[發(fā)明專利]一種電氣化鐵路牽引網(wǎng)供電構(gòu)造及其控制方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910062394.6
• 申請日: 2019-01-23
• 公開（公告）號: CN109572491A
• 公開（公告）日: 2019-04-05
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 何曉瓊;劉佳男;彭俊;尚富琛;韓鵬程;舒澤亮
• 申請（專利權(quán)）人: 西南交通大學(xué)
• 主分類號: B60M3/06
• 分類號: B60M3/06;B60M3/00
• 代理公司: 成都點睛專利代理事務(wù)所(普通合伙) 51232
• 代理人: 葛啟函

本發(fā)明公開了一種電氣化鐵路牽引網(wǎng)供電構(gòu)造及其控制方法，屬于牽引網(wǎng)供電技術(shù)領(lǐng)域。光伏發(fā)電系統(tǒng)和蓄電池儲能系統(tǒng)通過直直變換器與直流母線連接，再生制動能量通過多繞組降壓變壓器與整流器與直流母線連接，超級電容儲能系統(tǒng)通過直直變換器與直流母線連接，牽引網(wǎng)通過逆變器和直直變換器與直流母線連接；風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)通過變壓器與交流母線連接，交流負載通過變壓器與交流母線連接；交流母線和直流母線之間通過雙向變換器連接。當牽引網(wǎng)無再生制動時，由光伏發(fā)電系統(tǒng)和風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)以最大功率向牽引網(wǎng)和交、直流負載輸出功率，蓄電池儲能系統(tǒng)通過充/放電操作調(diào)節(jié)直流母線電壓，超級電容儲能系統(tǒng)處于監(jiān)控交、直流母線狀態(tài)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于電氣化鐵路牽引網(wǎng)供電技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

目前傳統(tǒng)的鐵路電力系統(tǒng)中鐵路用電取自110kV三相交流母線，一方面經(jīng)過變配電所的三相變壓器降壓至10kV后輸出到貫通線為鐵路沿線負荷供電，另一方面經(jīng)過牽引變電所的三相-兩相牽引變壓器輸出到牽引網(wǎng)為列車供電。

既有鐵路的供配電系統(tǒng)雖然結(jié)構(gòu)簡單，但是其相較于公用電網(wǎng)10kV配電系統(tǒng)，其負荷比較單一、負載率不高、空載損耗大。尤其是在當前大力發(fā)展可再生能源替代化石能源、降低碳排放，實現(xiàn)“能源轉(zhuǎn)型”的大趨勢下，可再生能源發(fā)電技術(shù)研究持續(xù)深入，可再生能源種類和應(yīng)用形式也變得日益復(fù)雜，分布式發(fā)電憑借其低污染、低成本以及安裝地點靈活等特點在配電網(wǎng)中的比重逐年上升，分布式發(fā)電以及系統(tǒng)集成技術(shù)也得到日益完善。然而現(xiàn)有鐵路供配電系統(tǒng)電壓變換全部依賴于變壓器，電能流向單一，難以接入儲能系統(tǒng)，可再生能源在該系統(tǒng)中也很難得到利用。此外，牽引網(wǎng)與貫通線完全隔離，牽引網(wǎng)上大量的再生制動能量也難以得到充分利用。因此傳統(tǒng)的鐵路供配電系統(tǒng)迫切需要升級換代。

本發(fā)明提出的鐵路牽引網(wǎng)供電構(gòu)造方案，可解決或改進上述問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供出一種電氣化鐵路牽引網(wǎng)供電構(gòu)造及其控制方法，它能有效地解決不同類型電源接入牽引網(wǎng)以及向交、直流負載供電的技術(shù)問題。

本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的：一種電氣化鐵路牽引網(wǎng)供電構(gòu)造，包括牽引網(wǎng)TC以及從牽引變電所引出的交流母線AC-BUS和直流母線DC-BUS，蓄電池儲能系統(tǒng)BAT和超級電容儲能系統(tǒng)SC以及光伏發(fā)電系統(tǒng)PV-DC通過直直變換器DC/DC與直流母線連接，再生制動能量RE-E通過多繞組降壓變壓器MU-T與整流器AC/DC與直流母線連接，牽引網(wǎng)TC通過逆變器DC/AC和直直變換器DC/DC與直流母線連接，直流負載DC-L通過直直變換器DC/DC與直流母線DC-BUS連接，風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)WT-AC和交流負載AC-L通過變壓器AC/AC與交流母線連接。

本發(fā)明的目的是通過以下控制實現(xiàn)的：當牽引網(wǎng)TC無再生制動RE-E時，由光伏發(fā)電系統(tǒng)PV-DC和風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)WT-AC以最大功率向牽引網(wǎng)TC和交AC-L、直流負載DC-L輸出功率，蓄電池儲能系統(tǒng)BAT通過充/放電操作調(diào)節(jié)直流母線DC-BUS電壓，超級電容儲能系統(tǒng)SC處于監(jiān)控交、直流母線狀態(tài)。當牽引網(wǎng)TC有再生制動時，光伏發(fā)電系統(tǒng)和風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)停止向牽引網(wǎng)TC和交、直流負載輸出功率，超級電容充電吸收功率，再生制動結(jié)束后超級電容放電輸出功率，蓄電池處于監(jiān)控交、直流母線狀態(tài)。

所述交流母線AC-BUS和直流母線DC-BUS之間通過雙向變換器Bid-C連接。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果：

1、本發(fā)明提出的電氣化鐵路牽引網(wǎng)供電構(gòu)造方案，既便于交、直流電源接入，也可向交、直流負荷供電，減少供電過程功率轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)；

2、本發(fā)明提出的電氣化鐵路牽引網(wǎng)供電構(gòu)造方案，可根據(jù)交流大電網(wǎng)運行情況實現(xiàn)并網(wǎng)模式與孤島模式切換；

3、本發(fā)明提出的電氣化鐵路牽引網(wǎng)供電構(gòu)造方案，基于雙向AC/DC潮流控制器的雙向功率流動功能，可實現(xiàn)交流子網(wǎng)與直流子網(wǎng)功率相互支撐。