一种超级电容储能装置环流测试系统及测试方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种超级电容储能装置环流测试系统及测试方法，设计了超级电容储能装置环流测试系统，通过设置第一电容单元、第二电容单元，并将电容单元通过可控开关与双向变流器相互连接，模拟出城市轨道交通超级电容储能装置的电路拓扑，为超级电容储能装置环流测试提供了试验基础，并设计了全流程的测试方法，包括模拟现场列车刹车、启动等运行工况，以及大功率循环充放电测试的情况，可在非现场环境进行城市轨道交通超级电容储能装置模拟现场列车刹车、启动时的试验工况，进行大功率循环充放电测试，验证系统的充放电策略及装置稳定性。性。性。

【技术实现步骤摘要】
一种超级电容储能装置环流测试系统及测试方法


[0001]本专利技术涉及储能装置测控
，尤其涉及一种超级电容储能装置环流测试系统及测试方法。

技术介绍

[0002]地铁刹车制动时会产生很大的再生制动能量，城市轨道交通超级电容储能装置把地铁刹车制动能量储存至超级电容柜；地铁启动时，可以把超级电容柜能量提供给地铁加速启动，适用于分散供电或行车间隔较大的市域线路。针对地铁刹车能量吸收方式，储能吸收方式与逆变回馈方式相比，虽然储能吸收方式装置体积大、造价略高，但是不与交流电网连接，可以不受电网容量谐波限制，而且可以节省中压变压器等设备；与电池型、飞轮储能型、锂电容储能型相比，超级电容有功率密度高、动态性能好、寿命长等优点，因此超级电容储能装置成为城市轨道交通能量回收节能的一种重要方案，受到广泛关注和应用。
[0003]地铁刹车产生能量普遍较大，所以城市轨道交通超级电容储能装置设置的功率也较大，一般在4MW及以上，这就给产品研制成功后非现场功能验证带来了困难，一般非现场实验环境没有这么大功率配置。

技术实现思路

[0004]基于现有技术的上述情况，本专利技术的目的在于提供一种超级电容储能装置环流测试系统及测试方法，适用于城市轨道交通超级电容储能实验环境测试，模拟机车刹车及启动网压，验证超级电容储能装置充放电逻辑；功率环流试验，满足长期弱电网下的设备温升及稳定性测试。
[0005]为达到上述目的，根据本专利技术的一个方面，提供了一种超级电容储能装置环流测试系统，该系统包括超级电容储能装置和双向变流器；其中，
[0006]所述超级电容储能装置包括第一电容单元和第二电容单元，第一电容单元和第二电容单元分别通过第一和第二可控开关与双向变流器串联连接；
[0007]所述双向变流器的另一端通过变压器连接交流电网。
[0008]所述第一电容单元包括相互串联连接的第一电容柜组和第一储能变流器；所述第二电容单元包括相互串联连接的第二电容柜组和第二储能变流器。
[0009]根据本专利技术的第二个方面，提供了一种用于如本专利技术第一个方面所述的超级电容储能装置环流测试系统的测试方法，包括步骤：
[0010]控制第一和第二可控开关接通，使得第一和第二电容单元并联运行；
[0011]设稳压值U
dc_ref
满足：U
dc_ref
＝U
dc_ref1
，模拟现场刹车制动工况，令直流电压U
dc
≥U
dc_ref1
超级电容储能装置进入充电模式；
[0012]设稳压值U
dc_ref
满足：U
dc_ref
＝U
dc_ref2
，模拟现场列车启动工况，令直流电压U
dc
≤U
dc_ref2
超级电容储能装置进入放电模式；
[0013]设稳压值U
dc_ref
满足：U
dc_ref2
≤U
dc_ref
≤U
dc_ref1
，模拟现场无列车刹车和启动，超级
电容储能装置进入待机运行模式；
[0014]其中，U
dc_ref1
为现场刹车制动时的直流参考电压，U
dc_ref2
为现场列车启动时的直流参考电压。
[0015]根据本专利技术的第三个方面，提供了一种用于如本专利技术第一个方面所述的超级电容储能装置环流测试系统的测试方法，包括步骤：
[0016]控制第一和第二可控开关断开；
[0017]采样第一电容柜组的第一直流母线电压U
dc1
和第二电容柜组的第二直流母线电压U
dc2
；
[0018]判断是否U
dc1
≥U
ref1
或者U
dc2
≤U
ref2
，若是，则控制第一储能变流器运行于放电状态，第二储能变流器运行于充电状态；若否，则跳转至下一步骤；
[0019]判断是否U
dc1
≤U
ref2
或者U
dc2
≥U
ref1
，若是，则控制第一储能变流器运行于充电状态，第二储能变流器运行于放电状态；若否，则跳转至下一步骤；
[0020]返回第一步骤循环进行该测试；
[0021]其中，U
ref1
为电容柜充电最大阈值，U
ref2
为电容柜放电最小阈值，且U
ref1
＞U
ref2
。
[0022]根据本专利技术的第四个方面，提供了一种用于如本专利技术第一个方面所述的超级电容储能装置环流测试系统的测试方法，包括步骤：
[0023]控制第一和第二可控开关断开；
[0024]采样第一电容柜组的第一直流母线电压U
dc1
和第一直流母线电流I
dc1
，以及第二电容柜组的第二直流母线电压U
dc2
和第二直流母线电流I
dc2
；
[0025]计算第一储能变流器低压侧功率P1和第二储能变流器低压侧功率P2：
[0026]P1＝U
dc1
*I
dc1
[0027]P2＝U
dc2
*I
dc2
[0028]判断是否U
dc1
≥U
dc2
，并根据判断结果对储能变流器的输出功率电流指令进行调整。
[0029]进一步的，所述根据判断结果对储能变流器的输出功率电流指令进行调整，包括：
[0030]若U
dc1
≥U
dc2
，则计算第一储能变流器输出功率电流指令I
dc_ref1
；将第二储能变流器的输出功率电流指令由当前电流指令斜坡升至I
dc_ref
，将第一储能变流器的输出功率电流指令由当前电流指令斜坡升至I
dc_ref1
；
[0031]其中，I
dc_ref
根据电容柜组及其最大输出功率确定。
[0032]进一步的，所述根据判断结果对储能变流器的输出功率电流指令进行调整，还包括：
[0033]若U
dc1
<U
dc2
，计算第二储能变流器输出功率电流指令I
dc_ref2
，将第一储能变流器的输出功率电流指令由当前电流指令斜坡升至I
dc_ref
，将第二储能变流器的输出功率电流指令由当前电流指令斜坡升至I
dc_ref2
；
[0034]进一步的，所述第一储能变流器输出功率电流指令I
dc_ref1
根据下式计算：
[0035]I
dc_ref1
＝P2/U
dc1...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种超级电容储能装置环流测试系统，其特征在于，该系统包括超级电容储能装置和双向变流器；其中，所述超级电容储能装置包括第一电容单元和第二电容单元，第一电容单元和第二电容单元分别通过第一和第二可控开关与双向变流器串联连接；所述双向变流器的另一端通过变压器连接交流电网。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第一电容单元包括相互串联连接的第一电容柜组和第一储能变流器；所述第二电容单元包括相互串联连接的第二电容柜组和第二储能变流器。3.一种用于如权利要求2所述的超级电容储能装置环流测试系统的测试方法，其特征在于，包括步骤：控制第一和第二可控开关接通，使得第一和第二电容单元并联运行；设稳压值U
dc_ref
满足：U
dc_ref
＝U
dc_ref1
，模拟现场刹车制动工况，令直流电压U
dc
≥U
dc_ref1
超级电容储能装置进入充电模式；设稳压值U
dc_ref
满足：U
dc_ref
＝U
dc_ref2
，模拟现场列车启动工况，令直流电压U
dc
≤U
dc_ref2
超级电容储能装置进入放电模式；设稳压值U
dc_ref
满足：U
dc_ref2
≤U
dc_ref
≤U
dc_ref1
，模拟现场无列车刹车和启动，超级电容储能装置进入待机运行模式；其中，U
dc_ref1
为现场刹车制动时的直流参考电压，U
dc_ref2
为现场列车启动时的直流参考电压。4.一种用于如权利要求2所述的超级电容储能装置环流测试系统的测试方法，其特征在于，包括步骤：控制第一和第二可控开关断开；采样第一电容柜组的第一直流母线电压U
dc1
和第二电容柜组的第二直流母线电压U
dc2
；判断是否U
dc1
≥U
ref1
或者U
dc2
≤U
ref2
，若是，则控制第一储能变流器运行于放电状态，第二储能变流器运行于充电状态；若否，则跳转至下一步骤；判断是否U
dc1
≤U
ref2
或者U
dc2
≥U
ref1
，若是，则控制第一储能变流器运行于充电状态，第二储能变流器运行于放电状态；若否，则跳转至下一步骤；返回第一步骤循环进行该测试；其中，U
ref1...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘刚，孙健，黄小有，许恩泽，李二帅，郑帅，范书豪，张锐，
申请(专利权)人：许继电气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：