一种地面式电池和超级电容混合储能系统及其管理方法技术方案

本发明专利技术涉及城市轨道交通再生制动能量利用技术领域，且公开了一种地面式电池和超级电容混合储能系统及其管理方法，其特征包含以下步骤：①采用了HESS的城市轨道交通牵引网能量流动；②提出了基于并行双环结构的控制方法；③在这种控制方法中，考虑充电过程的电压外环指令值给定；④列车制动时；⑤储能元件启动。该地面式电池和超级电容混合储能系统及其管理方法，基于现有典型城轨地面式混合储能装置控制结构存在的缺点，本专利提出基于并行双环结构的控制方法，可有效减少制动电阻和空气制动的启动，从而减少能量损耗和闸瓦损耗，提高储能装置的节能率。

【技术实现步骤摘要】
一种地面式电池和超级电容混合储能系统及其管理方法
本专利技术涉及城市轨道交通再生制动能量利用
，具体为一种地面式电池和超级电容混合储能系统及其管理方法。
技术介绍
城市轨道交通以其相对较低的能耗与运力比，已经成为满足世界各国交通需求的一种日益普遍的选择，据统计数据显示，列车制动能量约占牵引能量的30-60％，有效利用这部分再生制动能量可以大大降低列车运行的能耗，从而提高节能效果，为了回收再生制动能量，稳定网压，越来越多的储能装置被安装在牵引供电系统中，电池、飞轮和超级电容是城市轨道交通中常用的储能元件。目前，电池和超级电容单储能元件的应用研究已经非常成熟，但由于电池储能系统的特性，在应用中存在温度特性差，循环寿命短、功率密度低等问题，超级电容也由于其体积较大、能量密度较低，在应用中难以满足能量性需求。现有典型的城轨地面式混合储能系统控制方法，该结构依旧沿用单储能装置的控制结构，包括单电压环和双电流环，电池和超级电容共用电压外环控制器检测直流网压作为反馈，将直流网压与充电阈值或放电阈值的差值通过PI调节器得到储能装置的充放电本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种地面式电池和超级电容混合储能系统及其管理方法，其特征是按以下步骤进行：/n步骤1)采用了HESS的城市轨道交通牵引网能量流动；/n电池和超级电容通过双向DC/DC变换器并联在直流母线上，能量流动为列车处于牵引、制动工况时的情况，其中P

【技术特征摘要】
1.一种地面式电池和超级电容混合储能系统及其管理方法，其特征是按以下步骤进行：
步骤1)采用了HESS的城市轨道交通牵引网能量流动；
电池和超级电容通过双向DC/DC变换器并联在直流母线上，能量流动为列车处于牵引、制动工况时的情况，其中Psub为变电站输出功率，Pd为储能装置放电功率，Pc为储能装置充电功率，Pt为列车的牵引功率，Pb为列车制动功率，Pcross为列车能量交互功率，Pm为空气制动功率，Pline为线路损耗，相应的能量为对应功率对时间的积分，能量流动情况可以用下式(1)、(2)表示：
Pb＝Pc+Pcross+Pline1+Pm(1)
Pt＝Psub+Pcross+Pd-Pline2(2)；
步骤2)为了实现对两种储能元件的有效控制，提出了基于并行双环结构的控制方法；
Ustch为储能元件的充电启动电压，Ustd为储能元件的放电启动电压，Idc为储能装置高压侧电流，Uchar*为储能元件电压外环充电电压给定值，Udis**为储能元件电压外环放电电压给定值，k1、k2分别为电池和超级电容充电时给定电压的变化斜率，k3、k4分别为电池和超级电容放电时给定电压的变化斜率。该控制结构将电池和超级电容的电压外环分开进行独立控制，分别给定其充放电电压的指令值；
步骤3)在这种控制方法中，考虑充电过程的电压外环指令值给定；
Idc为储能装置高压侧电流，U*为储能元件电压外环电压给定值，Ustd为储能元件放电电压给定值，U0为...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵亚杰，李彬，
申请(专利权)人：安徽能汇轨道交通技术有限公司，马鞍山经济技术开发区建设投资有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽;34