一种高铁综合能源利用系统实验平台技术方案

一种高铁综合能源利用系统实验平台，实验平台包括等效牵引供电系统、左右等效机车和背靠背变流装置。等效牵引供电系统包括牵引变压器T1、T2和自耦变压器AT1、AT2、AT3、AT4。左等效机车包括隔离变压器T5、预充电模块P3、四象限变流器C7、可调负载L2和直流电源D2。右等效机车与左等效机车结构类似。背靠背变流器装置包括隔离变压器T3和T4、预充电模块P1和P2、四象限变流器C1和C2。还包括储能装置、新能源发电装置、逆变回馈装置和控制系统。本实用新型专利技术可模拟高铁牵引供电系统再生制动能量的储能、逆变回馈利用，新能源消纳，可用于储能装置、逆变回馈装置、新能源发电装置的能量管理策略、控制方法验证，成本低廉，便于改进优化。

An experimental platform of high-speed railway comprehensive energy utilization system

【技术实现步骤摘要】
一种高铁综合能源利用系统实验平台
本技术涉及高铁
，特别是一种高铁综合能源利用系统实验平台。
技术介绍
高速铁路的动车组在制动过程中优先采用再生制动方式，产生了大量再生制动能量。据统计，从北京南到天津的动车组每天可产生的再生制动能量约为33.291MWh，每年可产生的再生制动能量高达120GWh。这部分再生制动能量中仅有小部分能量被其他牵引动车组和制动电阻消耗，其余大部分再生制动能量都通过牵引变压器返送回电网。由于电网实行返送不计的计费原则，因此再生制动能量返送回电网是无偿的。我国高铁分布广，部分铁路沿线地方电网薄弱，但可再生能源(如太阳能、风能等)丰富，地方电网支撑高铁运行负担较大，而可再生能源却无法完全消纳，弃风弃光现象严重，造成了能源的浪费。如何将可再生能源引入铁路进行消纳，减轻地方电网的供电负担也是目前面临的问题。针对高铁牵引供电系统再生制动能量利用及新能源消纳的技术方案尚未实现工程应用，因此技术方案的可靠性、安全性及有效性亟待验证。因此，建立真实、可信、适用性强的高铁牵引供电系统综合能量利用系统实验平台，不仅能对高铁牵引供电系统再生制动能量利用及新能源消纳方案的可靠性、安全性及有效性进行验证，还能作为相关高校和科研单位的教学实验平台，具有十分重要的意义。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种高铁综合能源利用系统实验平台。实现本技术目的的技术方案如下：一种高铁综合能源利用系统实验平台，包括等效牵引供电系统、左等效机车、右等效机车、背靠背变流装置、储能装置、新能源发电装置、逆变回馈装置和控制系统；所述等效牵引供电系统包括牵引变压器T1、T2和自耦变压器AT1、AT2、AT3、AT4；T1原边的两端分别连接到三相电网的A相和B相，次边的两端分别连接到左供电臂的接触线和正馈线，次边的中端连接到钢轨；T2原边的两端分别连接到三相电网的C相和B相，次边的两端分别连接到右供电臂的接触线和正馈线，次边的中端连接到钢轨；AT1和AT2的两端分别连接到左供电臂的接触线和正馈线，中端连接到钢轨；AT3和AT4的两端分别连接到右供电臂的接触线和正馈线，中端连接到钢轨；所述左等效机车包括隔离变压器T5、预充电模块P3、四象限变流器C7、可调负载L2和直流电源D2；T5的输入端连接到左供电臂，输出端通过P3连接到C7的交流侧，C7的直流侧分别通过直流断路器K9、K10连接到L2、D2；所述P3包括串联连接的交流断路器K7和预充电电阻R3，R3还并联连接交流接触器KM3；所述右等效机车包括隔离变压器T6、预充电模块P4、四象限变流器C8、可调负载L3和直流电源D3；T6的输入端连接到右供电臂，输出端通过P4连接到C8的交流侧，C8的直流侧分别通过直流断路器K11、K12连接到L3、D3；所述P4包括串联连接的交流断路器K8和预充电电阻R4，R4还并联连接交流接触器KM4；所述背靠背变流器装置包括隔离变压器T3和T4、预充电模块P1和P2、四象限变流器C1和C2；T3的输入端连接到左供电臂，输出端通过P1连接到C1的交流侧；T4的输入端连接到右供电臂，输出端通过P2连接到C2的交流侧；所述P1包括串联连接的交流断路器K1和预充电电阻R1，R1还并联连接交流接触器KM1；所述P2包括串联连接的交流断路器K2和预充电电阻R2，R2还并联连接交流接触器KM2；所述储能装置包括双向DC/DC变换器C3和储能介质S1；C3的一端通过交流断路器K3连接到C1和C2的直流侧，另一端连接到S1；还包括双向DC/DC变换器C4和储能介质S2；C4的一端通过直流断路器K4连接到C1和C2的直流侧，另一端连接到S2；所述新能源发电装置包括单向DC/DC变换器C5和新能源单元D1；C5的一端通过直流断路器K5连接到C1和C2的直流侧，另一端连接到D1；所述逆变回馈装置包括双向DC/AC变换器C6和可调负载L1；C6的一端通过直流断路器K6连接到C1和C2的直流侧，另一端连接到L1；所述控制系统分别连接到左等效机车、右等效机车、背靠背变流装置、储能装置、新能源发电装置和逆变回馈装置。进一步地，所述储能介质S1为超级电容、蓄电池和锂电池中任意一种，储能介质S2为超级电容、蓄电池和锂电池中任意一种。进一步地，所述新能源单元D1为光伏或燃料电池。进一步地，还包括监控系统；所述监控系统分别连接到控制系统、左等效机车、右等效机车、背靠背变流装置、储能装置、新能源发电装置和逆变回馈装置。进一步地，还包括保护系统；所述保护系统分别连接到控制系统、左等效机车、右等效机车、背靠背变流装置、储能装置、新能源发电装置和逆变回馈装置。本技术的有益效果在于，用于模拟高铁牵引供电系统再生制动能量的储能、逆变回馈利用及新能源消纳装置的运行，为高铁牵引供电再生制动能量利用及新能源消纳装置的工程应用提供技术支持。附图说明图1为实验平台的结构示意图。具体实施方式下面根据附图对本技术作进一步详细说明。如图1所示，一种高铁综合能源利用系统实验平台，包括等效牵引供电系统、等效机车、背靠背变流装置、储能装置、新能源发电装置、逆变回馈装置、控制系统、监控系统和保护系统。等效牵引供电系统由牵引变压器T1、T2，自耦变压器AT1、AT2、AT3、AT4组成；牵引变压器T1、T2原边与三相电网电气连接，次边与自耦变压器AT1、AT2、AT3、AT4电气连接；自耦变压器AT1、AT2跟等效牵引供电系统的左供电臂电气连接；自耦变压器AT3、AT4跟等效牵引供电系统的右供电臂电气连接。等效机车由隔离变压器T5、T6，预充电模块P3、P4，四象限变流器C7、C8，可调负载L2、L3，直流电源D2、D3组成；隔离变压器T5、T6原边分别与牵引变压器T1、T2次边的接触线和钢轨电气连接，次边分别与预充电模块P3、P4电气连接；预充电模块P3，P4分别由交流断路器K7、交流接触器KM3、预充电电阻R3和断路器K8、交流接触器KM4、预充电电阻R4组成；预充电模块P3，P4分别与四象限变流器C7、C8交流侧电气连接；四象限变流器C7直流侧通过直流断路器K9、K10分别连接可调负载L2和直流电源D2；四象限变流器C8直流侧通过直流断路器K11、K12分别连接可调负载L3和直流电源D3。背靠背变流装置由隔离变压器T3、T4，预充电模块P1、P2，四象限变流器C1、C2组成；隔离变压器T3、T4原边分别与牵引变压器T1、T2次边的接触线和钢轨电气连接，次边分别与预充电模块P1、P2电气连接；预充电模块P1，P2分别由交流断路器K1、交流接触器KM1、预充电电阻R1和断路器K2、交流接触器KM2、预充电电阻R2组成；预充电模块P1，P2分别与四象限变流器C1、C2交流侧电气连接；四象限变流器C1、C2直流侧电气连接组成背靠背结构。储能装置由直流断路器K3、K4，双向DC/DC变换器C3、C4，储能介质S1、S2组成；直流断路器K3本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高铁综合能源利用系统实验平台，其特征在于，包括等效牵引供电系统、左等效机车、右等效机车、背靠背变流器装置、储能装置、新能源发电装置、逆变回馈装置和控制系统；/n所述等效牵引供电系统包括牵引变压器T1、T2和自耦变压器AT1、AT2、AT3、AT4；/nT1原边的两端分别连接到三相电网的A相和B相，次边的两端分别连接到左供电臂的接触线和正馈线，次边的中端连接到钢轨；T2原边的两端分别连接到三相电网的C相和B相，次边的两端分别连接到右供电臂的接触线和正馈线，次边的中端连接到钢轨；AT1和AT2的两端分别连接到左供电臂的接触线和正馈线，中端连接到钢轨；AT3和AT4的两端分别连接到右供电臂的接触线和正馈线，中端连接到钢轨；/n所述左等效机车包括隔离变压器T5、预充电模块P3、四象限变流器C7、可调负载L2和直流电源D2；T5的输入端连接到左供电臂，输出端通过P3连接到C7的交流侧，C7的直流侧分别通过直流断路器K9、K10连接到L2、D2；所述P3包括串联连接的交流断路器K7和预充电电阻R3，R3还并联连接交流接触器KM3；/n所述右等效机车包括隔离变压器T6、预充电模块P4、四象限变流器C8、可调负载L3和直流电源D3；T6的输入端连接到右供电臂，输出端通过P4连接到C8的交流侧，C8的直流侧分别通过直流断路器K11、K12连接到L3、D3；所述P4包括串联连接的交流断路器K8和预充电电阻R4，R4还并联连接交流接触器KM4；/n所述背靠背变流器装置包括隔离变压器T3和T4、预充电模块P1和P2、四象限变流器C1和C2；T3的输入端连接到左供电臂，输出端通过P1连接到C1的交流侧；T4的输入端连接到右供电臂，输出端通过P2连接到C2的交流侧；所述P1包括串联连接的交流断路器K1和预充电电阻R1，R1还并联连接交流接触器KM1；所述P2包括串联连接的交流断路器K2和预充电电阻R2，R2还并联连接交流接触器KM2；/n所述储能装置包括双向DC/DC变换器C3和储能介质S1；C3的一端通过交流断路器K3连接到C1和C2的直流侧，另一端连接到S1；还包括双向DC/DC变换器C4和储能介质S2；C4的一端通过直流断路器K4连接到C1和C2的直流侧，另一端连接到S2；/n所述新能源发电装置包括单向DC/DC变换器C5和新能源单元D1；C5的一端通过直流断路器K5连接到C1和C2的直流侧，另一端连接到D1；/n所述逆变回馈装置包括双向DC/AC变换器C6和可调负载L1；C6的一端通过直流断路器K6连接到C1和C2的直流侧，另一端连接到L1；/n所述控制系统分别连接到左等效机车、右等效机车、背靠背变流器装置、储能装置、新能源发电装置和逆变回馈装置。/n...

【技术特征摘要】
1.一种高铁综合能源利用系统实验平台，其特征在于，包括等效牵引供电系统、左等效机车、右等效机车、背靠背变流器装置、储能装置、新能源发电装置、逆变回馈装置和控制系统；
所述等效牵引供电系统包括牵引变压器T1、T2和自耦变压器AT1、AT2、AT3、AT4；
T1原边的两端分别连接到三相电网的A相和B相，次边的两端分别连接到左供电臂的接触线和正馈线，次边的中端连接到钢轨；T2原边的两端分别连接到三相电网的C相和B相，次边的两端分别连接到右供电臂的接触线和正馈线，次边的中端连接到钢轨；AT1和AT2的两端分别连接到左供电臂的接触线和正馈线，中端连接到钢轨；AT3和AT4的两端分别连接到右供电臂的接触线和正馈线，中端连接到钢轨；
所述左等效机车包括隔离变压器T5、预充电模块P3、四象限变流器C7、可调负载L2和直流电源D2；T5的输入端连接到左供电臂，输出端通过P3连接到C7的交流侧，C7的直流侧分别通过直流断路器K9、K10连接到L2、D2；所述P3包括串联连接的交流断路器K7和预充电电阻R3，R3还并联连接交流接触器KM3；
所述右等效机车包括隔离变压器T6、预充电模块P4、四象限变流器C8、可调负载L3和直流电源D3；T6的输入端连接到右供电臂，输出端通过P4连接到C8的交流侧，C8的直流侧分别通过直流断路器K11、K12连接到L3、D3；所述P4包括串联连接的交流断路器K8和预充电电阻R4，R4还并联连接交流接触器KM4；
所述背靠背变流器装置包括隔离变压器T3和T4、预充电模块P1和P2、四象限变流器C1和C2；T3的输入端连接到左供电臂，输出端通过P1连接到C1的交流侧；T4的输入端连接到右供电臂，输出端通过P2连接到C2的交流侧；所述P1包括串联连接的交流断路器K1和预充电电阻R...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡海涛，陈俊宇，葛银波，何正友，
申请(专利权)人：西南交通大学，
类型：新型
国别省市：四川;51