[發(fā)明專利]一種鐵路直流源雙級聯接入能量路由調控方法

有效

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• 申請日: 2022-01-12
• 公開（公告）號: CN114362161B
• 公開（公告）日: 2023-04-25
• 發(fā)明（設計）人: 戴朝華;廉靜如;姚志剛
• 申請（專利權）人: 西南交通大學
• 主分類號: H02J3/00
• 分類號: H02J3/00;H02J3/06;H02J3/28;H02J3/32;H02J7/00;H02J7/34;H02J1/10;H02J13/00;B60M3/00
• 代理公司: 成都帝鵬知識產權代理事務所(普通合伙) 51265
• 代理人: 李華

1.一種鐵路直流源雙級聯接入能量路由調控方法，其特征在于，基于接入直流源的隔離型級聯并聯式鐵路能量路由器，隔離型級聯并聯式鐵路能量路由器跨接在牽引變電所或者分區(qū)所的電臂之間；隔離型級聯并聯式鐵路能量路由器包括多個隔離型級聯式鐵路能量路由器模組并聯而成，各級聯式鐵路能量路由器模組均連接有具有可再生能源發(fā)電裝置和儲能裝置的直流源，調控過程包括：

能量管理層，用于全系統綜合能量管理；根據牽引側供電臂負載功率和可再生能源發(fā)電裝置輸出功率的大小，劃分儲能裝置的運行模式；檢測各個模組實時運行狀態(tài)，若有子模組發(fā)生故障，切除局部故障；然后根據運行模式，根據系統補償原理，計算各個子模組和儲能裝置的補償電流參考值和/或補償功率參考值并下發(fā)給設備控制層；

在所述能量管理層中，包括步驟：

S110，實時檢測系統運行數據：實時檢測牽引供電系統兩條供電臂電壓、電流的幅值和相位，得到兩供電臂的輸出電壓U_α和U_β，兩供電臂的輸出電流I_α和I_β，各個直流源中光伏系統輸出電壓U_PV和I_PV電流，風機系統輸出電壓U_W和I_W電流，儲能裝置的溫度、荷電狀態(tài)SOC和劣化程度SOH；

S120，處理實時運行數據：根據實時檢測的運行數據，計算兩供電臂等效負荷功率S_Lα＝U_α·I_α^*＝P_Lα+jQ_Lα和S_Lβ＝U_β·I_β^*＝P_Lβ+jQ_Lβ，計算所有光伏系統輸出總功率P_PV，計算風機系統輸出總功率P_W；

S130，局部故障切除；檢測各個子模塊實時運行狀態(tài)，判斷子模塊是否故障，并且及時切除故障子模塊；

S140，能量管理策略；基于能量傳輸模式及多重運行約束進行全系統綜合能量管理，決定系統當前運行模式并將計算得到的儲能裝置總功率指令下發(fā)給設備控制層；步驟S140中，所述能量管理策略包括步驟：

S141模式分類；基于處理后的牽引負荷、光伏系統、風電系統和儲能系統實時運行數據，將牽引負荷消納光伏系統和風電系統后的運行工況劃分為整體呈牽引態(tài)、制動態(tài)和空載態(tài)；整體呈牽引態(tài)，即(P_Lα+P_Lβ)-(P_PV+P_W)＞0；整體呈制動態(tài)，即(P_Lα+P_Lβ)-(P_PV+P_W)＜0；整體呈空載態(tài)，即(P_Lα+P_Lβ)-(P_PV+P_W)＝0；

S142運行約束；當整體呈牽引態(tài)時，負荷功率缺額部分由儲能系統補償，儲能系統整體呈放電態(tài)；當整體呈制動態(tài)時，多余的制動能量和/或可再生能源電量存儲于儲能系統，儲能系統呈充電態(tài)；當整體呈空載態(tài)時，儲能系統基于內部能量狀態(tài)進行狀態(tài)恢復或待機運行；

S143能量管理模型構建；全系統能量管理可獨立或者組合式地以最大化利用牽引側再生制動能量、最大化消納可再生能源、牽引負荷削峰填谷、負序補償、無功補償、最大化經濟效益最優(yōu)為控制目標，結合約束條件，構建全系統綜合能量管理策略；

S150，判斷是否達到結束條件；若是，結束運行，反之，跳轉至步驟S110；

設備控制層，用于各個級聯式鐵路能量路由器模組和直流源的協調控制，控制目標為在實現直流源中間直流母線電壓穩(wěn)定的同時，控制由于子模組故障帶來的系統波動，平衡相內蓄電池均衡，抑制共模電流，平抑電池側二倍頻電流脈動，動態(tài)跟蹤給定的補償電流和/或功率指令，滿足可再生能源的高效消納、再生制動能量的有效利用和牽引供電系統電能質量要求。