多绕组变压器连接至牵引网。

进一步的是，所述路由子系统包括背靠背变流器，背靠背变流器直流侧与直流微网连接；背靠背变流器的交流两侧分别连接至第一多绕组变压器副边和第二多绕组变压器副边，通过第一多绕组变压器和第二多绕组变压器分别连接至牵引网。

进一步的是，所述第一多绕组变压器为α相多绕组变压器，所述第二多绕组变压器为β相多绕组变压器；多个路由子系统的背靠背变流器两侧分别连接至α相多绕组变压器副边和β相多绕组变压器副边，通过α相多绕组变压器和β相多绕组变压器分别与牵引网中α供电臂、β供电臂和钢轨连接。

进一步的是，所述路由子系统还包括第一控制开关和第二控制开关，所述背靠背变流器两交流侧分别与第一控制开关和第二控制开关连接；第一控制开关)连接至第一多绕组变压器副边，第二控制开关连接至β相多绕组变压器副边。可以有效提高系统的容错能力，当发生局部故障时，可断开两侧控制开关，将故障切除，仍能够保证系统连续运行。控制开关可采用隔离保护开关和控制开关等各种可控开关。

进一步的是，所述背靠背变流器包括第一四象限变流器、第二四象限变流器和公用直流电容；第一四象限变流器和第二四象限变流器的直流侧并联接至公用直流电容。

进一步的是，所述直流微网包括直流母线和可再生能源供电系统，可再生能源供电系统连接至直流母线，各路由子系统直流侧均与直流母线连接。