[发明专利]制动能量回收和应急牵引储能系统、供电系统及控制方法

说明书

本发明涉及一种制动能量回收和应急牵引储能系统、供电系统及控制方法，所述储能系统包括：变流单元，包括第一变流单元和第二变流单元，所述第一变流单元和第二变流单元均设有与高压电源的HV接口连接的直流输出接口；电池模组，通过第一开关K1与第一变流单元连接；电容模组，通过第二开关K2与第二变流单元连接。本发明能够实现轨道交通车辆制动能量的就近、及时、高效回收利用，同时实现车辆应急自牵引，保证车辆的应急辅助供电，进而通过混合能量管理，实现制动能量回收和应急牵引的优化控制。

技术领域

本发明属于轨道交通技术领域，涉及轨道交通车辆能量回收技术，具体地说，涉及一种制动能量回收和应急牵引储能系统、供电系统及控制方法。

背景技术

目前，国内地铁车辆普遍采用电阻式再生制动能量吸收装置，列车制动时产生的能量未能被有效利用，而是以发热的形式被车载电阻或地面电阻消耗掉，存在明显能源浪费，并且会引隧道内温度升高和粉尘污染，加重空调和通风设施的负担。

为了提高列车再生制动利用率，减少运营电能消耗，降低运营成本，同时减少大气污染，采用在地面供电系统中配置再生制动能量回收装置的方式回收利用制动能量，主流的再生能量回收装置分为回馈型再生能量回收装置和超级电容储能型再生能量回收装置。其中，回馈型再生能量回收装置将直流牵引网中多余的再生制动能量通过逆变装置逆变成交流电，继而通过变压器升压反馈值10kV或35kV中压网络，供同一中压电网下其他负载应用，达到节能目的。超级电容储能型再生能量回收装置，通过双向DC/DC变换器与变电所牵引网直流母线相连，在列车制动时吸收再生制动能量存储起来，并在列车牵引时放出能量，达到节能目的。

上述回馈型再生能量回收装置和超级电容储能型再生能量回收装置均为地面设备，安装位置固定(安装于牵引所内)，对本站及附近较近距离的再生能量具备一定的回收能力，而对与较远距离的再生能量的有效回收则大打折扣。再生能量由车辆电制动产生回馈到牵引网上，车辆本身是移动的，因此再生能量是随着车辆的移动而不断改变回馈到直流网侧的位置的。这就形成了回馈到直流牵引网上的再生能量的位置分布的不确定性，对于距离地面再生能量回收装置较远的情况，远距离能量传输也存在线路消耗，从而增加了再生能量回收的难度和损耗。另一方面，车辆再生制动过程，往往引起牵引网压升高，车载制动电阻启动消耗，而地面再生能量回收装置与车辆没有直接的接口，导致回收制动能量滞后，效果不佳。

此外，车辆运行过程中不可避免地会因供电系统故障、弓网故障、自然灾害等因素，引起供电短时中断或长时间瘫痪问题，继而造成线路停运、区间疏散，特别是对于隧道运行线路来说，对线路正常运营、人员及时疏散造成较大影响。针对这种问题发生，目前通过派出工程维护拖车前往对故障列车进行救援，救援时间较长，不能及时疏散人员，需要顶起进行救援车辆采购，浪费财力。而现有的针对110V蓄电池箱进行改造的应急牵引方案则存在牵引距离短、牵引功率有限、牵引速度慢的问题，导致救援效果欠佳。

发明内容

本发明针对现有轨道车辆能量回收及车辆应急救援差等上述问题，提供了一种制动能量回收和应急牵引储能系统、供电系统及控制方法，能够实现制动能量的就近、及时、高效回收利用，同时实现车辆应急牵引控制。

为了达到上述目的，本发明提供了一种制动能量回收和应急牵引储能系统，包括：

变流单元，包括第一变流单元和第二变流单元，所述第一变流单元和第二变流单元均设有与高压电源的HV接口连接的直流输出接口；

电池模组，通过第一开关K1与第一变流单元连接；

电容模组，通过第二开关K2与第二变流单元连接。

进一步的，还包括控制单元，所述控制单元与所述第一变流单元和所述第二变流单元进行通信，所述控制单元设有能量分配模块，用于对电池模组与电容模组进行能量分配。

优选的，所述变流单元、电池模组和电容模组均安装于城轨车辆车体底部。