本实用新型专利技术提供了一种基于光储互补的列车交直流辅助电源系统，系统由铺设在列车车厢顶部的薄膜太阳能电池板组、电能变换装置、储能蓄电池组、电池管理系统、交流母线、直流母线、并网装置、列车插座系统以及能量管理系统构成。系统利用列车车厢顶部的薄膜太阳能电池板获取能量，对获得的能量进行变换可向车厢内提供直流和交流电源，满足列车运行途中旅客用电的需要；系统可将太阳能电池和储能蓄电池中的电能输送到列车自身的电源系统中；系统也可从列车自身的电源系统中获取电能，并对其储存或利用；系统还可为列车提供紧急备用电源。
【技术实现步骤摘要】
本技术涉及光伏发电领域，具体涉及了一种基于光储互补的列车交直流辅助电源系统。
技术介绍
我国铁路里程总数位居世界前列，列车总数庞大，每年发送旅客高达几十亿人，随着科学技术的进步，手机、iPad、笔记本电脑等智能设备得到普及，旅客经常在旅途中因没有充电电源而苦恼。然而，列车提供的电源主要用在列车驱动、照明、空调等方面，除了少数高级车厢提供少量的充电接口外其余车厢均未配置电源接口，根本不能满足旅客用电需求。
技术实现思路
为了解决旅客的用电需求，本技术提供了一种基于光储互补的列车交直流辅助电源系统，此系统主要包括如下功能。1.系统为各个车厢提供直流电源和交流电源的输出接口，供旅客使用。2.系统提供和列车自身电源系统的并网装置，实现辅助电源系统和列车自身电源系统的并网运行，辅助电源系统既可以向列车自身电源系统输入电能，减少列车自身电源的输入功率，达到节能的目的；辅助电源系统又可以从列车自身电源系统获取电能，供给列车插座系统或者将电能储存在蓄电池组中。实现了能量的双向流动，提高了辅助电源系统的可靠性。3.在紧急情况下，此辅助电源系统可为列车提供短时的备用电源。具体来说，该辅助电源的电能来源于铺设在列车车厢顶部的薄膜太阳能电池板，薄膜太阳能电池板输出的电能优先供给列车插座系统用电和蓄电池组，多余的电能通过并网装置并入到列车自身电源系统中，减少内燃机车的油耗或受电弓上的输入功率。在紧急情况下，停止列车插座系统的供电，将太阳能电池板输出的电能和储能蓄电池组中的储存的电能作为备用电源并入到列车中，维持列车一段时间的供电。此外，当太阳能电源和蓄电池组可输出功率接近于O时，辅助电源系统还可从列车自身电源系统中获取电能供给列车插座系统使用，也可以把获得的电能储存在储能蓄电池组中。图1是安装了薄膜太阳能电池板的列车某节车厢的外观示意图。其中，28是车厢的外部结构，车厢本体呈长方体状，车厢顶部呈弧形。29是安装在车顶的薄膜太阳能电池板，从图中可以清晰的看到薄膜太阳能电池板安装方式，薄膜太阳能电池板的外形和车顶外形完全一致，呈现弧形，电池板外形完全适应车顶的外形结构，紧贴在车顶，这种外形设计和安装方式符合列车的流线型行规则设计，在列车运行中不会对列车产生额外阻力。从图中也可以清晰的看到多块薄膜太阳能电池板的安装方式，它们纵向平行布置。图2为本技术的系统结构图。系统由铺设在列车车厢顶部的薄膜太阳能电池板组1、电能变换装置2、储能蓄电池组8、电池管理系统27、交流母线13、直流母线12、并网装置5、列车插座系统3以及能量管理系统11构成。其中电源变换装置2包括:DC-DC装置6、双向DC-DC装置7、直流输出DC-DC装置9、单相交流输出DC-AC装置10 ;并网装置5包括并网控制器22、双向并网变流器21以及并网开关25 ;列车插座系统3包括每一节车厢的插座系统，每节车厢插座系统配置都相同，车厢插座系统18包括:直流过流保护开关14、交流过流保护开关15、直流输出USB插口 15、交流单相插座17。系统结构及工作原理如下:列车顶部的薄膜太阳能电池板组1，由多块薄膜太阳能电池板串、并联而成。其中电池板在列车顶部的安装方式为:薄膜太阳能电池板外形和车厢顶部相同，完全适应车顶的外形结构，呈弧形，紧贴在车厢顶部固定；多块薄膜太阳能电池板采用并排平行布置的方式。列车顶部的薄膜太阳能电池板组I的多块薄膜太阳能电池板串联构成一个电池子串，一趟列车上可布置多个电池子串，再将车厢顶部的所有电池子串并联在汇流母线26上。电源变换装置2包括=DC-DC装置6、双向DC-DC装置7、直流输出DC-DC装置9、单相交流输出DC-AC装置10。其中装置6的输入侧连接汇流母线26，输出侧连接节点20，6通过MPPT算法实现薄膜太阳能电池板组I的最大功率输出，并控制节点20的电压在额定范围内；装置7—侧连接节点20，另一侧连接储能蓄电池组8，装置7根据能量管理系统11的指令，给8充电或放电；装置9输入侧连接节点20，输出侧连接直流母线12，装置9根据11的指令启动或停止给直流母线供电；装置10输入侧连接节点20，输出侧连接交流母线13，装置10根据11的指令启动或停止给交流母线供电。储能蓄电池组8由一定数量的蓄电池通过串并联的方式构成，由于列车本身并没有集中的空间来放置储能蓄电池组8，因此储能蓄电池组8采用分布式方式在每节车厢安装一定容量的储能蓄电池，它们按照电压等级和储能容量的要求进行串并联，最终通过汇流母线连接DC-DC装置7的输出侧；电池管理系统27负责监测和控制储能蓄电池组8中各个蓄电池的工作状态，同时还可和能量管理系统11交换数据。直流母线12连接装置9，为各车厢提供直流电源，12上装有电压传感器，11可采集12上电压数据。交流母线13连接装置10，为各车厢提供单相交流电源，13上装有电压传感器，11可采集13上电压数据。列车插座系统3包括列车各个车厢的插座系统，各车厢的插座系统的配置都相同，车厢插座系统18包括:直流过流保护开关14、交流过流保护开关16，直流输出USB插口 15，交流单相插座17。直流过流保护开关14 一侧连接直流母线12，另一侧连接USB插口15，15为用户提供直流输出USB插口。交流过流保护开关16 —侧连接交流母线13，另一侧连接交流单相插座17，17为用户提供交流输出插座。18中有多个USB插口和交流单相插座。并网装置5包括:双向并网变流器21、并网开关25、并网控制器22，其中双向并网变流器21 —侧连接节点20，另一侧连接节点25 ;并网开关25 —侧连接节点21，另一侧连接并网点24 ;并网控制器22根据11的指令控制21和25的工作模式，实现辅助电源系统和列车电源系统的能量双向流动。能量管理系统11采集27的信息，获得8的SOC信息；11采集并网点24的电压、模块6的信息、直流母线12和交流母线13的电压、9和10的输出功率，根据采集到的数据进行比较和判断，控制6、7、9、10、22的工作。通常情况下，太阳能电池板I是输出功率只供给车厢插座系统，即I输出的电能经过装置9和10供给列车插座系统，在此前提下对下述状况的控制策略为:若直流母线12和交流母线13的电压在各自额定电压范围内且I当前能输出的最大功率大于列车插座系统的总用电功率，则11给7发送指令，使装置7给8充电，若储能蓄电池组8的SOC达到100%，则11向22发送指令，22控制21和25将辅助电源系统中的额外功率输送到列车自身电源系统中。若直流母线12和交流母线13的电压在各自额定电压范围内且I当前能输出的最大功率等于列车插座系统的总用电功率，则11向7发送指令停止装置7给蓄电池组8的充电；同时11向22发送指令，22控制21和25将辅助电源系统和列车自身电源系统断开连接。若直流母线12或交流母线13的电压低于各自额定电压范围且I输出的功率达到了最大值，说明当前太阳能电池板组I输出的功率不足以满足系统用电，因此11向7发送指令，控制装置7给蓄电池组8放电，使母线12和13电压稳定在各自额定电压范围；若8已经在放电，但8的SOC值小于10当前第1页1 2 3 本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基于光储互补的列车交直流辅助电源系统，其特征在于：包括一套铺设在列车顶部的薄膜太阳能电池板组（1）、电源变换装置（2）、储能蓄电池组（8）、电池管理系统（27）、直流母线（12）、交流母线（13）、并网装置（5）、列车插座系统（3）以及能量管理系统（11）；其中电源变换装置（2）包括：DC‑DC装置（6）、双向DC‑DC装置（7）、直流输出DC‑DC装置（9）、单相交流输出DC‑AC装置（10）；并网装置（5）包括：并网控制器（22）、双向并网变流器（21）以及并网开关（25）；列车插座系统（3）包括：每一节车厢的插座系统，每节车厢插座系统配置都相同，车厢插座系统（18）包括：直流过流保护开关（14）、交流过流保护开关（15）、直流输出USB插口（15）、交流单相插座（17）。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：王玮，马伟，
申请(专利权)人：王玮，马伟，
类型：新型
国别省市：北京;11
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