[发明专利]一种用于铁路牵引网的能量高效利用系统

说明书

一种用于铁路牵引网的能量高效利用系统，其包括：功率调节装置，其与牵引变电所两供电臂连接，用于实现在变电所两个不同供电臂之间进行功率转移；储能装置，其用于将功率调节装置从供电臂传输来的电能进行存储，或将自身存储的电能传输至功率调节装置，以由功率调节装置传输至供电臂。本系统能够极大地提升列车再生制动能量的利用率，实现两个供电臂之间的有功功率转移，并且还能够实现无功功率的补偿以及谐波电流的治理，这样也就能够提高牵引供电系统的电能质量。

技术领域

本发明涉及电气化铁路技术领域，具体地说，涉及一种用于铁路牵引网的能量高效利用系统，特别涉及一种用于铁路牵引网的能量高效利用和供电品质提升系统。

背景技术

我国电气化铁路采用单相27.5kV/50Hz交流牵引供电的方式，铁路干线上所运行的电力机车主要有HXD1、HXD2及HXD3等型号,列车通过交直交传动技术进行工作，这种传动技术能实现能量双向流动，为再生制动的实现创造条件。

再生制动是通过控制列车电机电流的大小和方向，使牵引电机处于发电状态，产生与列车运行方向相反的力来消耗列车的动能，达到减速的效果实现制动，习惯上也称为动力制动。

当列车采用再生制动时能起到节约能源的作用，再生制动越来越受到研究青睐。目前我国高速列车普遍采用再生制动为主、空气制动为辅的制动方式。我国铁路装机功率大和列车密度高，其产生的再生制动能量巨大，其随列车运行速度、装机功率等变化，最大可达到列车满载容量。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种用于铁路牵引网的能量高效利用系统，所述系统包括：

功率调节装置，其与牵引变电所两供电臂连接，用于实现在变电所两个不同供电臂之间进行功率转移；

储能装置，其与所述功率调节装置连接，用于将所述功率调节装置从供电臂传输来的电能进行存储，或将自身存储的电能传输至所述功率调节装置，以由所述功率调节装置传输至供电臂。

根据本发明的一个实施例，所述功率调节装置包括：

用于实现直流-交流转换或交流-直流转换的第一变流器和第二变流器，所述第一变流器与第二变流器连接；

第一连接变压器或第一电抗器，所述第一变流器的交流侧通过所述第一连接变压器或第一电抗器与第一供电臂连接；

第二连接变压器或第二电抗器，所述第二变流器的交流测通过所述第二连接变压器或第二电抗器与第二供电臂连接。

根据本发明的一个实施例，所述第一变流器与第二变流器共用直流侧电容，形成背靠背结构。

根据本发明的一个实施例，所述功率调节装置配置为根据所获取到的第一供电臂所对应的第一牵引负荷功率和第二供电臂所对应的第二牵引负荷功率来调节自身的运行状态，从而调整电能在第一供电臂、第二供电臂以及储能装置之间的转移状态。

根据本发明的一个实施例，如果所述第一牵引负荷功率与第二牵引负荷功率之和大于或等于牵引变压器的功率上限设定值，所述功率调节装置配置为将所述储能装置所存储的电能转换为相应的交流电并传输至所第一供电臂和/或第二供电臂。

根据本发明的一个实施例，如果所述第一牵引负荷功率与第二牵引负荷功率之和小于牵引变压器的功率上限设定值大于或等于零时，所述功率调节装置配置为在所述第一供电臂与第二供电臂之间进行有功功率转移。

根据本发明的一个实施例，在进行有功功率转移时，所述功率调节装置配置为通过将轻载侧供电臂的功率向重载侧供电臂转移，使得所述第一供电臂与第二供电臂所输出的有用功率相同。

根据本发明的一个实施例，如果所述第一牵引负荷功率与第二牵引负荷功率之和小于零，所述功率调节装置配置为将第一供电臂和/或第二供电臂的反送电能传输至所述储能装置，以由所述储能装置进行电能存储。