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原文传递用于轨道交通的直流牵引供电系统及其控制方法

专利名称：	用于轨道交通的直流牵引供电系统及其控制方法
摘要：	本发明公开了一种用于轨道交通的直流牵引供电系统及其控制方法，其中，供电系统包括整流源和储能组件，控电系统的控制方法包括：获取列车的当前运行工况；如果列车当前处于牵引状态，则获取直流牵引网的基准电压和直流牵引网的电压，并根据基准电压和直流牵引网的电压控制储能组件向直流牵引网释放能量；如果列车当前处于制动状态，则获取直流牵引网的基准电压和直流牵引网的电压，并根据基准电压和直流牵引网的电压控制储能组件通过直流牵引网吸收列车制动时的回馈能量以抑制直流牵引网的电压上升。该控制方法不需要依赖列车与供电系统的通讯，通过储能组件和整流源即可防止直流牵引网的电压波动，提高供电质量，供电可靠性高。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	广东;44
申请人：	比亚迪股份有限公司
发明人：	景剑飞;孙嘉品
专利状态：	有效
申请日期：	2017-12-27T00:00:00+0800
发布日期：	2019-07-05T00:00:00+0800
申请号：	CN201711446474.9
公开号：	CN109968991A
代理机构：	北京清亦华知识产权代理事务所(普通合伙)
代理人：	张润
分类号：	B60L7/12(2006.01);B;B60;B60L;B60L7
申请人地址：	518118 广东省深圳市坪山新区比亚迪路3009号
主权项：	1.一种用于轨道交通的直流牵引供电系统的控制方法，其特征在于，所述用于轨道交通的直流牵引供电系统包括整流源和储能组件，其中，所述整流源用于通过所述直流牵引网向列车提供牵引能量和提供所述直流牵引网的基准电压，所述储能组件用于通过所述直流牵引网吸收所述列车制动时的回馈能量，以及在所述列车牵引时向所述直流牵引网释放能量，所述控制方法包括以下步骤：获取列车的当前运行工况；如果所述列车当前处于牵引状态，则获取直流牵引网的基准电压和直流牵引网的电压，并根据基准电压和直流牵引网的电压控制所述储能组件向所述直流牵引网释放能量以抑制所述直流牵引网的电压下降；如果所述列车当前处于制动状态，则获取直流牵引网的基准电压和直流牵引网的电压，并根据基准电压和直流牵引网的电压控制所述储能组件通过所述直流牵引网吸收所述列车制动时的回馈能量以抑制所述直流牵引网的电压上升。 2.如权利要求1所述的用于轨道交通的直流牵引供电系统的控制方法，其特征在于，所述根据所述基准电压和所述直流牵引网的电压控制所述储能组件通过所述直流牵引网吸收所述列车制动时的回馈能量，包括：当所述直流牵引网的电压大于第一电压阈值时，通过如下公式计算所述储能组件的目标充电功率，并控制所述储能组件的充电功率以第一速率增加，直至所述储能组件的充电功率达到该目标充电功率： Pdcobj＝-Pstd，其中，Pdcobj为所述储能组件的目标充电功率，-Pstd为充电额定功率；控制所述储能组件以所述充电额定功率充电第一预设时间；当所述直流牵引网的电压小于第二电压阈值时，控制所述储能组件的充电功率以第二速率递减，其中，所述第二速率小于所述第一速率；当所述储能组件的充电功率减小至0时，控制所述储能组件退出充电状态。 3.如权利要求2所述的用于轨道交通的直流牵引供电系统的控制方法，其特征在于，在控制所述储能组件的充电功率以第二速率递减过程中，如果存在所述直流牵引网的电压大于所述第二电压阈值且小于所述第一电压阈值，则控制所述储能组件以当前的充电功率为目标充电功率进行充电。 4.如权利要求1所述的用于轨道交通的直流牵引供电系统的控制方法，其特征在于，所述根据所述直流牵引网的电压控制所述储能组件通过所述直流牵引网吸收所述列车制动时的回馈能量，还包括：当所述直流牵引网的电压大于第一电压阈值时，通过如下公式计算所述储能组件的目标充电功率，并根据该目标充电功率控制所述储能组件充电： Pdcobj＝-k(Udc-Uhigh1)，且Pdcobj≤-Pstd，其中，Pdcobj为所述储能组件的目标充电功率，k为常数，Udc为直流牵引网的电压，Uhigh1为所述第一电压阈值，-Pstd为充电额定功率；当所述直流牵引网的电压大于或者等于第三电压阈值时，通过如下公式计算所述储能组件的目标充电功率，并控制所述储能组件的充电功率以第一速率增加，直至所述储能组件的充电功率达到该目标充电功率： Pdcobj＝-Pstd，其中，Pdcobj为所述储能组件的目标充电功率，-Pstd为充电额定功率；控制所述储能组件以所述充电额定功率充电第二预设时间；当所述直流牵引网的电压小于第二电压阈值，且所述直流牵引网的电压的变化率小于0时，控制所述储能组件的充电功率以第三速率递减；当所述储能组件的充电功率减小至0时，控制所述储能组件退出充电状态。 5.如权利要求4所述的用于轨道交通的直流牵引供电系统的控制方法，其特征在于，在控制所述储能组件的充电功率以第三速率递减过程中，如果存在所述直流牵引网的电压大于第四电压阈值且小于所述第一电压阈值，则控制所述储能组件以当前的充电功率为目标充电功率进行充电，其中，所述第四电压阈值大于所述第二电压阈值。 6.一种用于轨道交通的直流牵引供电系统，其特征在于，包括：整流源，所述整流源的交流端连接到交流电网，所述整流源的直流端连接到直流牵引网，所述整流源用于对所述交流电网提供的交流电进行整流，以通过所述直流牵引网向列车提供牵引能量和提供所述直流牵引网的基准电压；储能组件，所述储能组件连接到所述直流牵引网，所述储能组件用于通过所述直流牵引网吸收所述列车制动时的回馈能量以抑制所述直流牵引网的电压上升，以及在所述列车牵引时向所述直流牵引网释放能量以支撑所述直流牵引网向所述列车提供的牵引电压；其中，所述储能组件中设置有控制单元，所述控制单元用于执行如权利要求1-6中任一项所述的控制方法以对所述储能组件进行充放电控制。 7.如权利要求6所述的用于轨道交通的直流牵引供电系统，其特征在于，所述储能组件包括M个储能模块和N个DC/DC变换模块，所述M个储能模块和N个DC/DC变换模块以串并联的方式连接，其中，M和N均为大于1的正整数。 8.如权利要求7所述的用于轨道交通的直流牵引供电系统，其特征在于，所述储能模块为四个，所述DC/DC变换模块为四个，其中，每个所述储能模块与对应的DC/DC变换模块串联连接，第一DC/DC变换模块的第一直流端与第二DC/DC变换模块的第一直流端相连后再连接到所述直流牵引网的正极端，所述第一DC/DC变换模块的第二直流端与所述第二DC/DC变换模块的第二直流端相连后再分别连接到第三DC/DC变换模块的第一直流端和第四DC/DC变换模块的第一直流端，所述第三DC/DC变换模块的第二直流端与所述第四DC/DC变换模块的第二直流端相连后再连接到所述直流牵引网的负极端。 9.如权利要求7所述的用于轨道交通的直流牵引供电系统，其特征在于，所述储能模块为两个，所述DC/DC变换模块为四个，其中，第一DC/DC变换模块的第一直流端与第二DC/DC变换模块的第一直流端相连后再连接到所述直流牵引网的正极端，所述第一DC/DC变换模块的第二直流端与所述第二DC/DC变换模块的第二直流端相连后再分别连接到第三DC/DC变换模块的第一直流端和第四DC/DC变换模块的第一直流端，所述第三DC/DC变换模块的第二直流端与所述第四DC/DC变换模块的第二直流端相连后再连接到所述直流牵引网的负极端，所述第一DC/DC变换模块的第三直流端与第二DC/DC变换模块的第三直流端相连后再连接到第一储能模块的第一端，所述第一DC/DC变换模块的第四直流端与第二DC/DC变换模块的第四直流端相连后再连接到第一储能模块的第二端，所述第三DC/DC变换模块的第三直流端与第四DC/DC变换模块的第三直流端相连后再连接到第二储能模块的第一端，所述第三DC/DC变换模块的第四直流端与第四DC/DC变换模块的第四直流端相连后再连接到第二储能模块的第二端。 10.如权利要求8或9所述的用于轨道交通的直流牵引供电系统，其特征在于，四个所述DC/DC变换模块中的一个以恒压模式进行工作，四个所述DC/DC变换模块中的剩余DC/DC变换模块以恒流模式进行工作。 11.如权利要求8或9所述的用于轨道交通的直流牵引供电系统，其特征在于，所述储能模块为锂电池、钒电池、铅酸电池中的一种。
所属类别：	发明专利