一种轨道交通用车地一体化能源配套系统技术方案

本实用新型专利技术为一种轨道交通用车地一体化能源配套系统，包括高压供电网、三相变压器、多脉波整流器、直流母线、双向DC/DC单元、地面储能系统、DC/DC单元、储能单元Ⅰ、储能单元Ⅱ和直流接触器单元；高压供电网与三相变压器相连，三相变压器与两个多脉波整流器相连；每个多脉波整流器分别与一组直流母线相连；每组直流母线与双向DC/DC单元和DC/DC单元相连；双向DC/DC单元与地面储能系统相连；DC/DC单元与储能单元Ⅰ和储能单元Ⅱ相连；直流接触器单元分别与两组直流母线相连，当其中一组直流母线故障时，可由另一组直流母线供电，起到冗余的作用。地面储能系统与直流母线协同充电，降低了变压器和电力电子设备的容量和功率等级，提高了负载率，降低了基础容量费等建设及运营成本。

An integrated energy supporting system for rail transportation

The utility model relates to a rail transit vehicle integrated energy system, including high voltage power supply network, three-phase transformer, multi pulse rectifier, DC bus, bidirectional DC/DC unit, the ground energy storage system, a DC/DC unit, the storage unit of storage unit II and DC contactor unit; high voltage power supply network and a three-phase transformer connected three-phase transformer with two multi pulse rectifier is connected; each multi pulse rectifier are respectively connected with a DC bus; each DC bus and bidirectional DC/DC unit and DC/DC unit connected; bidirectional DC/DC unit and the ground energy storage system is connected; the DC/DC unit and the storage unit I and II storage unit connected; DC contactor unit respectively. The two group is connected with the DC bus, when one set of DC bus fault, but by another set of DC bus power, to play the role of redundancy. The ground energy storage system and DC busbar cooperate together to reduce the capacity and power level of transformer and power electronic equipment, increase load rate, and reduce construction and operation cost of basic capacity fee.

【技术实现步骤摘要】
一种轨道交通用车地一体化能源配套系统
本技术涉及轨道交通技术以及储能技术的交叉领域，尤指一种轨道交通用车地一体化能源配套系统。
技术介绍
现有轨道交通车辆的供电分为两种模式，第一种模式为接触网供电模式，接触网供电模式只适用于有网工况下，长距离的接触网建设会产生大量成本，影响城市美观。第二种模式为车载储能系统供电模式，但不管是哪种储能单元，都需要解决续航问题。目前解决续航问题通常为车站停车充电，这种方案存在诸多弊端：1、充电站建设对电力系统配电容量依赖性强，配电系统建设费用不可控；2、每个车站都需要单独建充电站，建设成本高；3、间歇式充电方式导致变压器负载率较低，使得供电系统效率较低。因此，本技术提供了一种轨道交通用车地一体化能源配套系统，可应用于城市轨道交通车辆离网运行模式下，采用车地一体化模式即车载储能系统供电模式配合进站充电模式，车站中无车辆时可通过地面储能系统储存电能，车辆进站后可通过直流电网与地面储能系统协同充电，降低电网波动的同时也可降低车站建设成本。
技术实现思路
针对现有技术中存在的缺陷，本技术的目的在于提供一种轨道交通用车地一体化能源配套系统，该系统可随时从电网上汲取能量储存在储能单元中，并可配合直流电网同时为进站的上下行车辆补充电能，解决了以下问题：1、车载储能系统储能容量较低，续航里程短，充电频繁的问题；2、由于续航里程短，当供电系统出现故障或因外因停车等待时，容易引起因能量耗尽而故障停车，运行可靠性较差的问题；充电时，功率需求较大，充电电流较大，需要的变压器、电力电子装备的容量和功率等级较高，配电系统基本容量费高的问题；3、充电站建设对电力系统配电容量依赖性强，配电系统建设费用不可控的问题；4、每个车站都需要单独建充电站，建设成本高的问题；5、间歇式充电方式导致变压器负载率较低，使得供电系统效率较低的问题。为达到以上目的，本技术采取的技术方案是：一种轨道交通用车地一体化能源配套系统，包括：高压供电网、三相变压器、多脉波整流器、直流母线、双向DC/DC单元、地面储能系统、DC/DC单元、储能单元Ⅰ、储能单元Ⅱ和直流接触器单元；所述高压供电网与三相变压器相连，三相变压器与两个多脉波整流器相连；每个多脉波整流器分别与一组直流母线相连；每组直流母线分别与双向DC/DC单元和DC/DC单元相连；所述双向DC/DC单元与地面储能系统相连；所述DC/DC单元与储能单元Ⅰ和储能单元Ⅱ相连；所述直流接触器单元分别与两组直流母线相连，当其中一组直流母线故障时，可由另一组直流母线供电，起到冗余的作用；所述三相变压器用于降压和隔离；所述多脉波整流器用于将三相交流电转换成直流电；所述直流母线用于为地面储能单元和需充电车辆提供直流电源；所述双向DC/DC单元和DC/DC单元用于升降电压；所述地面储能系统用于储存电能。在上述方案的基础上，所述高压供电网为系统的能量来源，通常为外部市政电网，电压等级通常为10kV。在上述方案的基础上，所述地面储能系统所含的储能单元可为锂电池储能单元，但不限于这种储能单元。在上述方案的基础上，所述储能单元Ⅰ和储能单元Ⅱ共同组成上下行车辆的车载储能系统，上下行车辆可同时充电。在上述方案的基础上，所述储能单元Ⅰ为锂电池储能单元，所述储能单元Ⅱ为超级电容储能单元。在上述方案的基础上，所述多脉波整流器为12脉波整流器。本技术中车辆配备了锂电池储能单元和超级电容储能单元，但不限于这种储能单元。本技术所述系统由上行供电和下行供电两部分组成，可同时为上行车辆和下行车辆供电，车站中无车辆时可通过地面储能系统储存电能，车辆进站后可通过直流母线与地面储能系统协同充电，降低系统内高压电器件的参数要求，提高器件利用率。本技术所述的轨道交通用车地一体化能源配套系统，可以实现车地一体化，系统建设于车站中，根据需要配备系统数量。采用地面储能系统与直流母线协同充电模式，降低变压器和电力电子设备的容量和功率等级，提高负载率，提升效率，降低基础容量费等建设及运营成本。附图说明本技术有如下附图：图1本技术的结构图。具体实施方式以下结合附图对本技术作进一步详细说明。如图1所示，本技术所述的一种轨道交通用车地一体化能源配套系统，包括：高压供电网1、三相变压器2、多脉波整流器3、直流母线4、双向DC/DC单元5、地面储能系统6、DC/DC单元7、储能单元Ⅰ8、储能单元Ⅱ9和直流接触器单元10；所述高压供电网1与三相变压器2相连，三相变压器2与两个多脉波整流器3相连；每个脉波整流器3分别与一组直流母线相连；每组直流母线4分别与双向DC/DC单元5和DC/DC单元7相连；所述双向DC/DC单元5与地面储能系统6相连；所述DC/DC单元7与储能单元Ⅰ8和储能单元Ⅱ9相连；所述直流接触器单元10分别与两组直流母线4相连，当其中一组直流母线故障时，可由另一组直流母线供电，起到冗余的作用；所述三相变压器2用于降压和隔离；所述多脉波整流器3用于将三相交流电转换成直流电；所述直流母线4用于为地面储能单元6和需充电车辆提供直流电源；所述双向DC/DC单元5和DC/DC单元7用于升降电压；所述地面储能系统6用于储存电能。在上述方案的基础上，所述高压供电网为系统的能量来源，通常为外部市政电网，电压等级通常为10kV。在上述方案的基础上，所述地面储能系统所含的储能单元可为锂电池储能单元，但不限于这种储能单元。在上述方案的基础上，所述储能单元Ⅰ8和储能单元Ⅱ9共同组成上下行车辆的车载储能系统，上下行车辆可同时充电。在上述方案的基础上，所述储能单元Ⅰ8为锂电池储能单元，所述储能单元Ⅱ9为超级电容储能单元。在上述方案的基础上，所述多脉波整流器为12脉波整流器。本技术中车辆配备了锂电池储能单元和超级电容储能单元，但不限于这种储能单元。本技术所述的系统由上行供电和下行供电两部分组成，可同时为上行车辆和下行车辆供电。车站中无车辆时可通过地面储能系统储存电能，车辆进站后可通过直流母线与地面储能系统协同充电，降低系统内高压电器件的参数要求，提高器件利用率。本技术所述的一种轨道交通用车地一体化能源配套系统，使轨道交通车辆可完全实现离网运行并配合进站充电续航；所述系统中地面储能系统不限于锂电池储能一种形式；所述系统中地面储能系统与直流母线协同充电模式，降低变压器和电力电子设备的容量和功率等级，提高负载率，提升效率，降低基础容量费等建设及运营成本；所述系统可同时为上下行车辆补充电能；所述系统中上下行直流母线可互为冗余。本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种轨道交通用车地一体化能源配套系统，其特征在于，包括：高压供电网、三相变压器、多脉波整流器、直流母线、双向DC/DC单元、地面储能系统、DC/DC单元、储能单元Ⅰ、储能单元Ⅱ和直流接触器单元；所述高压供电网与三相变压器相连，三相变压器与两个多脉波整流器相连；每个多脉波整流器分别与一组直流母线相连；每组直流母线分别与双向DC/DC单元和DC/DC单元相连；所述双向DC/DC单元与地面储能系统相连；所述DC/DC单元与储能单元Ⅰ和储能单元Ⅱ相连；所述直流接触器单元分别与两组直流母线相连，当其中一组直流母线故障时，可由另一组直流母线供电，起到冗余的作用；所述三相变压器用于降压和隔离；所述多脉波整流器用于将三相交流电转换成直流电；所述直流母线用于为地面储能单元和需充电车辆提供直流电源；所述双向DC/DC单元和DC/DC单元用于升降电压；所述地面储能系统用于储存电能。

【技术特征摘要】
1.一种轨道交通用车地一体化能源配套系统，其特征在于，包括：高压供电网、三相变压器、多脉波整流器、直流母线、双向DC/DC单元、地面储能系统、DC/DC单元、储能单元Ⅰ、储能单元Ⅱ和直流接触器单元；所述高压供电网与三相变压器相连，三相变压器与两个多脉波整流器相连；每个多脉波整流器分别与一组直流母线相连；每组直流母线分别与双向DC/DC单元和DC/DC单元相连；所述双向DC/DC单元与地面储能系统相连；所述DC/DC单元与储能单元Ⅰ和储能单元Ⅱ相连；所述直流接触器单元分别与两组直流母线相连，当其中一组直流母线故障时，可由另一组直流母线供电，起到冗余的作用；所述三相变压器用于降压和隔离；所述多脉波整流器用于将三相交流电转换成直流电；所述直流母线用于为地面储能单元和需充电车辆提供直流电源；所述双向DC/DC单元...

【专利技术属性】
技术研发人员：李军，刘艳杰，胡荣强，姜宇龙，
申请(专利权)人：北京北交新能科技有限公司，
类型：新型
国别省市：北京,11