CN113381429B - 一种轨道交通柔性供电装置及协调控制方法 - Google Patents

一种轨道交通柔性供电装置及协调控制方法 Download PDF

Info

Publication number
CN113381429B
CN113381429B CN202110622325.3A CN202110622325A CN113381429B CN 113381429 B CN113381429 B CN 113381429B CN 202110622325 A CN202110622325 A CN 202110622325A CN 113381429 B CN113381429 B CN 113381429B
Authority
CN
China
Prior art keywords
converter
energy
regenerative braking
current
power
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202110622325.3A
Other languages
English (en)
Other versions
CN113381429A (zh
Inventor
陈民武
赖俊宏
程一林
代先锋
陈垠宇
陈天舒
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Southwest Jiaotong University
Original Assignee
Southwest Jiaotong University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Southwest Jiaotong University filed Critical Southwest Jiaotong University
Priority to CN202110622325.3A priority Critical patent/CN113381429B/zh
Publication of CN113381429A publication Critical patent/CN113381429A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN113381429B publication Critical patent/CN113381429B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/28—Arrangements for balancing of the load in a network by storage of energy
    • H02J3/32—Arrangements for balancing of the load in a network by storage of energy using batteries with converting means
    • H02J3/322—Arrangements for balancing of the load in a network by storage of energy using batteries with converting means the battery being on-board an electric or hybrid vehicle, e.g. vehicle to grid arrangements [V2G], power aggregation, use of the battery for network load balancing, coordinated or cooperative battery charging
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L9/00—Electric propulsion with power supply external to the vehicle
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J5/00—Circuit arrangements for transfer of electric power between ac networks and dc networks
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/14—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries for charging batteries from dynamo-electric generators driven at varying speed, e.g. on vehicle
    • H02J7/1423—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries for charging batteries from dynamo-electric generators driven at varying speed, e.g. on vehicle with multiple batteries
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/02—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac
    • H02M3/04—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/10—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M3/145—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/155—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M3/156—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators
    • H02M3/158—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators including plural semiconductor devices as final control devices for a single load
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/02—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal
    • H02M7/04—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/12—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/21—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M7/217—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M7/219—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only in a bridge configuration

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)

Abstract

本发明公开一种轨道交通的柔性供电装置及协调控制方法，分别采集交直流两侧变电所出口处负荷的电压和电流，计算得到负荷瞬时功率并获得相应模式下的***工况；获得交流侧接触网向中间直流环节传输的功率，中间直流环节向直流侧接触网传输的功率，能馈***的功率，混合储能单元的功率等各环节的功率值；基于各个功率，计算各变换器的参考电流；获得交流侧接触网变换器的参考电流、混合储能***单元变换器的参考电流、直流侧接触网变换器的参考电流和能馈***侧变换器的参考电流，对各变换器控制。本发明实现了再生制动能量的充分利用，并且使交流供电与直流供电之间的能量直接连通，具有便捷、安全、环境友好、适用范围广、响应速度快等优点。

Description

一种轨道交通柔性供电装置及协调控制方法
技术领域
本发明属于轨道交通供电技术领域，特别是涉及一种轨道交通柔性供电装置及协调控制方法。
背景技术
目前交、直流双制式城市轨道交通牵引供电模式在国内尚处于空白，代表了城市轨道交通***和市域铁路之间互联互通的发展方向，应用前景非常广阔。研究交、直流双制式牵引供电关键技术既是当前完成生产任务必备的核心技术，也代表了今后设计市场开发的重点方向，具有重要的工程意义和市场价值。
以重庆江跳线为例，线路位于重庆市西南部，由东向西，分别将城市轨道交通五号线、五号支线、七号线和十七号线串联在一起，是重庆市市郊铁路线网规划的重要组成部分。为实现与重庆轨道交通五号线的贯通运营，该工程牵引供电制式采用交、直流双制式供电方式。与五号线衔接的跳蹬至中梁山隧道区段采用DC 1500V制式供电，与市内轨道交通五号线连接，远期可继续延伸与市区内其它轨道交通线路连接。市区外至江津方向采用AC25kV制式供电，预留了远期与城市干线铁路贯通衔接的条件。这种供电方案不仅充分发挥了交、直流牵引供电方式各自的优势，又实现了市内普速轨道交通线路与市域轨道交通快线的无缝衔接，大大提升了轨道交通服务水平，是未来市域轨道交通发展的方向。
城市轨道交通中，由于站间距较短，列车启动、制动频繁，从能量互换的角度看，制动能量相当可观。蓄电池储能、超级电容储能、飞轮储能等技术在轨道交通领域的应用已经被广泛研究，但应用于双流制牵引供电***的地面再生制动能量利用***还处于空白，且由于双流制线路存在直流制式与交流制式的分相区段，直流线路与交流线路之间的能量不能直接传输，导致一侧的再生制动能量不能被另一侧利用。
综上所述，如何对双流制线路产生的再生制动能量进行有效利用，并且为交流线路与直流线路提供能量互联互通的通道，是目前本领域亟待解决的技术问题。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提出了一种轨道交通柔性供电装置及协调控制方法，适用于双制式牵引供电***，该装置可安装于交流牵引供电***和直流牵引供电***之间，实现了再生制动能量的充分利用，并且使交流线路与直流线路之间的能量直接连通，具有便捷、安全、环境友好、适用范围广、响应速度快等优点。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种轨道交通柔性供电协调控制方法，包括步骤：
S10,分别采集交直流两侧变电所出口处负荷的电压和电流，计算得到负荷瞬时功率；
S20,根据所述负荷瞬时功率，基于***工作模式划分，判断此时***的工作模式，获得相应模式下的***工况；
S30,基于此时的***工况，获得交流侧接触网向中间直流环节传输的功率，中间直流环节向直流侧接触网传输的功率，中间直流环节向能馈***传输的功率，中间直流环节向混合储能单元传输的功率；
S40,基于步骤S30中获取的各个功率，根据各变换器的所连接的装置的电压值，计算得到各变换器的参考电流；获得交流侧接触网变换器的参考电流、直流侧接触网变换器的参考电流、混合储能单元变换器的参考电流和能馈***变换器的参考电流；
S50,基于步骤S40中得到的各参考信号，对各变换器进行控制。
进一步的是，根据所述负荷瞬时功率PL-AC和PL-DC，基于***工作模式划分，判断此时***的工作模式；根据所述负荷瞬时功率PL-AC和PL-DC，基于预先为交流侧变电所设定的填谷阈值PLow-AC、削峰阈值PH-AC、预先为直流侧变电所设定的填谷阈值PLow-DC、削峰阈值PH-DC、混合储能单元的最大充放电功率PHESS-max和能馈***可吸收的最大功率PEFS-max，判断此时***工况；包括：
A：当PL-AC＜0且PL-DC＜0时，此时***处于再生制动模式，交流侧接触网的再生制动能量通过单相AC-DC变换器传递到中间直流环节；直流侧接触网的再生制动能量通过第一DC-DC变换器传递到中间直流环节；
a1)|PL-AC+PL-DC|＜PEFS-max，能馈***通过三相AC-DC变换器吸收两侧线路传递到中间直流环节的再生制动能量，作为工况1；
a2)PEFS-max＜|PL-AC+PL-DC|＜PHESS-max+PEFS-max，两侧线路的再生制动能量不能完全被能馈***吸收，则混合储能单元参与吸收该部分再生制动能量，作为工况2；
a3)PHESS-max+PEFS-max＜|PL-AC+PL-DC|，混合储能单元达到最大充电功率而此时还有未被吸收的再生制动能量，则将交流侧的该能量反送给牵引变电所连接的电网，直流侧的该部分能量以热能形式耗散，作为工况3；
B：当PL-AC＞0且PL-DC＞0时，***处于牵引模式；
b1)当PH-AC＜PL-AC，PH-DC＜PL-DC时，混合储能单元各储能部件分别按比例为两侧削峰，作为工况4；
b2)当PH-AC＜PL-AC,PL-AC-PHESS-max＜PH-AC,PLow-DC＜PL-DC＜PH-DC时，混合储能单元将在交流侧削峰，作为工况5；
b3)当PH-AC＜PL-AC,PH-AC＜PL-AC-PHESS-max,PLow-DC＜PL-DC＜PH-DC时，混合储能单元的峰值削波能力不足，直流侧为交流侧削峰，作为工况6；
b4)当PLow-AC＜PL-AC＜PH-AC,PH-DC＜PL-DC,PL-DC-PHESS-max＜PH-DC时，混合储能单元将在直流侧削峰，作为工况7；
b5)当PLow-AC＜PL-AC＜PH-AC,PH-DC＜PL-DC,PH-DC＜PL-DC-PHESS-max时，混合储能单元的峰值削波能力不足，交流侧为交流侧削峰，作为工况8；
b6)当PLow-AC＜PL-AC＜PH-AC,PLow-DC＜PL-DC＜PH-DC时，混合储能单元不投入工作，并且两侧不交换能量，作为工况9；
b7)当PLow-AC＜PL-AC＜PH-AC,0＜PL-DC＜PLow-DC时，混合储能单元为直流侧填谷，作为工况10；
b9)当PLow-DC＜PL-DC＜PH-DC,0＜PL-AC＜PLow-AC时，混合储能单元为交流侧填谷，作为工况11；
b10)当0＜PL-AC＜PLow-AC,0＜PL-DC＜PLow-DC时，混合储能单元按比例为两侧填谷，作为工况12；
C：当PL-AC＜0且PL-DC＞0时，***处于能量传输模式；
c1)当PL-AC＜0,PL-DC-|PL-AC|＜PH-DC时，将交流侧产生的再生制动能量转移到直流侧完全利用，作为工况13；
c2)当PL-AC＜0,0＜|PL-AC|-PL-DC＜PEFS-max时，直流侧的所有能量来源于交流侧的再生制动能量，并且额外的再生制动能量由能馈***吸收，作为工况14；
c3)当PL-AC＜0,PEFS-max＜|PL-AC|-PL-DC＜PHESS-max+PEFS-max时，直流侧的所有能量来源于交流侧的再生制动能量，能馈***以最大功率吸收再生制动能量，额外的再生制动能量由混和储能装置吸收，作为工况15；
c4)当PL-AC＜0,PHESS-max+PEFS-max＜|PL-AC|-PL-DC时，直流侧的所有能量来源于交流侧的再生制动能量，能馈***和混和储能装置以最大功率吸收再生制动能量，额外的再生制动能量返回电网，作为工况16；
c5)当PL-AC＜0,PH-DC＜PL-DC-|PL-AC|时，混合储能单元为直流侧削峰，并且交流侧产生的再生制动能量也传输到直流侧进行削峰，作为工况17；
当PL-AC＞0且PL-DC＜0时，***处于能量传输模式；
c6)当PL-DC＜0,0＜PL-AC-|PL-DC|＜PH-AC时，将直流侧产生的再生制动能量转移到交流侧完全利用，作为工况18；
c7)当PL-DC＜0,0＜|PL-DC|-PL-AC＜PEFS-max时，交流侧的所有能量来源于直流侧的再生制动能量，并且额外的再生制动能量由能馈***吸收，作为工况19；
c8)当PL-DC＜0,PEFS-max＜|PL-DC|-PL-AC＜PHESS-max+PEFS-max时，交流侧的所有能量来源于直流侧的再生制动能量，能馈***以最大功率吸收再生制动能量，额外的再生制动能量由混和储能装置吸收，作为工况20；
c9)当PL-DC＜0,PHESS-max+PEFS-max＜|PL-DC|-PL-AC时，交流侧的所有能量来源于直流侧的再生制动能量，能馈***和混和储能装置以最大功率吸收再生制动能量，额外的再生制动能量以热能形式耗散，作为工况21；
c10)当PL-DC＜0,PH-AC＜PL-AC-|PL-DC|时，混合储能单元为交流侧削峰，并且直流侧产生的再生制动能量也传输到交流侧进行削峰，作为工况22。
进一步的是，在步骤S30中，基于此时的***工况，交流侧接触网与中间直流环节传输的功率PMidDC-DC，中间直流环节传输与直流侧接触网的功率PMidDC-DC，中间直流环节传输与能馈***的功率PMidDC-F，中间直流环节传递与混合储能单元的功率PHESS；
将PHESS通过低通滤波器，低频分量作为中间直流环节传输与蓄电池的功率PMidDC-Bat，PHESS-PMidDC-Bat作为中间直流环节传输与超级电容的功率PMidDC-SC。
进一步的是，在步骤S30中，基于此时的***工况计算各个功率值，包括：
在工况1中：
Figure BDA0003100361090000051
在工况2中：
Figure BDA0003100361090000052
在工况3中：
Figure BDA0003100361090000053
在工况4中：
Figure BDA0003100361090000054
在工况5中：
Figure BDA0003100361090000055
在工况6中：
Figure BDA0003100361090000056
在工况7中：
Figure BDA0003100361090000061
在工况8中：
Figure BDA0003100361090000062
在工况9中：
Figure BDA0003100361090000063
在工况10中：
Figure BDA0003100361090000064
在工况11中：
Figure BDA0003100361090000065
在工况12中：
Figure BDA0003100361090000066
在工况13中：
Figure BDA0003100361090000067
在工况14中：
Figure BDA0003100361090000071
在工况15中：
Figure BDA0003100361090000072
在工况16中：
Figure BDA0003100361090000073
在工况17中：
Figure BDA0003100361090000074
在工况18中：
Figure BDA0003100361090000075
在工况19中：
Figure BDA0003100361090000076
在工况20中：
Figure BDA0003100361090000077
在工况21中：
Figure BDA0003100361090000078
在工况22中：
Figure BDA0003100361090000081
进一步的是，在步骤S40中，交流侧接触网变换器的参考电流为单相AC-DC变换器的参考电流为IACref，直流侧接触网变换器的参考电流为第一DC-DC变换器的参考电流为iDCref、中间直流环节变换器的参考电流包括第二DC-DC变换器的参考电流为iBATref和第三DC-DC变换器的参考电流为iSCref，能馈***侧变换器的参考电流为三相AC-DC变换器的参考电流为iFref；
单相AC-DC变换器的参考电流IACref、第一DC-DC变换器的参考电流iDCref、第二DC-DC变换器的参考电流iBATref、第三DC-DC变换器的参考电流iSCref、三相AC-DC变换器的参考电流iFref计算公式为：
Figure BDA0003100361090000082
其中，VAC为交流侧电压有效值，k1为交流侧变压器变比，VDC为直流侧电压有效值，VBAT为蓄电池电压，VSC为超级电容电压，VEFS为能馈***电压，k2为能馈***变压器变比。
进一步的是，在步骤S50中，基于步骤S40中得到的各参考信号，对各变换器进行控制时：单相AC-DC变换器电压外环预测电流内环双环控制：将中间直流环节电压参考值udc-ref和实际值udc相减输入PI控制器，构成电压外环控制，再加入IACref，经预测电流控制，再经PWM调制得到控制单相AC-DC变换器的开关信号。
进一步的是，在步骤S50中，基于步骤S40中得到的各参考信号，对各变换器进行控制时第一DC-DC变换器、第二DC-DC变换器、第三DC-DC变换器采用PI控制：由参考电流iDCref、iBATref、iSCref分别与直流侧电流实际值iDC、混合储能单元中蓄电池电流实际值iBAT、混合储能单元中超级电容电流实际值iSC经PI控制，再经滞环比较器，得到控制第一DC-DC变换器、第二DC-DC变换器、第三DC-DC变换器的开关信号。
进一步的是，在步骤S50中，基于步骤S40中得到的各参考信号，对各变换器进行控制时：三相AC-DC变换器采用dq解耦控制：由参考电流iFref与能馈***的三相电压、三相电流实际值经派克变换、派克反变换后完成解耦控制，再经PWM调制得到控制三相AC-DC变换器的开关信号。
另一方面，本发明还提供了一种轨道交通柔性供电装置，包括降压变压器、单相AC-DC变换器、直流稳压电容、第一DC-DC变换器、第二DC-DC变换器、第三DC-DC变换器、超级电容、蓄电池、三相AC-DC变换器和LCL滤波电路；所述降压变压器的输入端与交流侧接触网相连，所述降压变压器的输出端与单相AC-DC变换器相连；所述单相AC-DC变换器的输出端并列连接有直流稳压电容、第一DC-DC变换器、第二DC-DC变换器、第三DC-DC变换器和三相AC-DC变换器；所述第一DC-DC变换器的另一端与直流侧接触网相连；所述第二DC-DC变换器的输出端与超级电容相连，所述第三DC-DC变换器的输出端与蓄电池相连，构成混合储能单元；所述三相AC-DC变换器的输出端与LCL滤波电路相连后连接至能馈***。
进一步的是，单相AC-DC变换器采用两电平H桥拓扑、级联H桥拓扑或MMC拓扑；第一DC-DC变换器、第二DC-DC变换器和第三DC-DC变换器采用双向Buck-Boost变换器，并且在输出侧连接滤波电感；三相AC-DC变换器采用两电平三桥臂H桥拓扑。
采用本技术方案的有益效果：
本发明分别采集交流侧变电所和直流侧变电所出口处负荷的电压和电流数据，对***两侧运行工况进行判断，划分出3种工作模式；再将两侧的变电所功率分别与削峰阈值、填谷阈值、混合储能装置最大充放电功率、能馈***最大负载功率进行比较，在3种工作模式下细化出22种具体情况，并设定每个变换器需要传输的功率值及其对应的电流参考值。在再生制动模式下，再生制动能量可以供给10kV负荷以及存储于混合储能装置中；在牵引模式下，混合储能装置为交流侧和直流侧的变电所削峰填谷；在能量传输模式下，交流侧和直流侧之间可直接进行能量传输，实现再生制动能量的就近利用。本发明的轨道交通柔性供电装置及协调控制方法实现了再生制动能量的充分利用，有效降低电费，并且使交流线路与直流线路之间的能量直接连通，具有便捷、安全、环境友好、适用范围广、响应速度快等优点。
本发明有效利用储能***回收和再利用列车产生的再生制动能量，提高了再生制动能量的利用率。本发明利用储能***和变换器对峰值负荷进行削峰，并且可由能馈***为电力***供电，达到有效降低电费的效果。本发明利用单相AC-DC变换器和DC-DC变换器，为原本互相隔离的交流侧和直流侧提供了能量传输的通道，实现了两种制式之间能量的互联互通，达到高效率利用再生制动能量的目的。
附图说明
图1为本发明的一种轨道交通柔性供电协调控制方法流程示意图；
图2为本发明实施例中工作模式划分及各具体工况的划分流程图；
图3为本发明实施例中单相AC-DC变换器电压外环预测电流内环双环控制策略框图；
图4为本发明实施例中DC-DC变换器的PI控制策略框图；
图5为本发明实施例中三相AC-DC变换器的dq解耦控制策略框图；
图6为本发明实施例中一种轨道交通柔性供电装置的结构示意图；
图7为本发明实施例中双流制牵引供电***及其电分相(无电区)示意图；
图8为本发明实施例中典型工况下直流环节电压、交流侧电流、直流侧电流、能馈A相电流、单相AC-DC变换器功率因数、混合储能装置功率仿真波形图。
其中，1是降压变压器，2是单相AC-DC变换器，3是直流稳压电容，4是第一DC-DC变换器，5是第二DC-DC变换器，6是第三DC-DC变换器，7是超级电容，8是蓄电池，9是三相AC-DC变换器，10是LCL滤波电路。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本发明作进一步阐述。
在本实施例中，参见图1所示，本发明提出了一种轨道交通柔性供电协调控制方法，包括步骤：
S10,分别采集交直流两侧变电所出口处负荷的电压和电流，计算得到负荷瞬时功率；
S20,根据所述负荷瞬时功率，基于***工作模式划分，判断此时***的工作模式，获得相应模式下的***工况；
S30,基于此时的***工况，获得交流侧接触网向中间直流环节传输的功率，中间直流环节向直流侧接触网传输的功率，中间直流环节向能馈***传输的功率，中间直流环节向混合储能单元传输的功率；
S40,基于步骤S30中获取的各个功率，根据各变换器的所连接的装置的电压值，计算得到各变换器的参考电流；获得交流侧接触网变换器的参考电流、直流侧接触网变换器的参考电流、混合储能单元变换器的参考电流和能馈***变换器的参考电流；
S50,基于步骤S40中得到的各参考信号，对各变换器进行控制。
作为上述实施例的优化方案，如图2所示，根据所述负荷瞬时功率PL-AC和PL-DC，基于***工作模式划分，判断此时***的工作模式；根据所述负荷瞬时功率PL-AC和PL-DC，基于预先为交流侧变电所设定的填谷阈值PLow-AC、削峰阈值PH-AC、预先为直流侧变电所设定的填谷阈值PLow-DC、削峰阈值PH-DC、混合储能单元的最大充放电功率PHESS-max和能馈***可吸收的最大功率PEFS-max，判断此时***工况；包括：
A：当PL-AC＜0且PL-DC＜0时，此时***处于再生制动模式，交流侧接触网的再生制动能量通过单相AC-DC变换器传递到中间直流环节；直流侧接触网的再生制动能量通过第一DC-DC变换器传递到中间直流环节；
a1)|PL-AC+PL-DC|＜PEFS-max，能馈***通过三相AC-DC变换器吸收两侧线路传递到中间直流环节的再生制动能量，作为工况1；
a2)PEFS-max＜|PL-AC+PL-DC|＜PHESS-max+PEFS-max，两侧线路的再生制动能量不能完全被能馈***吸收，则混合储能单元参与吸收该部分再生制动能量，作为工况2；
a3)PHESS-max+PEFS-max＜|PL-AC+PL-DC|，混合储能单元达到最大充电功率而此时还有未被吸收的再生制动能量，则将交流侧的该能量反送给牵引变电所连接的电网，直流侧的该部分能量以热能形式耗散，作为工况3；
B：当PL-AC＞0且PL-DC＞0时，***处于牵引模式；
b1)当PH-AC＜PL-AC，PH-DC＜PL-DC时，混合储能单元各储能部件分别按比例为两侧削峰，作为工况4；
b2)当PH-AC＜PL-AC,PL-AC-PHESS-max＜PH-AC,PLow-DC＜PL-DC＜PH-DC时，混合储能单元将在交流侧削峰，作为工况5；
b3)当PH-AC＜PL-AC,PH-AC＜PL-AC-PHESS-max,PLow-DC＜PL-DC＜PH-DC时，混合储能单元的峰值削波能力不足，直流侧为交流侧削峰，作为工况6；
b4)当PLow-AC＜PL-AC＜PH-AC,PH-DC＜PL-DC,PL-DC-PHESS-max＜PH-DC时，混合储能单元将在直流侧削峰，作为工况7；
b5)当PLow-AC＜PL-AC＜PH-AC,PH-DC＜PL-DC,PH-DC＜PL-DC-PHESS-max时，混合储能单元的峰值削波能力不足，交流侧为交流侧削峰，作为工况8；
b6)当PLow-AC＜PL-AC＜PH-AC,PLow-DC＜PL-DC＜PH-DC时，混合储能单元不投入工作，并且两侧不交换能量，作为工况9；
b7)当PLow-AC＜PL-AC＜PH-AC,0＜PL-DC＜PLow-DC时，混合储能单元为直流侧填谷，作为工况10；
b9)当PLow-DC＜PL-DC＜PH-DC,0＜PL-AC＜PLow-AC时，混合储能单元为交流侧填谷，作为工况11；
b10)当0＜PL-AC＜PLow-AC,0＜PL-DC＜PLow-DC时，混合储能单元按比例为两侧填谷，作为工况12；
C：当PL-AC＜0且PL-DC＞0时，***处于能量传输模式；
c1)当PL-AC＜0,PL-DC-|PL-AC|＜PH-DC时，将交流侧产生的再生制动能量转移到直流侧完全利用，作为工况13；
c2)当PL-AC＜0,0＜|PL-AC|-PL-DC＜PEFS-max时，直流侧的所有能量来源于交流侧的再生制动能量，并且额外的再生制动能量由能馈***吸收，作为工况14；
c3)当PL-AC＜0,PEFS-max＜|PL-AC|-PL-DC＜PHESS-max+PEFS-max时，直流侧的所有能量来源于交流侧的再生制动能量，能馈***以最大功率吸收再生制动能量，额外的再生制动能量由混和储能装置吸收，作为工况15；
c4)当PL-AC＜0,PHESS-max+PEFS-max＜|PL-AC|-PL-DC时，直流侧的所有能量来源于交流侧的再生制动能量，能馈***和混和储能装置以最大功率吸收再生制动能量，额外的再生制动能量返回电网，作为工况16；
c5)当PL-AC＜0,PH-DC＜PL-DC-|PL-AC|时，混合储能单元为直流侧削峰，并且交流侧产生的再生制动能量也传输到直流侧进行削峰，作为工况17；
当PL-AC＞0且PL-DC＜0时，***处于能量传输模式；
c6)当PL-DC＜0,0＜PL-AC-|PL-DC|＜PH-AC时，将直流侧产生的再生制动能量转移到交流侧完全利用，作为工况18；
c7)当PL-DC＜0,0＜|PL-DC|-PL-AC＜PEFS-max时，交流侧的所有能量来源于直流侧的再生制动能量，并且额外的再生制动能量由能馈***吸收，作为工况19；
c8)当PL-DC＜0,PEFS-max＜|PL-DC|-PL-AC＜PHESS-max+PEFS-max时，交流侧的所有能量来源于直流侧的再生制动能量，能馈***以最大功率吸收再生制动能量，额外的再生制动能量由混和储能装置吸收，作为工况20；
c9)当PL-DC＜0,PHESS-max+PEFS-max＜|PL-DC|-PL-AC时，交流侧的所有能量来源于直流侧的再生制动能量，能馈***和混和储能装置以最大功率吸收再生制动能量，额外的再生制动能量以热能形式耗散，作为工况21；
c10)当PL-DC＜0,PH-AC＜PL-AC-|PL-DC|时，混合储能单元为交流侧削峰，并且直流侧产生的再生制动能量也传输到交流侧进行削峰，作为工况22。
作为上述实施例的优化方案，在步骤S30中，基于此时的***工况，交流侧接触网与中间直流环节传输的功率PMidDC-DC，中间直流环节传输与直流侧接触网的功率PMidDC-DC，中间直流环节传输与能馈***的功率PMidDC-F，中间直流环节传递与混合储能单元的功率PHESS；
将PHESS通过低通滤波器，低频分量作为中间直流环节传输与蓄电池的功率PMidDC-Bat，PHESS-PMidDC-Bat作为中间直流环节传输与超级电容的功率PMidDC-SC。
在工况1中：
Figure BDA0003100361090000141
在工况2中：
Figure BDA0003100361090000142
在工况3中：
Figure BDA0003100361090000143
在工况4中：
Figure BDA0003100361090000144
在工况5中：
Figure BDA0003100361090000145
在工况6中：
Figure BDA0003100361090000146
在工况7中：
Figure BDA0003100361090000147
在工况8中：
Figure BDA0003100361090000151
在工况9中：
Figure BDA0003100361090000152
在工况10中：
Figure BDA0003100361090000153
在工况11中：
Figure BDA0003100361090000154
在工况12中：
Figure BDA0003100361090000155
在工况13中：
Figure BDA0003100361090000156
在工况14中：
Figure BDA0003100361090000157
在工况15中：
Figure BDA0003100361090000161
在工况16中：
Figure BDA0003100361090000162
在工况17中：
Figure BDA0003100361090000163
在工况18中：
Figure BDA0003100361090000164
在工况19中：
Figure BDA0003100361090000165
在工况20中：
Figure BDA0003100361090000166
在工况21中：
Figure BDA0003100361090000167
在工况22中：
Figure BDA0003100361090000168
作为上述实施例的优化方案，在步骤S40中，交流侧接触网变换器的参考电流为单相AC-DC变换器的参考电流为IACref，直流侧接触网变换器的参考电流为第一DC-DC变换器的参考电流为iDCref、中间直流环节变换器的参考电流包括第二DC-DC变换器的参考电流为iBATref和第三DC-DC变换器的参考电流为iSCref，能馈***侧变换器的参考电流为三相AC-DC变换器的参考电流为iFref；
单相AC-DC变换器的参考电流IACref、第一DC-DC变换器的参考电流iDCref、第二DC-DC变换器的参考电流iBATref、第三DC-DC变换器的参考电流iSCref、三相AC-DC变换器的参考电流iFref计算公式为：
Figure BDA0003100361090000171
其中，VAC为交流侧电压有效值，k1为交流侧变压器变比，VDC为直流侧电压有效值，VBAT为蓄电池电压，VSC为超级电容电压，VEFS为能馈***电压，k2为能馈***变压器变比。
作为上述实施例的优化方案，如图3所示，在步骤S50中，基于步骤S40中得到的各参考信号，对各变换器进行控制时：单相AC-DC变换器电压外环预测电流内环双环控制：将中间直流环节电压参考值udc-ref和实际值udc相减输入PI控制器，构成电压外环控制，再加入IACref，经预测电流控制，再经PWM调制得到控制单相AC-DC变换器的开关信号。
在步骤S50中，如图4所示，基于步骤S40中得到的各参考信号，对各变换器进行控制时第一DC-DC变换器、第二DC-DC变换器、第三DC-DC变换器采用PI控制：由参考电流iDCref、iBATref、iSCref分别与直流侧电流实际值iDC、混合储能单元中蓄电池电流实际值iBAT、混合储能单元中超级电容电流实际值iSC经PI控制，再经滞环比较器，得到控制第一DC-DC变换器、第二DC-DC变换器、第三DC-DC变换器的开关信号。
在步骤S50中，如图5所示，基于步骤S40中得到的各参考信号，对各变换器进行控制时：三相AC-DC变换器采用dq解耦控制：由参考电流iFref与能馈***的三相电压、三相电流实际值经派克变换、派克反变换后完成解耦控制，再经PWM调制得到控制三相AC-DC变换器的开关信号。
为配合本发明方法的实现，基于相同的发明构思，如图6所示，本发明还提供了一种轨道交通柔性供电装置，包括降压变压器1、单相AC-DC变换器2、直流稳压电容3、第一DC-DC变换器4、第二DC-DC变换器5、第三DC-DC变换器6、超级电容7、蓄电池8、三相AC-DC变换器9和LCL滤波电路10；所述降压变压器1的输入端与交流侧接触网相连，所述降压变压器1的输出端与单相AC-DC变换器2相连；所述单相AC-DC变换器2的输出端并列连接有直流稳压电容3、第一DC-DC变换器4、第二DC-DC变换器5、第三DC-DC变换器6和三相AC-DC变换器9；所述第一DC-DC变换器4的另一端与直流侧接触网相连；所述第二DC-DC变换器5的输出端与超级电容7相连，所述第三DC-DC变换器6的输出端与蓄电池8相连，构成混合储能单元；所述三相AC-DC变换器9的输出端与LCL滤波电路10相连后连接至能馈***。
其中，单相AC-DC变换器2可采用两电平H桥拓扑、级联H桥拓扑或MMC拓扑等；第一DC-DC变换器4、第二DC-DC变换器5和第三DC-DC变换器6采用双向Buck-Boost变换器，并且在输出侧连接滤波电感；三相AC-DC变换器9采用两电平三桥臂H桥拓扑。
图7所示为双流制牵引供电***及其电分相(无电区)示意图，该***主要由牵引变电所、接触网、电力机车、钢轨、电分相(无电区)构成。本发明所提出的如图6所示的一种轨道交通柔性供电装置安装在双流制牵引供电***的电分相(无电区)处，其降压变压器可与AC 25kV制式的交流接触网相连，直流变换器的输出端口可与DC 1500V制式的直流接触网相连。
在22种工况中，在每个模式下选择了一种典型工况进行仿真，分别为工况3(再生制动模式)、工况4(牵引模式)、工况15(能量传输模式)，其相关波形如图8所示：
在第0～1s内为工况3，设定交流侧产生4MW的再生制动功率，直流侧产生2.39MW的再生制动功率，这部分功率优先给能馈***，其余传输给混合储能装置。其中间直流环节电压稳定在10kV，单相AC-DC变换器的功率因数接近1，混合储能装置吸收的功率为4MW，各变换器的电流波形稳定；
在第1～2s内为工况4，设定交流侧需要2.5MW的削峰功率，直流侧需要1.5MW的削峰功率，由混合储能装置产生两者的削峰功率。其中间直流环节电压稳定在10kV，单相AC-DC变换器的功率因数接近-1，混合储能装置释放的功率为4MW，各变换器的电流波形稳定，响应速度较快；
在第2～3s内为工况15，设定交流侧产生6MW的再生制动功率，直流侧牵引功率为1MW，交流侧产生的再生制动能量优先传递给直流侧利用，剩余的再生制动能量先注入能馈***，能馈***最多能吸收的功率为2.39MW，再注入混合储能装置，其吸收功率为2.61MW。其中间直流环节电压稳定在10kV，单相AC-DC变换器的功率因数接近1，混合储能装置吸收的功率为2.61MW，各变换器的电流波形稳定，响应速度较快。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (9)

1.一种轨道交通柔性供电协调控制方法，其特征在于，基于一种轨道交通柔性供电装置包括降压变压器(1)、单相AC-DC变换器(2)、直流稳压电容(3)、第一DC-DC变换器(4)、第二DC-DC变换器(5)、第三DC-DC变换器(6)、超级电容(7)、蓄电池(8)、三相AC-DC变换器(9)和LCL滤波电路(10)；所述降压变压器(1)的输入端与交流侧接触网相连，所述降压变压器(1)的输出端与单相AC-DC变换器(2)相连；所述单相AC-DC变换器(2)的输出端并列连接有直流稳压电容(3)、第一DC-DC变换器(4)、第二DC-DC变换器(5)、第三DC-DC变换器(6)和三相AC-DC变换器(9)；所述第一DC-DC变换器(4)的另一端与直流侧接触网相连；所述第二DC-DC变换器(5)的输出端与超级电容(7)相连，所述第三DC-DC变换器(6)的输出端与蓄电池(8)相连，构成混合储能单元；所述三相AC-DC变换器(9)的输出端与LCL滤波电路(10)相连后连接至能馈***；
包括步骤：
S10,分别采集交直流两侧变电所出口处负荷的电压和电流，计算得到负荷瞬时功率；
S20,根据所述负荷瞬时功率，基于***工作模式划分，判断此时***的工作模式，获得相应模式下的***工况；
S30,基于此时的***工况，获得交流侧接触网向中间直流环节传输的功率，中间直流环节向直流侧接触网传输的功率，中间直流环节向能馈***传输的功率，中间直流环节向混合储能单元传输的功率；
S40,基于步骤S30中获取的各个功率，根据各变换器的所连接的装置的电压值，计算得到各变换器的参考电流；获得交流侧接触网变换器的参考电流、直流侧接触网变换器的参考电流、混合储能单元变换器的参考电流和能馈***变换器的参考电流；
S50,基于步骤S40中得到的各参考信号，对各变换器进行控制。
2.根据权利要求1所述的一种轨道交通柔性供电协调控制方法，其特征在于，根据所述负荷瞬时功率PL-AC和PL-DC，基于***工作模式划分，判断此时***的工作模式；根据所述负荷瞬时功率PL-AC和PL-DC，基于预先为交流侧变电所设定的填谷阈值PLow-AC、削峰阈值PH-AC、预先为直流侧变电所设定的填谷阈值PLow-DC、削峰阈值PH-DC、混合储能单元的最大充放电功率PHESS-max和能馈***可吸收的最大功率PEFS-max，判断此时***工况；包括：
A：当PL-AC＜0且PL-DC＜0时，此时***处于再生制动模式，交流侧接触网的再生制动能量通过单相AC-DC变换器传递到中间直流环节；直流侧接触网的再生制动能量通过第一DC-DC变换器传递到中间直流环节；
a1)|PL-AC+PL-DC|＜PEFS-max，能馈***通过三相AC-DC变换器吸收两侧线路传递到中间直流环节的再生制动能量，作为工况1；
a2)PEFS-max＜|PL-AC+PL-DC|＜PHESS-max+PEFS-max，两侧线路的再生制动能量不能完全被能馈***吸收，则混合储能单元参与吸收该不能完全被能馈***吸收的再生制动能量，作为工况2；
a3)PHESS-max+PEFS-max＜|PL-AC+PL-DC|，混合储能单元达到最大充电功率而此时还有未被吸收的再生制动能量，则将交流侧的该未被吸收的再生制动能量反送给牵引变电所连接的电网，直流侧的该未被吸收的再生制动能量以热能形式耗散，作为工况3；
B：当PL-AC＞0且PL-DC＞0时，***处于牵引模式；
b1)当PH-AC＜PL-AC，PH-DC＜PL-DC时，混合储能单元各储能部件分别按比例为两侧削峰，作为工况4；
b2)当PH-AC＜PL-AC,PL-AC-PHESS-max＜PH-AC,PLow-DC＜PL-DC＜PH-DC时，混合储能单元将在交流侧削峰，作为工况5；
b3)当PH-AC＜PL-AC,PH-AC＜PL-AC-PHESS-max,PLow-DC＜PL-DC＜PH-DC时，混合储能单元的峰值削波能力不足，直流侧为交流侧削峰，作为工况6；
b4)当PLow-AC＜PL-AC＜PH-AC,PH-DC＜PL-DC,PL-DC-PHESS-max＜PH-DC时，混合储能单元将在直流侧削峰，作为工况7；
b5)当PLow-AC＜PL-AC＜PH-AC,PH-DC＜PL-DC,PH-DC＜PL-DC-PHESS-max时，混合储能单元的峰值削波能力不足，交流侧为交流侧削峰，作为工况8；
b6)当PLow-AC＜PL-AC＜PH-AC,PLow-DC＜PL-DC＜PH-DC时，混合储能单元不投入工作，并且两侧不交换能量，作为工况9；
b7)当PLow-AC＜PL-AC＜PH-AC,0＜PL-DC＜PLow-DC时，混合储能单元为直流侧填谷，作为工况10；
b9)当PLow-DC＜PL-DC＜PH-DC,0＜PL-AC＜PLow-AC时，混合储能单元为交流侧填谷，作为工况11；
b10)当0＜PL-AC＜PLow-AC,0＜PL-DC＜PLow-DC时，混合储能单元按比例为两侧填谷，作为工况12；
C：当PL-AC＜0且PL-DC＞0时，***处于能量传输模式；
c1)当PL-AC＜0,PL-DC-|PL-AC|＜PH-DC时，将交流侧产生的再生制动能量转移到直流侧完全利用，作为工况13；
c2)当PL-AC＜0,0＜|PL-AC|-PL-DC＜PEFS-max时，直流侧的所有能量来源于交流侧的再生制动能量，并且额外的再生制动能量由能馈***吸收，作为工况14；
c3)当PL-AC＜0,PEFS-max＜|PL-AC|-PL-DC＜PHESS-max+PEFS-max时，直流侧的所有能量来源于交流侧的再生制动能量，能馈***以最大功率吸收再生制动能量，额外的再生制动能量由混和储能装置吸收，作为工况15；
c4)当PL-AC＜0,PHESS-max+PEFS-max＜|PL-AC|-PL-DC时，直流侧的所有能量来源于交流侧的再生制动能量，能馈***和混和储能装置以最大功率吸收再生制动能量，额外的再生制动能量返回电网，作为工况16；
c5)当PL-AC＜0,PH-DC＜PL-DC-|PL-AC|时，混合储能单元为直流侧削峰，并且交流侧产生的再生制动能量也传输到直流侧进行削峰，作为工况17；
当PL-AC＞0且PL-DC＜0时，***处于能量传输模式；
c6)当PL-DC＜0,0＜PL-AC-|PL-DC|＜PH-AC时，将直流侧产生的再生制动能量转移到交流侧完全利用，作为工况18；
c7)当PL-DC＜0,0＜|PL-DC|-PL-AC＜PEFS-max时，交流侧的所有能量来源于直流侧的再生制动能量，并且额外的再生制动能量由能馈***吸收，作为工况19；
c8)当PL-DC＜0,PEFS-max＜|PL-DC|-PL-AC＜PHESS-max+PEFS-max时，交流侧的所有能量来源于直流侧的再生制动能量，能馈***以最大功率吸收再生制动能量，额外的再生制动能量由混和储能装置吸收，作为工况20；
c9)当PL-DC＜0,PHESS-max+PEFS-max＜|PL-DC|-PL-AC时，交流侧的所有能量来源于直流侧的再生制动能量，能馈***和混和储能装置以最大功率吸收再生制动能量，额外的再生制动能量以热能形式耗散，作为工况21；
c10)当PL-DC＜0,PH-AC＜PL-AC-|PL-DC|时，混合储能单元为交流侧削峰，并且直流侧产生的再生制动能量也传输到交流侧进行削峰，作为工况22。
3.根据权利要求2所述的一种轨道交通柔性供电协调控制方法，其特征在于，在步骤S30中，基于此时的***工况，交流侧接触网与中间直流环节传输的功率PAC-MidDC，中间直流环节传输与直流侧接触网的功率PMidDC-DC，中间直流环节传输与能馈***的功率PMidDC-F，中间直流环节传递与混合储能单元的功率PHESS；
将PHESS通过低通滤波器，低频分量作为中间直流环节传输与蓄电池的功率PMidDC-Bat，PHESS-PMidDC-Bat作为中间直流环节传输与超级电容的功率PMidDC-SC。
4.根据权利要求3所述的一种轨道交通柔性供电协调控制方法，其特征在于，在步骤S30中，基于此时的***工况计算各个功率值，包括：
在工况1中：
Figure FDA0003557658760000041
在工况2中：
Figure FDA0003557658760000042
在工况3中：
Figure FDA0003557658760000043
在工况4中：
Figure FDA0003557658760000044
在工况5中：
Figure FDA0003557658760000051
在工况6中：
Figure FDA0003557658760000052
在工况7中：
Figure FDA0003557658760000053
在工况8中：
Figure FDA0003557658760000054
在工况9中：
Figure FDA0003557658760000055
在工况10中：
Figure FDA0003557658760000056
在工况11中：
Figure FDA0003557658760000057
在工况12中：
Figure FDA0003557658760000061
在工况13中：
Figure FDA0003557658760000062
在工况14中：
Figure FDA0003557658760000063
在工况15中：
Figure FDA0003557658760000064
在工况16中：
Figure FDA0003557658760000065
在工况17中：
Figure FDA0003557658760000066
在工况18中：
Figure FDA0003557658760000067
在工况19中：
Figure FDA0003557658760000068
在工况20中：
Figure FDA0003557658760000071
在工况21中：
Figure FDA0003557658760000072
在工况22中：
Figure FDA0003557658760000073
5.根据权利要求4所述的一种轨道交通柔性供电协调控制方法，其特征在于，在步骤S40中，交流侧接触网变换器的参考电流为单相AC-DC变换器的参考电流为IACref，直流侧接触网变换器的参考电流为第一DC-DC变换器的参考电流为iDCref、中间直流环节变换器的参考电流包括第二DC-DC变换器的参考电流为iBATref和第三DC-DC变换器的参考电流为iSCref，能馈***侧变换器的参考电流为三相AC-DC变换器的参考电流为iFref；
单相AC-DC变换器的参考电流IACref、第一DC-DC变换器的参考电流iDCref、第二DC-DC变换器的参考电流iBATref、第三DC-DC变换器的参考电流iSCref、三相AC-DC变换器的参考电流iFref计算公式为：
Figure FDA0003557658760000074
其中，VAC为交流侧电压有效值，k1为交流侧变压器变比，VDC为直流侧电压有效值，VBAT为蓄电池电压，VSC为超级电容电压，VEFS为能馈***电压，k2为能馈***变压器变比。
6.根据权利要求2-5任一所述的一种轨道交通柔性供电协调控制方法，其特征在于，在步骤S50中，基于步骤S40中得到的各参考信号，对各变换器进行控制时：单相AC-DC变换器电压外环预测电流内环双环控制：将中间直流环节电压参考值udc-ref和实际值udc相减输入PI控制器，构成电压外环控制，再加入IACref，经预测电流控制，再经PWM调制得到控制单相AC-DC变换器的开关信号。
7.根据权利要求2-5任一所述的一种轨道交通柔性供电协调控制方法，其特征在于，在步骤S50中，基于步骤S40中得到的各参考信号，对各变换器进行控制时第一DC-DC变换器、第二DC-DC变换器、第三DC-DC变换器采用PI控制：由参考电流iDCref、iBATref、iSCref分别与直流侧电流实际值iDC、混合储能单元中蓄电池电流实际值iBAT、混合储能单元中超级电容电流实际值iSC经PI控制，再经滞环比较器，得到控制第一DC-DC变换器、第二DC-DC变换器、第三DC-DC变换器的开关信号。
8.根据权利要求2-5任一所述的一种轨道交通柔性供电协调控制方法，其特征在于，在步骤S50中，基于步骤S40中得到的各参考信号，对各变换器进行控制时：三相AC-DC变换器采用dq解耦控制：由参考电流iFref与能馈***的三相电压、三相电流实际值经派克变换、派克反变换后完成解耦控制，再经PWM调制得到控制三相AC-DC变换器的开关信号。
9.根据权利要求1所述的一种轨道交通柔性供电协调控制方法，其特征在于，单相AC-DC变换器(2)采用两电平H桥拓扑、级联H桥拓扑或MMC拓扑；第一DC-DC变换器(4)、第二DC-DC变换器(5)和第三DC-DC变换器(6)采用双向Buck-Boost变换器，并且在输出侧连接滤波电感；三相AC-DC变换器(9)采用两电平三桥臂H桥拓扑。
CN202110622325.3A 2021-06-04 2021-06-04 一种轨道交通柔性供电装置及协调控制方法 Active CN113381429B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110622325.3A CN113381429B (zh) 2021-06-04 2021-06-04 一种轨道交通柔性供电装置及协调控制方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110622325.3A CN113381429B (zh) 2021-06-04 2021-06-04 一种轨道交通柔性供电装置及协调控制方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN113381429A CN113381429A (zh) 2021-09-10
CN113381429B true CN113381429B (zh) 2022-05-20

Family

ID=77575735

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110622325.3A Active CN113381429B (zh) 2021-06-04 2021-06-04 一种轨道交通柔性供电装置及协调控制方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN113381429B (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114498706B (zh) * 2022-01-28 2023-03-24 西南交通大学 基于功率分配的城轨混合型再生能量利用***控制方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018180889A1 (ja) * 2017-03-31 2018-10-04 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 電力変換装置、電力変換システム、及び直流電源装置
CN110535192A (zh) * 2019-09-12 2019-12-03 陕西科技大学 一种基于并联网侧变换器的交直流混合微电网***及其控制方法
CN111541258A (zh) * 2020-03-03 2020-08-14 北方工业大学 交直流混合微电网***在孤岛模式下大信号稳定控制方法

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104648170B (zh) * 2015-01-27 2017-08-25 株洲南车时代电气股份有限公司 一种双流制城际车电气牵引***
CN105459839B (zh) * 2015-11-24 2017-12-05 中车唐山机车车辆有限公司 双制式受流***和方法
CN105932666A (zh) * 2016-05-18 2016-09-07 中国电力科学研究院 复杂配电网多时间尺度数模混合仿真***及其仿真方法
CN107769239B (zh) * 2017-09-11 2020-07-14 北京交通大学 一种新型的交流电力电子变压器拓扑结构
CN110768243B (zh) * 2018-07-27 2022-02-08 比亚迪股份有限公司 轨道交通供电***
CN208923831U (zh) * 2018-11-13 2019-05-31 中国铁道科学研究院集团有限公司 一种交直流混合辅助供电***
CN110535153B (zh) * 2019-04-23 2022-10-04 内蒙古电力(集团)有限责任公司内蒙古电力科学研究院分公司 混合储能***dc/ac变换器协调控制方法及装置
US11264807B2 (en) * 2019-09-30 2022-03-01 James Arnim White Renewable energy metering system
CN110829435B (zh) * 2019-10-09 2022-09-13 西南交通大学 一种电气化铁路储能式牵引供电***及其控制方法
CN110789360B (zh) * 2019-10-31 2021-06-18 湖南大学 基于模块化多电平变流器的多流制牵引传动***及方法
CN211606377U (zh) * 2020-03-10 2020-09-29 株洲中车时代电气股份有限公司 一种列车及其双流制的列车的牵引***
CN112467739B (zh) * 2020-12-15 2022-08-19 通号（长沙）轨道交通控制技术有限公司 混合式再生制动能量利用装置的城轨供电***配置方法
CN112803582B (zh) * 2021-03-23 2022-11-15 西南交通大学 一种交直流混联地铁供电***及其协调控制方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018180889A1 (ja) * 2017-03-31 2018-10-04 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 電力変換装置、電力変換システム、及び直流電源装置
CN110535192A (zh) * 2019-09-12 2019-12-03 陕西科技大学 一种基于并联网侧变换器的交直流混合微电网***及其控制方法
CN111541258A (zh) * 2020-03-03 2020-08-14 北方工业大学 交直流混合微电网***在孤岛模式下大信号稳定控制方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN113381429A (zh) 2021-09-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110829435B (zh) 一种电气化铁路储能式牵引供电***及其控制方法
CN110654241B (zh) 优化的城市轨道列车能源互联***
CN109572491B (zh) 一种电气化铁路牵引网供电构造及其控制方法
CN103311950B (zh) 城市轨道列车再生制动能量吸收利用***及方法
CN113263920B (zh) 电气化铁路车载混合式储能***及其能量管理方法
CN104527960B (zh) 船舶制动能量控制***及能量控制方法
CN102074972A (zh) 一种具有无功补偿功能的能馈式牵引供电装置及控制方法
CN110718930A (zh) 一种铁路牵引网再生制动能量利用装置
CN110649623A (zh) 一种用于铁路牵引网的能量利用***
Kaleybar et al. EV charging station integrated with electric railway system powering by train regenerative braking energy
CN114043904A (zh) 一种电气化铁路双流制牵引供电***与控制方法
CN113381429B (zh) 一种轨道交通柔性供电装置及协调控制方法
CN110071648B (zh) 一种城轨交通牵引供电***中pwm整流器的运行控制方法
CN105790317B (zh) 一种适用于多种电源供电的轨道交通车辆主电路
CN109353367A (zh) 基于飞轮储能和电阻制动的再生能量回收***及控制方法
CN112803504A (zh) 一种多功能一体化变流设备及其控制方法
CN209505511U (zh) 一种电气化铁路牵引网供电构造
Zhou et al. Research on comprehensive utilization technology of regenerative braking energy for heavy haul railway
CN114726010A (zh) 双流制牵引供电线路的再生制动能量存储装置及其控制方法
Lai et al. Power Flow Optimization and Control Strategy for Energy Router in Dual Mode Traction Power Supply System
CN217215985U (zh) 一种重载铁路多所综合再生能量利用装置
Dai et al. Analysis and Simulation of Energy Router Suitable for Metro Power Supply Network
CN204578108U (zh) 一种变流器装置及***
CN115800350B (zh) 轨道交通车辆及其再生制动能量综合利用装置、方法
CN111959530B (zh) 一种列车应急储能电源拓扑结构及其控制方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant