一种储能式城轨列车充电功率分配方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种储能式城轨列车充电功率分配方法及系统，方法包括：S1.获取地面充电装置的最大允许输出电流限值；S2.获取列车辅助系统的辅助供电实时电流值；S3.根据最大允许输出电流限值和辅助供电实时电流值计算牵引供电最大电流允许值；S4.计算牵引实时电流值；S5.根据牵引供电最大电流允许值和牵引实时电流值计算最大充电电流限值；S6.在最大充电电流限值范围内为储能装置充电。系统包括参数获取模块、牵引计算模块、计算模块和充电控制模块。本发明专利技术通过对列车牵引和储能系统充电两者所需功率进行合理分配，可简单、高效的降低列车对地面充电装置的功率需求，从而降低地面充电装置的建设成本等优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及储能式城轨列车充电控制领域，尤其涉及一种储能式城轨列车充电功率分配方法及系统。
技术介绍
以低地板有轨电车为代表的某些新型城市轨道列车通常采用储能式站停供电的方式，即：车站运行区间无接触网供电，列车运行所需电能由车载储能系统通过双向DC-DC变换器升压斩波提供，在停站时每个车站设置的地面供电装置通过站台区域接触网给列车牵引系统(包括牵引子系统与储能装置)、辅助系统及空调系统供电。每个车站通常设置一套地面供电装置，为节省建设成本地面供电装置的功率要尽可能的小，只需满足列车车载储能装置充电、辅助系统及空调系统功率需求即可。然而在列车牵引启动加速出站阶段，在站停区域接触网供电下若列车其他系统功率保持不变时，牵引系统功率会随着启动加速持续上升，导致地面供电装置功率无法同时满足牵引系统、车载储能充电系统、辅助系统及空调系统的功率需求。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本专利技术提供一种通过对列车上各用电系统的功率进行分配和调节，在满足列车牵引系统启动加速和储能系统充电用电需求的前提下，尽可能充分利用地面供电装置的功率，又不会因地面供电装置功率需求过大而造成的建设成本增加，具有可简单、高效的降低列车对地面充电装置的功率需求，从而降低地面充电装置建设成本等优点的储能式城轨列车充电功率分配方法及系统。为解决上述技术问题，本专利技术提出的技术方案为：一种储能式城轨列车充电功率分配方法，包括如下步骤：S1.获取地面充电装置的最大允许输出电流限值；S2.获取列车辅助系统的辅助供电实时电流值；S3.根据所述最大允许输出电流限值和辅助供电实时电流值计算牵引供电最大电流允许值，所述牵引供电最大电流允许值为可用于为列车牵引系统中牵引逆变器及DC-DC充电机供电输入的最大电流允许值；S4.计算牵引实时电流值，所述牵引实时电流值为列车牵引系统中牵引电机正常发挥牵引特性所需要的牵引逆变器直流侧输入的实时电流值；S5.根据所述牵引供电最大电流允许值和牵引实时电流值计算最大充电电流限值，所述最大充电电流限值为可用于为列车牵引系统中储能装置充电的最大充电电流限值；S6.在所述最大充电电流限值范围内为储能装置充电。作为本专利技术的进一步改进，所述步骤S1中地面充电装置的最大允许输出电流限值通过读取地面充电装置的信标获取。作为本专利技术的进一步改进，所述步骤S2的具体步骤为：通过电流传感器获取列车各辅助系统的实时电流值，计算所述各辅助系统的实时电流值之和，得到所述辅助供电实时电流值。作为本专利技术的进一步改进，所述步骤S3的具体步骤包括：S3.1.由所述地面充电装置的最大允许输出电流限值减所述辅助供电实时电流值计算得到牵引供电最大电流允许值的总和；S3.2.通过所述牵引供电最大电流允许值的总和除以预先获取的列车正常工作的牵引系统数量计算得到可用于为列车每套牵引系统供电的牵引供电最大电流允许值。作为本专利技术的进一步改进，所述步骤S4的具体步骤包括：S4.1.获取牵引电机正常执行当前牵引指令的牵引特性参数；S4.2.根据所述牵引特性参数实时计算牵引实时电流值。作为本专利技术的进一步改进，所述步骤S6的具体步骤包括：当所述最大充电电流限值大于等于所述储能装置的预设的充电电流时，以所述预设的充电电流对储能装置进行充电，否则以所述最大充电电流限值对储能装置进行充电。作为本专利技术的进一步改进，所述步骤S6中对储能装置进行充电是指以充电电流按照恒流充电方式进行充电。作为本专利技术的进一步改进，在所述步骤S6之前，还包括步骤S6a：判断所述储能系统的电压值是否小于储能系统充满电时的目标电压值，是则执行步骤S6；否则不对储能装置进行充电，或者以所述目标电压值按恒压充电方式对储能装置充电。一种储能式城轨列车充电功率分配系统，包括：参数获取模块：用于获取地面充电装置的最大允许输出电流限值，获取列车辅助系统的辅助供电实时电流值；牵引计算模块：用于计算牵引实时电流值，所述牵引实时电流值为列车牵引系统中牵引电机正常发挥牵引特性所需要的牵引逆变器直流侧输入的实时电流值；计算模块：根据所述最大允许输出电流限值和辅助供电实时电流值计算牵引供电最大电流允许值，所述牵引供电最大电流允许值为可用于为列车牵引系统中牵引逆变器及DC-DC充电机供电输入的最大电流允许值；根据所述牵引供电最大电流允许值和牵引实时电流值计算最大充电电流限值，所述最大充电电流限值为可用于为列车牵引系统中储能装置充电的最大充电电流限值；充电控制模块：用于在所述最大充电电流限值范围内为储能装置充电。作为本专利技术的进一步改进，所述充电控制模块用于当所述最大充电电流限值大于等于所述储能装置的预设的充电电流时，以所述预设的充电电流对储能装置进行充电，否则以所述最大充电电流限值对储能装置进行充电。与现有技术相比，本专利技术的优点在于：1、本专利技术通过将地面充电装置提供的电能功率划分为两部分，辅助系统用电功率、牵引系统的用电功率，其中牵引系统的用电功率又划分为牵引电机用电功率和储能装置用电功率，在列车停站过程中，牵引系统的用电功率可全部为储能装置进行充电，在列车启动过程中，优先为牵引电机供电，并随着牵引电机用电需求的增加动态的调整对储能装置的充电功率，既能满足列车在停站过程中对储能装置充电的需求，又能保证列车在启动过程中牵引电机因驱动列车加速对电能的需求，具有简单、高效的优点。2、本专利技术通过对电能的分配，即可实现对地面充电装置所提供电能的充分利用，又不会因为列车在停站充电及启动加速过程对电能功率需求大而需要建设更大供电功率的地面充电装置，从而降低地面充电装置的建设成本。附图说明图1为本专利技术储能式城轨列车电路原理示意图。图2为本专利技术充电功率分配方法具体实施例流程示意图。图3为本专利技术充电功率分配方法具体实施例功率分配调节示意图。图4为本专利技术充电功率分配方法具体实施例列车牵引系统电流关系示意图一。图5为本专利技术充电功率分配方法具体实施例列车牵引系统电流关系示意图二。图6为本专利技术充电功率分配系统结构示意图。具体实施方式以下结合说明书附图和具体优选的实施例对本专利技术作进一步描述，但并不因此而限制本专利技术的保护范围。如图1所示，本实施例的储能式城轨列车包括多节牵引车，编号为牵引车1至牵引车N，每节牵引车具有一套牵引系统，包括牵引逆变器部分、牵引电机(电机负载)和储能装置。通过DC/AC逆变器为牵引电机供电，同时通过双向DC/DC变换器为储能装置充电，DC/AC逆变器与双向DC/DC变换器通过中间直流电路并联。每节牵引车的牵引系统通过接触网供电的直流输入母线并联，列车的辅助系统并联在通过接触网供电的直流输入母线上。如图2所示，本实施例的储能式城轨列车充电功率分配方法，包括如下步骤：S1.获取地面充电装置的最大允许输出电流限值I0；S2.获取列车辅助系统的辅助供电实时电流值Ia；S3.根据所述最大允许输出电流限值I0和辅助供电实时电流值Ia计算牵引供电最大电流允许值Imax1，所述牵引供电最大电流允许值Imax1为可用于为列车牵引系统中牵引逆变器及DC-DC充电机供电输入的最大电流允许值；S4.计算牵引实时电流值I3，牵引实时电流值I3为列车牵引系统中牵引电机正常发挥牵引特性所需要的牵引逆变器直流侧输入的实时电流值；S本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种储能式城轨列车充电功率分配方法，其特征在于，包括如下步骤：S1.获取地面充电装置的最大允许输出电流限值；S2.获取列车辅助系统的辅助供电实时电流值；S3.根据所述最大允许输出电流限值和辅助供电实时电流值计算牵引供电最大电流允许值，所述牵引供电最大电流允许值为可用于为列车牵引系统中牵引逆变器及DC‑DC充电机供电输入的最大电流允许值；S4.计算牵引实时电流值，所述牵引实时电流值为列车牵引系统中牵引电机正常发挥牵引特性所需要的牵引逆变器直流侧输入的实时电流值；S5.根据所述牵引供电最大电流允许值和牵引实时电流值计算最大充电电流限值，所述最大充电电流限值为可用于为列车牵引系统中储能装置充电的最大充电电流限值；S6.在所述最大充电电流限值范围内为储能装置充电。

【技术特征摘要】
1.一种储能式城轨列车充电功率分配方法，其特征在于，包括如下步骤：S1.获取地面充电装置的最大允许输出电流限值；S2.获取列车辅助系统的辅助供电实时电流值；S3.根据所述最大允许输出电流限值和辅助供电实时电流值计算牵引供电最大电流允许值，所述牵引供电最大电流允许值为可用于为列车牵引系统中牵引逆变器及DC-DC充电机供电输入的最大电流允许值；S4.计算牵引实时电流值，所述牵引实时电流值为列车牵引系统中牵引电机正常发挥牵引特性所需要的牵引逆变器直流侧输入的实时电流值；S5.根据所述牵引供电最大电流允许值和牵引实时电流值计算最大充电电流限值，所述最大充电电流限值为可用于为列车牵引系统中储能装置充电的最大充电电流限值；S6.在所述最大充电电流限值范围内为储能装置充电。2.根据权利要求1所述的储能式城轨列车充电功率分配方法，其特征在于：所述步骤S1中地面充电装置的最大允许输出电流限值通过读取地面充电装置的信标获取。3.根据权利要求1所述的储能式城轨列车充电功率分配方法，其特征在于：所述步骤S2的具体步骤为：通过电流传感器获取列车各辅助系统的实时电流值，计算所述各辅助系统的实时电流值之和，得到所述辅助供电实时电流值。4.根据权利要求1所述的储能式城轨列车充电功率分配方法，其特征在于，所述步骤S3的具体步骤包括：S3.1.由所述地面充电装置的最大允许输出电流限值减所述辅助供电实时电流值计算得到牵引供电最大电流允许值的总和；S3.2.通过所述牵引供电最大电流允许值的总和除以预先获取的列车正常工作的牵引系统数量计算得到可用于为列车每套牵引系统供电的牵引供电最大电流允许值。5.根据权利要求1所述的储能式城轨列车充电功率分配方法，其特征在于，所述步骤S4的具体步骤包括：S4.1.获取牵引电机正常执行当前牵引指令的牵引特性参数；S4.2.根据所述牵引特性参数实时计算牵引实时电流值...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁红霞，袁文烨，陈文光，夏文杰，刘良杰，陈新溅，肖健，付玉豪，许义景，张路军，
申请(专利权)人：株洲中车时代电气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南;43