一种超级电容储能装置直流网压自适应控制方法制造方法及图纸

本发明专利技术具体涉及一种超级电容储能装置直流网压自适应控制方法，该方法通过监控实时网压，并分别与超级电容储能装置工作时的吸能阈值和释能阈值相比较，同时结合监测到的直流输出工况，实时调整运行模式及参数值。保证了装置在直流网压出现偏高或偏低等任意工况下，均可准确判断出列车的运行状态，从而并进入相应的吸能或释能模式，有效避免了装置运行中因网压波动而带来的装置误动作，提高了超级电容储能装置运行的可靠性和系统的节能率。

An adaptive control method for DC network voltage of super capacitor energy storage device

【技术实现步骤摘要】
一种超级电容储能装置直流网压自适应控制方法
本专利技术涉及电力电子技术与自动检测与控制
，具体涉及一种超级电容储能装置直流网压自适应控制方法。
技术介绍
地铁运行过程中，常用的再生制动能量吸收方式包括：电阻吸收型、逆变回馈型、超级电容储能型等方案，其中超级电容储能型吸收方案的工作原理是在地铁刹车时，将再生制动产生的能量通过DC/DC降压电路，存储到超级电容中；当地铁出站时，将电容中存储的能量再通过DC/DC升压电路，再返送回直流电网供列车牵引时使用，从而实现能量的就地消纳，当线路中不存在不到车辆运行时，装置则处于待机运行态。由于该方案对交流电网友好，且在工作时是处于于直流稳压模式，对直流电网影响也较小，因此逐渐被地铁业主所采纳。超级电容储能装置工作时两种运行模式的判断，目前普遍的做法为检测直流网压，将该值与装置中设置的吸能启动阈值或释能启动阈值判断来比较，当直流网压高于吸能启动阈值时则启动吸能模式；当直流网压低于释能启动阈值时，则启动释能模式。由于直流网压是通过交流电网经过整流机组得到，直流网压会随着交流电压的升高(或降低)而升高(或降低)。当交流网压过高时，直流空载电压随之升高，当超过超级电容的吸能启动阈值时，超级电容会误判为列车刹车而进入吸能模式，对超级电容持续充电直至充满电。这种情况下，当真正有列车进站时，超级电容无法继续充电从而导致再生制动的能量无法被吸收而导致的能量浪费。同样的，在网压过低情况下，即使没有列车出站，仍然可能误触发释能启动阈值而将超级电容储能装置的能量提前放出，导致真正有列车出站牵引需要能量时而无法提供的问题。
技术实现思路
1.所要解决的技术问题：针对上述技术问题，本专利技术提供一种超级电容储能装置直流侧网压的自适应控制方法，该方法通过监控实时网压，并分别与超级电容储能装置工作时的吸能启动阈值和释能启动阈值相比较，同时结合监测到的直流输出工况，实时调整运行模式及参数值。保证了装置在直流网压出现偏高或偏低等任意工况下，均可准确判断出列车的运行状态，从而并进入相应的吸能或释能模式，有效避免了装置运行中因网压波动而带来的装置误动作，提高了超级电容储能装置运行的可靠性和系统的节能率。2.技术方案：一种超级电容储能装置直流网压自适应控制方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤一：利用直流电压传感器、直流电流传感器分别对直流电网电压udc,与直流输入电流idc进行实时采样；储能装置的吸能启动阈值的初值预设为U_char0，储能装置的释能启动阈值的初值预设为U_disc0；储能装置吸能时电压控制目标值值预设为U_char_ref0，释能时电压控制目标值预设为U_disc_ref0；超级电容允许的最大工作电压和最小工作电压分别预设为Ucmax、Ucmin，直流网压的额定值定义为Udc0；步骤二：吸能模式下的检测和自动控制过程如下：当检测到直流网压udc＞U_char0时，记录下该时刻前3秒钟直流网压的平均值udc1，继续判断udc1和U_char0的关系；如果udc1≤U_char0，则判定直流电压的升高是由列车制动引起，设备进入吸能模式，且吸能时直流电压目标值udc＝U_char_ref0；步骤三：上述步骤二中，如果udc1＞U_char0，则判定存在直流网压因升高导致的误判问题；此时将吸能启动阈值调整为U_char1，该值满足关系：δ1＝udc1-Udc0；U_char1＝U_char0+δ1；如果此时udc仍然大于U_char1，则表明有列车进站刹车导致直流网压升高，设备进入吸能模式，且吸能时直流电压目标值udc＝U_char_ref0+δ1。步骤四：上述步骤二、三中，储能装置的吸能模式下的退出条件为：Idc＝0或usc＝Ucmax；步骤五：释能模式下的检测和自动控制过程如下：当检测到直流网压udc＜U_disc0时，记录下该时刻前3秒钟直流网压的平均值udc1，继续判断udc1和U_disc0的关系；如果udc1≥U_disc0，则判定直流电压的降低是由列车牵引启动引起的，设备进入释能模式，且释能时直流电压目标值udc＝U_disc_ref0。步骤六：上述步骤五中，如果udc1＜U_char0，则判定存在直流网压因过低导致的误判问题；此时将释能启动阈值调整为U_disc1，该值满足关系：δ2＝udc1-Udc0，U_disc1＝U_disc0-δ2；如果此时udc仍然小于U_disc1，则表明有列车出站牵引导致的直流网压偏低，设备进入释能模式，且释能时直流电压目标值udc＝U_disc_ref0-δ2。步骤七：上述步骤五、六中，吸能模式下的退出条件为：Idc＝0或usc＝Ucmin。3.有益效果：地铁供电系统中，直流网压会随着交流网压的过压或过低而波动，当直流空载电压触发超级电容储能装置的启动阈值时(吸能或释能)，会误触发超级电容储能装置进入吸能模式或者释能模式，使得超级电容储能装置在没有列车的情况下仍然存在充电或者放电过程。而当列车进站或出站后，却存在因电容已充满或放完电能而无法真正回收的情况。采用本专利技术所提出的直流电压自适应控制方法，可自动检测直流网压并实时自动判断，当直流网压过高时，通过控制可检测出网压较高的问题并自动调整吸能启动阈值，避免下一次的误动作。当直流网压过低时，可自动检测出网压较低问题并自动调整释能启动阈值。通过该方法可有效解决直流网压波动带来的装置误动作问题，有效提高了系统的节能率。附图说明图1为本专利技术中的吸能模式下直流电压自适应控制流程图；图2为本专利技术中的释能模式下直流电压自适应控制流程图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术进行具体的说明。一种超级电容储能装置直流网压自适应控制方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤一：利用直流电压传感器、直流电流传感器分别对直流电网电压udc,与直流输入电流idc进行实时采样；储能装置的吸能启动阈值的初值预设为U_char0，储能装置的释能启动阈值的初值预设为U_disc0；储能装置吸能时电压控制目标值值预设为U_char_ref0，释能时电压控制目标值预设为U_disc_ref0；超级电容允许的最大工作电压和最小工作电压分别预设为Ucmax、Ucmin，直流网压的额定值定义为Udc0；步骤二：吸能模式下的检测和自动控制过程如下：当检测到直流网压udc＞U_char0时，记录下该时刻前3秒钟直流网压的平均值udc1，继续判断udc1和U_char0的关系；如果udc1≤U_char0，则判定直流电压的升高是由列车制动引起，设备进入吸能模式，且吸能时直流电压目标值udc＝U_char_ref0；步骤三：上述步骤二中，如果udc1＞U_char0，则判定存在直流网压因升高导致的误判问题；此时将吸能启动阈值调整为U_char1，该值满足关系：δ1＝udc1-Udc0；U_char1＝U_char0+δ1；如果此时udc仍然大于U_char1，则表明有列车进站刹车导致直流网压升高，设备进入吸能模式，且吸能时直流电压目标值udc＝U_char_ref0+δ1。步骤四：上述步骤二、三中，储能装置的吸能模式下的退出条件为：Idc＝0或usc＝Ucmax；步骤五：释能模式下的检测和自动控制过程如下：当检测到直流网压udc＜U_disc0时，记录本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种超级电容储能装置直流网压自适应控制方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤一：利用直流电压传感器、直流电流传感器分别对直流电网电压udc,与直流输入电流idc进行实时采样；储能装置的吸能启动阈值的初值预设为U_char0，储能装置的释能启动阈值的初值预设为U_disc0；储能装置吸能时电压控制目标值值预设为U_char_ref0，释能时电压控制目标值预设为U_disc_ref0；超级电容允许的最大工作电压和最小工作电压分别预设为Ucmax、Ucmin，直流网压的额定值定义为Udc0；步骤二：吸能模式下的检测和自动控制过程如下：当检测到直流网压udc＞U_char0时，记录下该时刻前3秒钟直流网压的平均值udc1，继续判断udc1和U_char0的关系；如果udc1≤U_char0，则判定直流电压的升高是由列车制动引起，设备进入吸能模式，且吸能时直流电压目标值udc＝U_char_ref0；步骤三：上述步骤二中，如果udc1＞U_char0，则判定存在直流网压因升高导致的误判问题；此时将吸能启动阈值调整为U_char1，该值满足关系：δ1＝udc1‑Udc0；U_char1＝U_char0+δ1；如果此时udc仍然大于U_char1，则表明有列车进站刹车导致直流网压升高，设备进入吸能模式，且吸能时直流电压目标值udc＝U_char_ref0+δ1；步骤四：上述步骤二、三中，储能装置的吸能模式下的退出条件为：Idc＝0或usc＝Ucmax；步骤五：释能模式下的检测和自动控制过程如下：当检测到直流网压udc＜U_disc0时，记录下该时刻前3秒钟直流网压的平均值udc1，继续判断udc1和U_disc0的关系；如果udc1≥U_disc0，则判定直流电压的降低是由列车牵引启动引起的，设备进入释能模式，且释能时直流电压目标值udc＝U_disc_ref0；步骤六：上述步骤五中，如果udc1＜U_char0，则判定存在直流网压因过低导致的误判问题；此时将释能启动阈值调整为U_disc1，该值满足关系：δ2＝udc1‑Udc0，U_disc1＝U_disc0‑δ2；如果此时udc仍然小于U_disc1，则表明有列车出站牵引导致的直流网压偏低，设备进入释能模式，且释能时直流电压目标值udc＝U_disc_ref0‑δ2；步骤七：上述步骤五、六中，吸能模式下的退出条件为：Idc＝0或usc＝Ucmin。...

【技术特征摘要】
1.一种超级电容储能装置直流网压自适应控制方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤一：利用直流电压传感器、直流电流传感器分别对直流电网电压udc,与直流输入电流idc进行实时采样；储能装置的吸能启动阈值的初值预设为U_char0，储能装置的释能启动阈值的初值预设为U_disc0；储能装置吸能时电压控制目标值值预设为U_char_ref0，释能时电压控制目标值预设为U_disc_ref0；超级电容允许的最大工作电压和最小工作电压分别预设为Ucmax、Ucmin，直流网压的额定值定义为Udc0；步骤二：吸能模式下的检测和自动控制过程如下：当检测到直流网压udc＞U_char0时，记录下该时刻前3秒钟直流网压的平均值udc1，继续判断udc1和U_char0的关系；如果udc1≤U_char0，则判定直流电压的升高是由列车制动引起，设备进入吸能模式，且吸能时直流电压目标值udc＝U_char_ref0；步骤三：上述步骤二中，如果udc1＞U_char0，则判定存在直流网压因升高导致的误判问题；此时将吸能启动阈值调整为U_char1，该值满足关系：δ1＝udc1-Udc0；U_char1＝U_char0+δ1...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡磊磊，仇志凌，张勇，张明，李锦，陈蕾，芮国强，
申请(专利权)人：南京亚派科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32