[發明專利]一種電氣化鐵路同相儲能供電構造及其控制方法

在審

• 申請號: 201910332002.3
• 申請日: 2019-04-24
• 公開（公告）號: CN109936135A
• 公開（公告）日: 2019-06-25
• 發明（設計）人: 黃小紅;李群湛;唐思達;廖勤宇;楊乃琪
• 申請（專利權）人: 西南交通大學
• 主分類號: H02J3/00
• 分類號: H02J3/00;H02J3/28;B60M3/00
• 代理公司: 成都點睛專利代理事務所(普通合伙) 51232
• 代理人: 葛啟函

本發明公開了一種電氣化鐵路同相儲能供電構造及其控制方法。該同相儲能供電構造包括三相牽引變壓器、三相匹配變壓器、多個儲能補償裝置和協調控制裝置，三相牽引變壓器原邊與三相電力系統連接，其次邊端子與牽引負荷連接；三相匹配變壓器原邊與三相牽引變壓器的次邊連接；多個儲能補償裝置的交流端分別與三相匹配變壓器次邊連接；協調控制裝置的輸入端分別接入負荷饋線電流互感器二次側和負荷母線電壓互感器二次側，其雙向信號端口分別與多個儲能補償裝置雙向信號端口連接。還公開了控制方法。因此，本發明具有實施同相和儲能功能，不僅優化電氣化鐵路牽引變電所經濟節能運行，達到牽引負荷消峰，降低運行費用，有效利用列車再生制動能量。

技術領域

本發明涉及電氣化鐵路供電技術領域。

背景技術

列車在制動過程中會產生很大的再生制動能量，同相供電技術取消了牽引變電所處的電分相，延長了供電臂長度，有利于再生制動能量的利用。然而，當供電臂中總的再生制動能量大于牽引能量時，再生制動能量不能被完全利用，或者行車密度低，同一供電臂中牽引和再生制動工況的列車無法同時出現時，再生制動能量也無法利用。

電氣化鐵路牽引負荷波動劇烈，功率瞬時最大值達到平均值的5-10倍，牽引變壓器普遍存在負載率低，導致牽引供電系統設備利用效率低，運行成本高。削峰填谷作為電力負荷重要的管理措施，可以緩和牽引負荷波動，緩解峰值功率對系統和設備帶來的壓力。儲能裝置具有能量轉移功能，即在負荷高峰時放電，在負荷低谷時充電。利用儲能裝置削峰填谷的特點，有利于提高變電設備利用率，節省設備擴容、更新費用，降低牽引供電成本。同時，牽引負荷功率峰值時段，電壓不平衡度(負序電流)表現最大，通過儲能裝置“削峰”平衡負荷，可實現降低電壓不平衡度(負序電流)，改善負序效果。

倡導構建“清潔低碳、安全高效”的現代能源產業體系，鼓勵推動能源生產和利用方式變革，為當前電氣化鐵路儲能技術應用提供了政策支持。

基于以上因素，為進一步優化電氣化鐵路牽引變電所經濟節能運行，提出一種電氣化鐵路同相儲能供電構造及控制方法。本課題組于2017年7月5日申請了專利《一種電氣化鐵路儲能同相供電裝置及其控制方法》(申請公布號：CN107104444A)，公開了一種電氣化鐵路儲能同相供電裝置，采用了單相背靠背變流器和儲能器構造，并公布了其削峰填谷實時控制策略和負序控制策略。本發明基于三相交-直變流器、DC/DC變換器和儲能器，構造上存在本質區別，并采用了分類分組結構，便于按需擴展。控制方法上，本發明提出按功能區間分類進行充放電控制和電能質量補償控制，有利于提高再生制動能量利用率和儲能裝置容量利用率。

發明內容

本發明的目的是提供一種電氣化鐵路同相儲能供電構造及其控制方法，它能有效地解決牽引負荷消峰和列車再生制動能量利用的技術問題。

為了實現本發明所要解決的技術問題，本發明采用以下技術方案：

一種電氣化鐵路的同相儲能供電構造，所述同相儲能供電構造包括：

三相牽引變壓器TT，用于將三相電力系統的線電壓變送到牽引母線，所述三相牽引變壓器TT原邊與三相電力系統連接，其次邊的任意兩端子與牽引負荷TL連接；

三相匹配變壓器MT，用于儲能補償裝置的電壓匹配與電氣隔離，所述三相匹配變壓器MT原邊與所述三相牽引變壓器TT的次邊連接；

儲能補償裝置，用于實時充放電和/或電能質量補償，所述儲能補償裝置為第一組儲能補償裝置EC₁、第二組儲能補償裝置EC₂、……及第n組儲能補償裝置EC_n且n為正整數，所述第一組儲能補償裝置EC₁、第二組儲能補償裝置EC₂、……及第n組儲能補償裝置EC_n的交流端分別與所述三相匹配變壓器MT次邊連接；