[发明专利]一种利用电气化铁路再生制动能量的供电构造及其方法

权利要求书

1.一种利用电气化铁路再生制动能量的供电构造，包括牵引变电所牵引母线TBa、牵引母线TBb、钢轨R、车站10kV配电母线RDB、三相交直变流器COa、三相交直变流器COb、DC/DC变换器DDC、储能器SD，其特征在于：三相交直变流器COa的直流侧DCLa与三相交直变流器COb的直流侧DCLb相连，构成背靠背结构，其直流侧公共端通过DC/DC变换器DDC接至储能器SD；三相交直变流器COa的交流侧三相端子分别通过电缆CAx接至牵引母线TBa、通过电缆CAy接至牵引母线TBb、通过电缆CAz接至钢轨R；三相交直变流器COb的交流侧三相端子通过三相电缆分别接至车站10kV配电母线RDB的a相、b相和c相；协调控制器CC设有In1～In5五个输入端和Out1～Out3三个输出端，其中，输入端In1接至牵引母线TBa的电压互感器PTa的二次侧，输入端In2接至牵引馈线TFa的电流互感器CTa的二次侧，输入端In3接至牵引母线TBb的电压互感器CTb的二次侧，输入端In4接至牵引馈线TFb的电流互感器CTb的二次侧，输入端In5接至储能器SD荷电状态输出端，输出端Out1接至三相交直变流器COa的控制端，输出端Out2接至三相交直变流器COb的控制端，输出端Out3接至DC/DC变换器DDC的控制端。

2.根据权利要求1所述的一种利用电气化铁路再生制动能量的供电构造，所述的牵引馈线TFa有并列的n路时，电流互感器CTa也为n个，则输入端In2设置为n路，分别接至n个电流互感器CTa的二次侧；所述的牵引馈线TFb有并列的n路时，电流互感器CTb也为n个，则输入端In4设置为n路，分别接至n个电流互感器CTb的二次侧，n≥2。

3.根据权利要求1所述的一种利用电气化铁路再生制动能量的供电构造，其特征在于：所述三相交直变流器COa的额定功率P_E、三相交直变流器COb的额定功率P_D、DC/DC变换器DDC的额定功率P_S、储能器SD的额定功率P_B，它们之间的关系满足：P_E≥P_D≥P_S，P_S＝P_B。

4.一种利用电气化铁路再生制动能量的供电构造的控制方法，其特征在于：协调控制器CC通过输入端In1和In2获取牵引母线TBa的实时功率，记为p_a，通过输入端In3和In4获取牵引母线TBb的实时功率，记为p_b，通过In5获取储能器SD的荷电状态标志SOC，记三相交直变流系统COa实时运行功率为p_e、三相交直变流系统COb实时运行功率为p_d和DC/DC变换器DDC实时运行功率为p_s，根据p_a、p_b和SOC之值实时控制p_e、p_d、p_s三者功率交换，实现电气化铁路再生制动能量转换、存储和利用，具体步骤为：

1)当p_a+p_b≥0，牵引变电所无再生制动能量，协调控制器CC控制储能器SD放电；即，控制三相交直变流器COa处于待机状态，控制DC/DC变换器DDC实施储能器SD放电，并控制三相交直变流器COb向车站10kV配电母线RDB输送功率，其功率要求满足：①p_e＝0；②当SOCSOC_lower时，p_d＝P_S，当SOC≤SOC_lower时，p_d＝0；③当SOCSOC_lower时，p_s＝P_S，当SOC≤SOC_lower时，p_s＝0，其中，SOC_lower为储能器SD放电的下限值，由储能器SD的工作状态确定；

2)当-P_D≤p_a+p_b0，牵引变电所有再生制动能量，协调控制器CC控制再生制动功率大的一侧牵引母线将再生制动能量转移至车站10kV配电母线RDB，并协调控制储能器SD放电；即，控制三相交直变流系统COa运行于两相工作模式，当p_a≥p_b时，通过电缆CAy和电缆CAz向直流侧DCLa传递功率，当p_ap_b时，通过电缆CAx和电缆CAz向直流侧DCLa传递功率，控制DC/DC变换器DDC实施储能器SD放电，并控制三相交直变流器COb向车站10kV配电母线RDB输送功率，其功率要求满足：①p_e＝|p_a+p_b|；②当SOCSOC_lower时，p_d＝P_D,当SOC≤SOC_lower时,p_d＝|p_a+p_b|；③当SOCSOC_lower时，p_s＝P_D-|p_a+p_b|，当SOC≤SOC_lower时，p_s＝0；

3)当p_a+p_b-P_D，牵引变电所有再生制动能量，协调控制器CC控制再生制动功率大的一侧牵引母线将再生制动能量转移至车站10kV配电母线RDB，并协调控制储能器SD存储剩余的能量；即，控制三相交直变流器COa运行于两相工作模式，当p_a≥p_b时，通过电缆CAy和电缆CAz向直流侧DCLa传递功率，当p_ap_b时，通过电缆CAx和电缆CAz向直流侧DCLa传递功率，控制DC/DC变换器DDC实施储能器SD充电，并控制三相交直变流器COb向车站10kV配电母线RDB输送功率，其功率要求满足：①当SOC≥SOC_upper时，p_e＝P_D，当SOCSOC_upper时，若则p_e＝|p_a+p_b|，若则②p_d＝P_D；③当SOC≥SOC_upper时，p_s＝0，当SOCSOC_lower时，若则p_s＝|p_a+p_b|-P_D，若则p_s＝P_S；其中，SOC_upper为储能器SD充电的上限值，由储能器SD的工作状态确定。