[发明专利]轨道交通系统的牵引电源系统及其控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及牵引系统技术领域，特别涉及一种轨道交通系统中牵引电源系统的控制方法、一种轨道交通系统的牵引电源系统以及一种具有该电源系统的轨道交通系统。

背景技术

伴随着不可再生能源的日益枯竭，以及环境污染的日益严重，城市轨道交通得以迅速发展。目前，城市轨道交通采用直流牵引供电方式，采用12脉波或者24脉波不可控整流器提供电压等级为DC750V和DC1500V两种直流电，给列车供电。

为了维持直流接触网电压的稳定，同时，由于不可控整流器具有单向流动特性，针对列车制动能量的处理，相关技术中采用电阻消耗型、回馈型以及回馈储能混合型等多种技术方案。其中，电阻消耗型是将列车的制动能量全部通过电阻发热消耗，这将造成能源的极大浪费；回馈储能混合型的系统结构过于复杂，控制难度较大，而且由于是回馈支路和储能支路共同作用才能保障直流接触网的电压稳定，当回馈支路的回馈变流器和储能支路中的DC-DC变换器中任意一个发生故障时，将无法满足列车的供电需求。

另外，由于采用不可控整流器给列车供电，当直流接触网的电压不在设定范围时才开始启动补偿，将导致直流接触网的电压波动大，动态响应速度慢，从而导致供电质量差。

因此，需要对城市轨道交通的电源供电系统进行改进。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

为此，本发明的一个目的在于提出一种轨道交通系统中牵引电源系统的控制方法，该方法通过控制储能单元的输出电流为0，能够保证直流接触网的电压恒定，而且，双向整流器以恒定直流电流模式运行，动态响应速度快、输出电压波动范围小。

本发明的另一个目的在于提出一种轨道交通系统的牵引电源系统。

本发明的又一个目的在于提出一种轨道交通系统。

为达到上述目的，本发明一方面实施例提出了一种轨道交通系统中牵引电源系统的控制方法，所述牵引电源系统包括整流组件和储能单元，所述整流组件包括变压器和双向整流器，所述变压器的原边与交流电网相连，所述变压器的副边与所述双向整流器的交流侧相连，所述双向整流器的直流侧与直流接触网相连，所述储能单元分别与所述双向整流器的直流侧和所述直流接触网相连，所述控制方法包括以下步骤：在接收到列车的启动信号后，获取所述储能单元的荷电状态，并判断所述储能单元的荷电状态是否处于预设范围内；如果所述储能单元的荷电状态处于所述预设范围内，则允许所述列车启动运行，并在所述列车处于正常牵引状态或正常制动状态时，控制所述储能单元的输出电流为0以使所述直流接触网的电压保持恒定，并控制所述双向整流器以恒定直流电流模式运行以通过所述双向整流器给所述列车提供牵引功率，或者通过所述双向整流器对所述列车进行制动功率回收，其中，在所述双向整流器以恒定直流电流模式运行时，所述双向整流器的恒流目标值等于所述列车的工作电流值。

根据本发明实施例的轨道交通系统中牵引电源系统的控制方法，在接收到列车的启动信号后，获取储能单元的荷电状态并对其进行判断，如果储能单元的荷电状态处于预设范围内，则允许列车启动运行。在列车处于正常牵引状态或正常制动状态时，控制储能单元的输出电流为0，从而可以保证直流接触网的电压恒定，同时，控制双向整流器以恒定直流电流模式运行，以通过双向整流器给列车提供牵引功率，或者通过双向整流器对列车进行制动功率回收，不仅动态响应速度快，而且输出电压波动范围小。

根据本发明的一个实施例，在所述列车启动运行之前，还包括：如果所述储能单元的荷电状态高于所述预设范围的上限值，则通过控制所述双向整流器以使所述储能单元放电至所述交流电网；如果所述储能单元的荷电状态低于所述预设范围的下限值，则通过控制所述双向整流器以使所述交流电网给所述储能单元充电。

根据本发明的一个实施例，当所述列车出现牵引过载时，控制所述双向整流器以所述双向整流器的最大允许放电电流作为所述恒流目标值运行，以通过所述交流电网和所述储能单元共同给所述列车提供牵引功率。

根据本发明的一个实施例，当所述列车处于正常牵引状态时，如果所述储能单元的荷电状态高于所述预设范围的上限值，则控制所述储能单元放电，所述储能单元和所述双向整流器共同为所述列车提供牵引功率，直至所述储能单元的荷电状态处于所述预设范围内；如果所述储能单元的荷电状态低于所述预设范围的下限值，则控制所述双向整流器为所述列车提供牵引功率的同时给所述储能单元充电，直至所述储能单元的荷电状态处于所述预设范围内。