[發(fā)明專利]一種采用電池儲能的有軌電車供電系統(tǒng)及方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010396316.2
• 申請日: 2020-05-12
• 公開（公告）號: CN111564836A
• 公開（公告）日: 2020-08-21
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張文波;劉穎;陳亞琳;張玲;羅喬;雷建明;鄭睿
• 申請（專利權(quán)）人: 南京工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院
• 主分類號: H02J1/14
• 分類號: H02J1/14;H02J3/32;B60L7/10;B60L9/00
• 代理公司: 蕪湖思誠知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 34138
• 代理人: 項磊

本發(fā)明公開一種采用電池儲能的有軌電車供電系統(tǒng)及方法，涉及充電技術(shù)領(lǐng)域，包括整流變壓器、AC/DC充電裝置、儲能電池、雙向DC/DC穩(wěn)壓源和斬波器，所述整流變壓器的輸入端接電網(wǎng)，二次側(cè)接AC/DC充電裝置，所述AC/DC充電裝置與儲能電池連接，所述儲能電池輸出端通過雙向DC/DC穩(wěn)壓源與有軌電車的供電軌連接，所述斬波器連接在供電軌正極和負(fù)極之間，且斬波器上連接有制動電阻，采用電池作為地面儲能介質(zhì)，首先將電網(wǎng)中的能量通過轉(zhuǎn)換儲存在電池內(nèi)，然后再經(jīng)雙向變換器對電池中的能量變換傳輸，通過對其智能控制為列車運(yùn)行提供持續(xù)動力?？梢栽谝归g波谷時段為地面儲能網(wǎng)充電，并可回收列車電制動時產(chǎn)生的制動能量，對再生能源實現(xiàn)二次利用。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及充電技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種采用電池儲能的有軌電車供電系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)

目前，儲能技術(shù)應(yīng)用于軌道交通領(lǐng)域已經(jīng)成為國內(nèi)外的研究熱點，采用電池儲能作為動力的有軌電車將是未來城市交通發(fā)展的一種新方向，在現(xiàn)有技術(shù)中，有軌電車充電系統(tǒng)主要采用傳統(tǒng)多脈波整流技術(shù)，由于其固有特性，導(dǎo)致整流器交流輸入電壓畸變，電流諧波含量高，輸出電壓紋波大等問題，對電網(wǎng)造成諧波污染。因此有軌電對供電電網(wǎng)的容量依賴度大及且對供電電網(wǎng)的沖擊影響大，導(dǎo)致建設(shè)運(yùn)營及成本較高。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種采用電池儲能的有軌電車供電系統(tǒng)及方法，采用電池作為地面儲能介質(zhì)，首先將電網(wǎng)中的能量通過轉(zhuǎn)換儲存在電池內(nèi)，然后再經(jīng)雙向變換器對電池中的能量變換傳輸，通過對其智能控制為列車運(yùn)行提供持續(xù)動力。并且能夠接380V市電，擺脫高壓電網(wǎng)限制，還可以在夜間波谷時段為地面儲能網(wǎng)充電，并可回收列車電制動時產(chǎn)生的制動能量，對再生能源實現(xiàn)二次利用。使供電系統(tǒng)和列車更具有綠色、環(huán)保、節(jié)能的特點；不僅可以提高有軌電車的生存率，減少對供電電網(wǎng)的容量依賴及沖擊影響，對負(fù)荷削峰填谷，高效利用電能，而且還可以降低建設(shè)及運(yùn)營成本。

一種采用電池儲能的有軌電車供電系統(tǒng)，包括整流變壓器、AC/DC充電裝置、儲能電池、雙向DC/DC穩(wěn)壓源和斬波器，所述整流變壓器的輸入端接電網(wǎng)，二次側(cè)接AC/DC充電裝置，所述AC/DC充電裝置與儲能電池連接，所述儲能電池輸出端通過雙向DC/DC穩(wěn)壓源與有軌電車的供電軌連接，所述斬波器連接在供電軌正極和負(fù)極之間，且斬波器上連接有制動電阻；

應(yīng)用于供電系統(tǒng)的供電方法：

步驟一:先進(jìn)行運(yùn)行參數(shù)初始化,再通過能量管理系統(tǒng)EMS進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控,并通過人機(jī)界面進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊，然后采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行處理；

步驟二:判斷供電設(shè)備是否存在故障；若是，則封脈沖，跳開關(guān)；若否，則進(jìn)行運(yùn)行狀態(tài)判斷；

步驟三:當(dāng)檢測到車載電壓在1500VDC±5％，且車載電流為正時，判斷雙向DC/DC工作在Boost升壓狀態(tài)，能量由儲能電池流向有軌電車，為負(fù)載提供穩(wěn)壓電源；

當(dāng)車載電流為負(fù)時，判斷雙向DC/DC工作在Buck降壓狀態(tài)，此時有軌電車處于制動過程，能量由有軌電車流向儲能電池，在該狀態(tài)下，若統(tǒng)檢測到電壓大于1650VDC，則斬波器啟動工作，發(fā)脈沖，將多余的能量經(jīng)制動電阻消耗釋放；

當(dāng)檢測到車載電壓消失時，輸出待機(jī)指令，并封鎖脈沖。

優(yōu)選的，所述AC/DC充電裝置包括依次耦合的交流斷路器、交流預(yù)充電回路、第一熔斷器、第一整流橋模塊、第二整流橋模塊、母線放電電阻、母線支撐電容、斬波模塊、濾波回路電抗器、第一電容、第一輸出放電電阻、第一輸出熔斷器、防反二極管和第一輸出隔離開關(guān)，所述交流預(yù)充電回路由接觸器、熔斷器和電阻串聯(lián)而成。

優(yōu)選的，所述雙向DC/DC穩(wěn)壓源包括依次耦合的隔離刀、輸入預(yù)充電回路、第二熔斷器、第一接觸器、輸入放電電阻、濾波電容、第一斬波電抗、第二斬波電抗、兩相IGBT模組、支撐母排電容、第二輸出熔斷器、第二輸出放電電阻、輸出預(yù)充電回路、輸出接觸器和第二輸出隔離開關(guān)，所述輸入預(yù)充電回路和輸出預(yù)充電回路都是由接觸器、熔斷器和電阻串聯(lián)而成。