[实用新型]一种高速铁路储能系统

说明书

本实用新型公开了一种高速铁路储能系统。储能系统由交流开关柜，多绕组降压变压器以及储能集装箱组成，储能集装箱由多组并联结构的四象限变流器，双向DC/DC变换器以及超级电容柜依次相连。本实用新型的有益效果在于，实现了高速铁路牵引供电系统再生制动能量的回收和再利用，V/x牵引变压器左右供电臂间能量双向流动和负荷平衡，并对储能装置投入运行后，牵引供电系统负序和谐波电流进行了补偿。

技术领域

本实用新型涉及牵引供电系统领域，特别是一种高速铁路储能系统及其控制方法。

背景技术

高速铁路具有速度快，运量大，安全性好等优点，近年来得到了迅速发展。高速动车组在制动过程中，优先采用再生制动的方式，产生了大量再生能量。当前，这部分再生能量主要有3种处理方式：1)被同一供电臂上处于非再生工况的动车组消耗；2)以热能的形式被制动电阻消耗；3)返送回电力系统，但电力系统不对其进行计费或反向正计。这使得再生能量未得到充分的利用，同时给铁路部门带来了一定的经济损失，不符合我国建设资源节约型社会的发展需求。因此，研究高速铁路牵引供电系统再生能量的回收利用，对实现节能减排降耗具有重要的现实意义。储能型再生制动能量回收方案具有削峰填谷，灵活性高等优势，是近年来研究的热点，实现高速铁路再生制动能量存储和再利用的关键在于接口电路拓扑结构及其控制策略的设计。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种高速铁路储能系统，实现高速列车再生制动能量的存储与再利用。

实现本实用新型目的的技术方案如下：

一种高速铁路储能系统，V/x牵引变压器左供电臂连接到左侧多绕组降压变压器的初级，左侧多绕组降压变压器的一个次级对应连接到左侧多重四象限变流器的一个输入端，左侧多重四象限变流器的所有输出端并联后连接到双向DC/DC变换器的输入端；V/x牵引变压器右供电臂连接到右侧多绕组降压变压器的初级，右侧多绕组降压变压器的一个次级对应连接到右侧多重四象限变流器的一个输入端，右侧多重四象限变流器的所有输出端并联后连接到双向DC/DC变换器的输入端；支撑电容并联连接到双向DC/DC变换器的输入端；双向DC/DC变换器的输出端连接到超级电容。

进一步地，还包括左侧交流开关柜和右侧交流开关柜；所述V/x牵引变压器左供电臂通过左侧交流开关柜连接到左侧多绕组降压变压器的初级，所述V/x牵引变压器右供电臂通过右侧交流开关柜连接到右侧多绕组降压变压器的初级。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于：(1)有效存储和再利用高速动车组产生的大量再生制动能量，平抑牵引负荷波动性；(2)实现两供电臂能量双向流动、动态补偿牵引供电系统负序和谐波电流；(3)交-直-交模块采用并联多重化结构，并通过双向DC/DC变流器错降低储能装置的纹波电流；(4)两供电臂共用一套储能装置，并为新能源接入预留了接口；(5)超级电容采用模块化的结构，可以根据不同功率或者能量进行增减。

附图说明

图1为V/x接线牵引变压器下高速铁路储能系统拓扑结构示意图；

图2为储能集装箱并联多重化四象限变流器控制原理图。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的具体实施方式进行进一步说明。

图1所示为V/x接线牵引变压器下高速铁路储能系统拓扑结构示意图。该系统主要由交流开关柜，多绕组降压变压器以及储能集装箱组成。具有如下几种功能：1)动车组制动时，对牵引供电系统中的剩余再生制动能量进行存储；2)动车组牵引时，储能装置放电为动车组运行提供部分电能；3)实现V/x牵引变压器左右供电臂间能量双向流动和负荷平衡；4)对储能装置投入运行后，牵引供电系统负序和谐波电流进行补偿。