一种超级电容轨道交通能馈装置的能量管理系统及方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种超级电容轨道交通能馈装置的能量管理系统及方法，应用于储能型轨道交通超级电容能馈装置，由不同站点的超级电容能馈装置控制器自主时时评估超级电容容量利用情况，针对超级电容能馈装置的超级电容工作区间进行在线迭代优化，实现超级电容能馈系统储能容量的最大化利用，从而提高工程上同规格储能型能馈系统在不同站点的容量利用情况，使列车制动能量最大程度的实现本站吸收，减小线路损耗。损耗。损耗。

【技术实现步骤摘要】
一种超级电容轨道交通能馈装置的能量管理系统及方法


[0001]本专利技术涉及城市轨道交通供电
，尤其涉及一种超级电容轨道交通能馈装置的能量管理系统及方法。

技术介绍

[0002]近年来，我国规划建设的城市轨道交通系统供电系统中，为实现“30.60”双碳目标以及考虑到经济性需求，各站点通常配置能量回馈装置，用于列车进站回馈制动时的能量吸收，可将制动能量进行回收利用，具有显著的经济效益和社会环保效益。
[0003]若按照城市轨道交通能馈系统能量回收方式可分为能馈型和储能型能馈装置，绝大多数在运的能馈系统为能馈式，即将直流牵引网中的能量通过DC/AC变流器传递到中压交流母线中，少部分新建的能馈系统同时具备牵引功能，即当直流牵引网电压过低时，也从中压交流母线中吸收能量，用于牵引列车启动。显然的，此类DC/AC能馈系统需要对中压交流母线进行改造，需要额外配置变压器，不但对每次回馈的能量带来了额外的损耗，也对中压交流母线乃至外部的大电网稳定性造成了一定影响。
[0004]轨道交通储能型能馈系统仅与直流牵引网进行能量交互，天然的与中压交流电网隔离，同时具备牵引和制动功能，特别是超级电容能馈系统，由于超级电容的充放电特性，正好匹配列车牵引制动时的能量需求，故近年来开始在我国轨道交通系统中示范应用。
[0005]由于超级电容储能型能馈系统不像传统的能馈型装置与电网连接，可以无限制的吸收或释放能量支撑直流牵引网电压波动，若仍按传统的能馈装置仅判断直流牵引网电压进行充放电操作，会造成超级电容的容量时时变化，不能保证在列车进站需要超级电容能馈装置吸收能量时电容容量在最大工作区间，直流牵引网的能量易向邻站扩散，徒增线路损耗；且一条线路上列车制动和牵引能量与速度和载客量相关，而速度和载客量与站点及运行时间段有较强的关联度，通常工程上该线路的各超级电容能馈装置规格及参数一致，超级电容能馈装置最大输出电流有限制，功率随电容电压升高而增大，若超级电容起始充电电压过低，充电功率过低，直流牵引网的能量也易向邻站扩散，若充电起始电压过高，虽然充电起始功率变高，但造成超级电容工作区间变窄，容量利用率变低，充电饱和后能量仍会向邻站扩散，造成相同问题。

技术实现思路

[0006]针对现有技术中存在的问题，本专利技术提供一种超级电容轨道交通能馈装置的能量管理系统及方法，根据不同站点，同站点不同时间迭代优化出不同的工作参数，最大化的利用超级电容能馈系统容量，使列车制动能量最大程度的实现本站吸收，减小线路损耗。
[0007]为达到上述目的，本专利技术提供了一种超级电容轨道交通能馈装置的能量管理系统，包括多套储能式超级电容能馈装置；
[0008]每套储能式超级电容能馈装置包括超级电容模组和能馈装置；
[0009]所述能馈装置包括DC/DC电路及控制器，所述DC/DC电路高压侧连接至直流牵引
网，低压侧连接至超级电容模组；所述控制器控制超级电容能馈装置的工作状态：
[0010]当且仅当直流牵引网直流母线电压大于等于直流牵引网充电动作电压，且超级电容模组电压小于超级电容充电电压限制值时，超级电容能馈装置工作于充电状态；当且仅当直流牵引网直流母线电压小于等于直流牵引网放电动作电压，且超级电容模组电压大于超级电容放电电压限制值时，超级电容能馈装置工作于放电状态；除充电状态、放电状态外，超级电容能馈装置均工作于待机状态。
[0011]进一步地，所述控制器规定一段行车时间为一个迭代学习的时间区间T，第m个具体的迭代学习区间为T
m
表示；在一个学习区间T内划分为n个行车时间段，则某迭代学习的时间区间内的某行车时间段T
m,n
，每个行车时间段T
m,n
内调整超级电容能馈装置的状态。
[0012]另一方面提供一种所述的超级电容轨道交通能馈装置的能量管理系统进行能量管理的方法，包括：
[0013](1)规定一段行车时间为一个迭代学习的时间区间T，第m个具体的迭代学习区间为T
m
表示；在一个学习区间T内划分为n个行车时间段，则某迭代学习的时间区间内的某行车时间段T
m,n
；
[0014](2)列车进站时电制动引起牵引网电压U
bus
升高，达到系统回馈充电电压限值U
charge
时触发储能式超级电容能馈装置吸收电能，超级电容充电至充电上限U
charge
‑
limit
或U
bus
≤U
charge
时停止，出站时加速引起牵引网电压U
bus
降低，达到系统牵引放电电压限值U
discharge
时触发超级电容能馈装置释放电能，超级电容放电至放电下限U
discharge
‑
limit
停止；其中U
discharge
＜U
charge
，U
discharge
‑
limit
＜U
charge
‑
limit
；
[0015](3)单次回馈充电完成后，如果列车未由直流牵引网吸取能量则为工况一入步骤(4)，如果列车由直流牵引网吸取能量则为工况二进入步骤(7)；
[0016](4)T
m,n
内的列车进本站回馈充电的次数x为1则进入步骤(5)，否则进入步骤(6)；
[0017](5)令单次回馈充电完成后的超级电容电压值U
charge
‑
m,n
，电容的最大允许充电电压为U
charge
‑
limit
，按下式计算该行车时间段超级电容剩余可充电压U
charge
‑
limit
‑
m,n
：
[0018]U
charge
‑
limit
‑
m,n
＝U
charge
‑
limit
‑
U
charge
‑
m,n
[0019]显然U
charge
‑
limit
‑
m,n
≥0恒成立，若U
charge
‑
limit
‑
m,n
＝0，则说明超级电容完全充满，不需要改变U
discharge
‑
limit
′
，下个的迭代学习区间T
m+1,n
保持超级电容放电电压限制值U
discharge
‑
limit
′
数值不变；U
charge
‑
limit
‑
m,n
＞0，则表示未充满，则提高下个的迭代学习区间T
m+1,n
本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种超级电容轨道交通能馈装置的能量管理系统，其特征在于，包括多套储能式超级电容能馈装置；每套储能式超级电容能馈装置包括超级电容模组和能馈装置；所述能馈装置包括DC/DC电路及控制器，所述DC/DC电路高压侧连接至直流牵引网，低压侧连接至超级电容模组；所述控制器控制超级电容能馈装置的工作状态：当且仅当直流牵引网直流母线电压大于等于直流牵引网充电动作电压，且超级电容模组电压小于超级电容充电电压限制值时，超级电容能馈装置工作于充电状态；当且仅当直流牵引网直流母线电压小于等于直流牵引网放电动作电压，且超级电容模组电压大于超级电容放电电压限制值时，超级电容能馈装置工作于放电状态；除充电状态、放电状态外，超级电容能馈装置均工作于待机状态。2.根据权利要求1所述的超级电容轨道交通能馈装置的能量管理系统，其特征在于，所述控制器规定一段行车时间为一个迭代学习的时间区间T，第m个具体的迭代学习区间为T
m
表示；在一个学习区间T内划分为n个行车时间段，则某迭代学习的时间区间内的某行车时间段T
m,n
，每个行车时间段T
m,n
内调整超级电容能馈装置的状态。3.一种权利要求1所述的超级电容轨道交通能馈装置的能量管理系统进行能量管理的方法，其特征在于，包括：(1)规定一段行车时间为一个迭代学习的时间区间T，第m个具体的迭代学习区间为T
m
表示；在一个学习区间T内划分为n个行车时间段，则某迭代学习的时间区间内的某行车时间段T
m,n
；(2)列车进站时电制动引起牵引网电压U
bus
升高，达到系统回馈充电电压限值U
charge
时触发储能式超级电容能馈装置吸收电能，超级电容充电至充电上限U
charge
‑
limit
或U
bus
≤U
charge
时停止，出站时加速引起牵引网电压U
bus
降低，达到系统牵引放电电压限值U
discharge
时触发超级电容能馈装置释放电能，超级电容放电至放电下限U
discharge
‑
limit
停止；其中U
discharge
＜U
charge
，U
discharge
‑
limit
＜U
charge
‑
limit
；(3)单次回馈充电完成后，如果列车未由直流牵引网吸取能量则为工况一入步骤(4)，如果列车由直流牵引网吸取能量则为工况二进入步骤(7)；(4)T
m,n
内的列车进本站回馈充电的次数x为1则进入步骤(5)，否则进入步骤(6)；(5)令单次回馈充电完成后的超级电容电压值U
charge
‑
m,n
，电容的最大允许充电电压为U
charge
‑
limit
，按下式计算该行车时间段超级电容剩余可充电压U
charge
‑
limit
‑
m,n
：U
charge
‑
limit
‑
m,n
＝U
charge
‑
limit
‑
U
charge
‑
m,n
显然U
charge
‑
limit
‑
m,n
≥0恒成立，若U
charge
‑
limit
‑
m,n
＝0，则说明超级电容完全充满，不需要改变U
discharge
‑
limit
′
，下个的迭代学习区间T
m+1,n
保持超级电容放电电压限制值U
discharge
‑
limit
′
数值不变；U
charge
‑
limit
‑
m,n
＞0，则表示未充满，则提高下个的迭代学习区间...

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