一種地鐵列車車載儲能裝置及其控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)控制領(lǐng)域，特別是一種地鐵列車車載儲能裝置及其控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著我國城市軌道交通建設(shè)的迅速發(fā)展，地鐵已成為城市軌道交通的主要模式，但同時也帶來不少問題。列車在制動時會向接觸網(wǎng)回饋能量，當(dāng)這部分能量不能完全被其他車輛或用電設(shè)備吸收時，會導(dǎo)致接觸網(wǎng)電壓升高，這對電站設(shè)備和車輛的運行非常不利，因此需要有裝置將剩余能量消耗掉，以維持接觸網(wǎng)電壓穩(wěn)定。以往采用吸收電阻吸收地鐵列車運行過程中的再生能量，造成大量的能源浪費，并導(dǎo)致地鐵的建設(shè)費用和運行費用增加。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，針對現(xiàn)有技術(shù)不足，提供一種地鐵列車車載儲能裝置及其控制方法。
[0004]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:一種地鐵列車車載儲能裝置，包括一端與接觸網(wǎng)、負(fù)載連接的換流模塊;所述換流模塊另一端通過LC濾波電路與蓄電池組連接;所述換流模塊與第二控制單元連接;所述第二控制單元與第一控制單元連接;所述第一控制單元與地鐵列車的整車控制單元、電池管理系統(tǒng)連接。
[0005]所述換流模塊與所述接觸網(wǎng)之間、LC濾波電路與蓄電池組之間均接有預(yù)充電電路。防止第一次上電時電流沖擊換流模塊與電網(wǎng)側(cè)之間的濾波電容、LC濾波電路的電容，提高電路可靠性。
[0006]所述LC濾波電路與蓄電池側(cè)的預(yù)充電電路之間接有過壓保護模塊。防止蓄電池過充，保護蓄電池。
[0007]所述換流模塊與電網(wǎng)側(cè)預(yù)充電電路之間接有濾波電容。抵抗電路干擾，進(jìn)一步提高電路可靠性。
[0008]所述換流模塊包括兩個并聯(lián)的橋臂和兩個換流電感，每個橋臂包括兩個串聯(lián)的開關(guān)管;第一換流電感一端接入第一橋臂的兩個開關(guān)管之間，第二換流電感一端接入第二橋臂的兩個開關(guān)管之間，第一換流電感、第二換流電感另一端均與所述LC濾波電路連接。該換流模塊結(jié)構(gòu)簡單，實現(xiàn)方便。
[0009]本發(fā)明還提供了一種上述儲能裝置的控制方法，該方法包括:
儲能裝置升壓狀態(tài)控制過程:
地鐵列車運行時，判斷電網(wǎng)側(cè)電壓是否正常，若是，則第一控制單元判斷蓄電池剩余電量是否超過70%，若是，則第一控制單元通過第二控制單元控制所述儲能裝置工作在升壓狀態(tài)，蓄電池放電，直至所述蓄電池剩余電量小于50%時，停止升壓;地鐵列車運行/停止時，判斷電網(wǎng)側(cè)電壓是否正常，若不正常，則第一控制單元通過整車控制單元判斷電網(wǎng)是否是需要在較大斷電區(qū)運行或正線緊急運行，若是，則第一控制單元通過第二控制單元控制所述儲能裝置工作在升壓狀態(tài)；
儲能裝置降壓狀態(tài)控制過程:
地鐵列車運行時，判斷電網(wǎng)側(cè)電壓是否正常，若是，則第一控制單元判斷蓄電池剩余電量是否低于45%，若是，第一控制單元通過第二控制單元控制所述儲能裝置工作在降壓狀態(tài)，蓄電池充電，直至蓄電池的容量大于55%時，停止降壓;地鐵列車制動時，第一控制單元判斷蓄電池的剩余電量是否小于98%，若是，則第一控制單元通過第二控制單元控制所述儲能裝置工作在降壓狀態(tài)，吸收車輛的制動能量;若蓄電池的剩余電量大于或等于98%，則第一控制單元通過第二控制單元控制所述儲能裝置停止降壓。
[0010]所述降壓狀態(tài)下，第二控制單元控制所述兩個橋臂的兩個上開關(guān)管交錯導(dǎo)通，當(dāng)換流模塊開關(guān)管占空比小于0.5時，所述第二控制單元控制兩個下開關(guān)管關(guān)閉;所述升壓狀態(tài)下，所述降壓狀態(tài)下，第二控制單元控制所述兩個橋臂的兩個下開關(guān)管交錯導(dǎo)通，當(dāng)換流模塊開關(guān)管占空比小于0.5時，所述第二控制單元控制兩個上開關(guān)管關(guān)閉。占空比閾值設(shè)置為0.5，使得控制更加簡單，容易實現(xiàn);開關(guān)管交錯導(dǎo)通可以提高電路的開關(guān)頻率，降低電感的體積和重量。
[0011]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明所具有的有益效果為:本發(fā)明的儲能裝置結(jié)構(gòu)簡單，控制方便，容易實現(xiàn)，通過調(diào)節(jié)開關(guān)管的占空比使電路工作在升壓狀態(tài)或降壓狀態(tài)，無能量損耗，從而解決了現(xiàn)有技術(shù)中吸收電阻造成能源浪費的問題，可以降低地鐵建設(shè)費用和運行費用。
【附圖說明】
[0012]圖1為本發(fā)明一實施例儲能裝置電路原理圖。
【具體實施方式】
[0013]如圖1所示，本發(fā)明一實施例包括一端與接觸網(wǎng)、負(fù)載連接的換流模塊;所述換流模塊另一端通過LC濾波電路與蓄電池組連接;所述換流模塊與第二控制單元連接;所述第二控制單元與第一控制單元連接;所述第一控制單元與地鐵列車的整車控制單元、電池管理系統(tǒng)BMS連接。換流模塊包括兩個并聯(lián)的橋臂，第一橋臂由開關(guān)管VT1、開關(guān)管VT2串聯(lián)而成，第二橋臂由開關(guān)管VT3、開關(guān)管VT4串聯(lián)而成，換流電感LI接入第一橋臂兩個開關(guān)管之間；換流電感L2—端接入第二橋臂兩個開關(guān)管之間;LC濾波電路包括電感L3和電容C2，換流電感LI和L2另一端接L3，開關(guān)管VT5用于蓄電池充電時的過壓保護;第一橋臂與濾波電容Cl并聯(lián)，濾波電容Cl與接觸網(wǎng)之間接有由接觸器KMl、KM2、電阻Rl連接而成的預(yù)充電電路，開關(guān)管VT5與蓄電池組之間均接有由接觸器KM3、KM4、電阻R4連接而成的預(yù)充電電路。第一控制單元判斷接觸網(wǎng)和蓄電池的工作狀態(tài)，并將該狀態(tài)反饋給第二控制單元，第二控制單元跟該反饋的狀態(tài)控制換流模塊四個開關(guān)管的通斷和占空比。
[0014]第一控制單元(邏輯控制單元)根據(jù)工況判斷雙向DC-DC電源裝置處于降壓工作狀態(tài)或者升壓工作狀態(tài)，并將該狀態(tài)發(fā)送給第二控制單元A2(功率控制單元)。
[0015]如:當(dāng)電網(wǎng)端有正常工作電壓時，第一控制單元控制雙向DC-DC裝置工作在降壓狀態(tài);當(dāng)電網(wǎng)端無正常工作電壓時，第一控制單元控制雙向DC-DC裝置工作在升壓狀態(tài)。
[0016]當(dāng)?shù)诙刂茊卧邮盏浇祲汗ぷ鳡顟B(tài):第二控制單元A2控制開關(guān)管VTl和VT3交錯導(dǎo)通，開關(guān)管占空比小于0.5時，第二