一种用于有轨电车混合储能系统的能量控制方法技术方案

本发明专利技术涉及一种用于有轨电车混合储能系统的能量控制方法，包括：控制器根据上电信号获取超级电容器和锂电池的状态信息；当超级电容器和锂电池的状态均为正常时，控制器生成第一闭合指令；预充电电容充电完成后，变换器生成第一反馈信号；控制器根据第一反馈信号生成第二闭合指令；当监测到第四接触器闭合后，控制器生成第一开启指令；当监测到第二接触器断开后，控制器生成初始化完成信号；变换器的处理单元根据初始化完成信号获取超级电容器两端的第一电流数据、超级电容器两端的第一电压数据、变换器侧的第二电流数据，确定超级电容器和锂电池的实际输出功率或者实际吸收能量，或者控制变换器停止工作。

【技术实现步骤摘要】
一种用于有轨电车混合储能系统的能量控制方法
本专利技术涉及电力系统储能
，尤其涉及一种用于有轨电车混合储能系统的能量控制方法。
技术介绍
近年来，有轨电车发展迅猛，给人们的出行带来了很大的方便。但是有轨电车频繁的启动与制动状态会导致牵引电压的起伏，不利于列车的安全运行，还会严重影响供电质量。应用于有轨电车的储能设施有很多，可分为两种类型：能量类型和功率类型。蓄电池的能量密度比较大，可以满足系统对于高能量的要求，但是其内部进行的是电化学反应，故功率密度较低、响应速度较慢。超级电容器内部进行的是物理变化，功率密度大、响应速度快，但其能量密度比较低。单一的储能元件无法同时满足系统对于高功率和高能量的需求。锂电池和超级电容器混合储能方案开始出现，用以稳定输出功率，降低并网功率波动性，进而维持有轨电车的安全稳定运行。但是，该方案存在的问题是无法合理分配锂电池和超级电容器的储能系统功率，导致了储能系统易出现过充过放的问题，引发了储能设备折损，降低了储能设备使用寿命，甚至引发储能设备故障，降低储能设备的经济性和安全性，进而危害有轨电车供应的稳定性，安全性。综上所述，针对储能系统的过充过放的问题，当前缺少针对混合储能方案有效的功率分配方法。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有技术的缺陷，提供一种用于有轨电车混合储能系统的能量控制方法，避免锂电池和超级电容器组成的混合储能系统过充过放，同时发挥了超级电容器和锂电池各自的优势特点，满足列车对系统储能的要求。为实现上述目的，本专利技术提供了一种用于有轨电车混合储能系统的能量控制方法，所述能量控制方法包括：有轨电车的控制器根据接收到的上电信号获取与所述控制器连接的超级电容器和锂电池的状态信息，根据所述超级电容器的状态信息判断所述超级电容器的状态是否正常，根据所述锂电池的状态信息判断所述锂电池的状态是否正常；当所述超级电容器和锂电池的状态均为正常时，所述控制器生成第一闭合指令，用以控制第一接触器、第二接触器依次闭合，使得超级电容器对变换器的预充电电容进行充电，并同时对有轨电车的负载供电；所述预充电电容充电完成后，所述变换器生成第一反馈信号；所述控制器根据所述第一反馈信号生成第二闭合指令，用以控制第三接触器、第四接触器依次闭合；当监测到所述第四接触器闭合后，所述控制器生成第一开启指令，用以控制所述第二接触器断开，使超级电容器和锂电池共同对有轨电车的负载供电；当监测到所述第二接触器断开后，所述控制器生成初始化完成信号；所述变换器的处理单元根据所述初始化完成信号获取超级电容器两端的第一电流数据、超级电容器两端的第一电压数据、变换器侧的第二电流数据，并根据所述第一电流数据、第一电压数据、第二电流数据确定所述超级电容器和锂电池的实际输出功率或者实际吸收能量，或者控制所述变换器停止工作。优选的，所述变换器的处理单元根据所述初始化完成信号获取超级电容器两端的第一电流数据、超级电容器两端的第一电压数据、变换器侧的第二电流数据，并根据所述第一电流数据、第一电压数据、第二电流数据确定所述超级电容器和锂电池的实际输出功率或者实际吸收能量，或者控制所述变换器停止工作具体包括：当第一电流数据的电流方向为第一方向时，所述处理单元根据所述第一电流数据、第二电流数据和第一电压数据计算得到总目标功率；所述处理单元获取预设的能量管理对照表，根据所述超级电容器的状态信息、锂电池的状态信息和总目标功率在所述能量管理对照表中查找并确定锂电池的输出功率占比，根据所述输出功率占比和总目标功率计算得到锂电池的第一目标功率；所述处理单元根据所述第一目标功率和第一电压数据确定第一设定电流参数，用以根据所述第一设定电流参数调整所述变换器，从而调整超级电容器和锂电池的实际输出功率。进一步优选的，所述状态信息包括荷电状态；所述处理单元获取预设的能量管理对照表，根据所述超级电容器的状态信息、锂电池的状态信息和总目标功率在所述能量管理对照表中查找并确定锂电池的输出功率占比具体包括：当所述总目标功率大于第一预设功率阈值时，所述处理单元判断超级电容器的荷电状态是否大于第一预设荷电阈值；当超级电容器的荷电状态大于第一预设荷电阈值时，所述处理单元确定锂电池的输出功率占比为第一预设比例；当所述超级电容器的荷电状态小于等于第一预设荷电阈值时，所述处理单元获取锂电池的最大预设功率，并根据所述总目标功率和锂电池的最大预设功率确定锂电池的输出功率占比为第二预设比例；所述第一预设荷电阈值大于第二预设荷电阈值。进一步优选的，当所述总目标功率小于等于第一预设功率阈值并且大于第二预设功率阈值时，所述处理单元判断超级电容器的荷电状态是否大于第一预设荷电阈值；当超级电容器的荷电状态大于第一预设荷电阈值时，所述处理单元确定锂电池的输出功率占比为第一预设比例；当所述超级电容器的荷电状态小于等于第一预设荷电阈值时，所述处理单元判断超级电容器的荷电状态是否大于第二预设荷电阈值；当所述超级电容器的荷电状态大于第二预设荷电阈值时，所述处理单元确定锂电池的输出功率占比为第三预设比例；当所述超级电容器的荷电状态小于等于第一预设荷电阈值时，所述处理单元确定锂电池的输出功率占比为第二预设比例。进一步优选的，当所述总目标功率小于等于第二预设功率阈值时，所述处理单元确定锂电池的输出功率占比为第三预设比例。优选的，所述变换器的处理单元根据所述初始化完成信号获取超级电容器两端的第一电流数据、超级电容器两端的第一电压数据、变换器侧的第二电流数据，并根据所述第一电流数据、第一电压数据、第二电流数据确定所述超级电容器和锂电池的实际输出功率或者实际吸收能量，或者控制所述变换器停止工作具体包括：当第一电流数据的电流方向为第二方向时，所述处理单元根据所述第一电流数据、第二电流数据和第一电压数据计算得到总制动目标能量；所述处理单元获取预设的能量管理对照表，根据所述超级电容器的状态信息、锂电池的状态信息和总制动目标能量在所述能量管理对照表中查找并确定锂电池的吸收能量占比，根据所述吸收能量占比和总制动目标能量计算得到锂电池的第一目标能量；所述处理单元根据所述第一目标能量和第一压力数据确定第二设定电流参数，用以根据所述第二设定电流参数调整所述变换器，从而调整超级电容器和锂电池的实际吸收能量。进一步优选的，所述处理单元获取预设的能量管理对照表，根据所述超级电容器的状态信息、锂电池的状态信息和总制动目标能量在所述能量管理对照表中查找并确定锂电池的吸收能量占比具体包括：所述处理单元判断超级电容器的荷电状态是否大于第一预设荷电阈值；当超级电容器的荷电状态大于第一预设荷电阈值时，所述处理单元确定锂电池的输出功率占比为第一预设比例；当所述超级电容器的荷电状态小于等于第一预设荷电阈值时，所述处理单元获取锂电池的最大预设吸收能量，并根据所述总制动目标能量和锂电池的最大预设吸收能量确定锂电池的吸收能量占比为第四预设比例。优选的，所述本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于有轨电车混合储能系统的能量控制方法，其特征在于，所述能量控制方法包括：/n有轨电车的控制器根据接收到的上电信号获取与所述控制器连接的超级电容器和锂电池的状态信息，根据所述超级电容器的状态信息判断所述超级电容器的状态是否正常，根据所述锂电池的状态信息判断所述锂电池的状态是否正常；/n当所述超级电容器和锂电池的状态均为正常时，所述控制器生成第一闭合指令，用以控制第一接触器、第二接触器依次闭合，使得超级电容器对变换器的预充电电容进行充电，并同时对有轨电车的负载供电；所述预充电电容充电完成后，所述变换器生成第一反馈信号；所述控制器根据所述第一反馈信号生成第二闭合指令，用以控制第三接触器、第四接触器依次闭合；当监测到所述第四接触器闭合后，所述控制器生成第一开启指令，用以控制所述第二接触器断开，使超级电容器和锂电池共同对有轨电车的负载供电；当监测到所述第二接触器断开后，所述控制器生成初始化完成信号；/n所述变换器的处理单元根据所述初始化完成信号获取超级电容器两端的第一电流数据、超级电容器两端的第一电压数据、变换器侧的第二电流数据，并根据所述第一电流数据、第一电压数据、第二电流数据确定所述超级电容器和锂电池的实际输出功率或者实际吸收能量，或者控制所述变换器停止工作。/n...

【技术特征摘要】
1.一种用于有轨电车混合储能系统的能量控制方法，其特征在于，所述能量控制方法包括：
有轨电车的控制器根据接收到的上电信号获取与所述控制器连接的超级电容器和锂电池的状态信息，根据所述超级电容器的状态信息判断所述超级电容器的状态是否正常，根据所述锂电池的状态信息判断所述锂电池的状态是否正常；
当所述超级电容器和锂电池的状态均为正常时，所述控制器生成第一闭合指令，用以控制第一接触器、第二接触器依次闭合，使得超级电容器对变换器的预充电电容进行充电，并同时对有轨电车的负载供电；所述预充电电容充电完成后，所述变换器生成第一反馈信号；所述控制器根据所述第一反馈信号生成第二闭合指令，用以控制第三接触器、第四接触器依次闭合；当监测到所述第四接触器闭合后，所述控制器生成第一开启指令，用以控制所述第二接触器断开，使超级电容器和锂电池共同对有轨电车的负载供电；当监测到所述第二接触器断开后，所述控制器生成初始化完成信号；
所述变换器的处理单元根据所述初始化完成信号获取超级电容器两端的第一电流数据、超级电容器两端的第一电压数据、变换器侧的第二电流数据，并根据所述第一电流数据、第一电压数据、第二电流数据确定所述超级电容器和锂电池的实际输出功率或者实际吸收能量，或者控制所述变换器停止工作。


2.根据权利要求1所述的用于有轨电车混合储能系统的能量控制方法，其特征在于，所述变换器的处理单元根据所述初始化完成信号获取超级电容器两端的第一电流数据、超级电容器两端的第一电压数据、变换器侧的第二电流数据，并根据所述第一电流数据、第一电压数据、第二电流数据确定所述超级电容器和锂电池的实际输出功率或者实际吸收能量，或者控制所述变换器停止工作具体包括：
当第一电流数据的电流方向为第一方向时，所述处理单元根据所述第一电流数据、第二电流数据和第一电压数据计算得到总目标功率；
所述处理单元获取预设的能量管理对照表，根据所述超级电容器的状态信息、锂电池的状态信息和总目标功率在所述能量管理对照表中查找并确定锂电池的输出功率占比，根据所述输出功率占比和总目标功率计算得到锂电池的第一目标功率；
所述处理单元根据所述第一目标功率和第一电压数据确定第一设定电流参数，用以根据所述第一设定电流参数调整所述变换器，从而调整超级电容器和锂电池的实际输出功率。


3.根据权利要求2所述的用于有轨电车混合储能系统的能量控制方法，其特征在于，所述状态信息包括荷电状态；所述处理单元获取预设的能量管理对照表，根据所述超级电容器的状态信息、锂电池的状态信息和总目标功率在所述能量管理对照表中查找并确定锂电池的输出功率占比具体包括：
当所述总目标功率大于第一预设功率阈值时，所述处理单元判断超级电容器的荷电状态是否大于第一预设荷电阈值；
当超级电容器的荷电状态大于第一预设荷电阈值时，所述处理单元确定锂电池的输出功率占比为第一预设比例；
当所述超级电容器的荷电状态小于等于第一预设荷电阈值时，所述处理单元获取锂电池的最大预设功率，并根据所述总目标功率和锂电池的最大预设功率确定锂电池的输出功率占比为第二预设比例；所述第一预设荷电阈值大于第二预设荷电阈值。


4.根据权利要求3所述的用于有轨电车混合储能系统的能量控制方法，其特征在于，所述能量控制方法还包括：
当所述总目标功率小于等于第一预设功率阈值并且大于第二预设功率阈值时，所述处理单元判断超级电容器的荷电状态是否大于第一预设荷电阈值；
当超级电容器...

【专利技术属性】
技术研发人员：张喆绪，崔扬，郝玉福，曹虎，杨绍坤，王海瑞，
申请(专利权)人：中车青岛四方车辆研究所有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37