【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及交通运输，特别是一种高海拔地铁储能与融冰功能一体化的装置及其控制方法。
技术介绍
1、地铁列车在轨道上运行是通过在轨旁布设的第三轨或顶部直流接触网上接受电能来实现，它具有起动和制动频繁的特点，列车的制动会产生再生电能，如果不对这些制动再生电能进行有效利用或储存，不仅会造成能源浪费，还会造成直流接触网的电压波动，影响列车的正常取电。另外，作为高海拔地区运行的地铁还具有自身独特的特点：温度变化大、降水量大、气压低、风多、风大，高海拔地区的风力大，这是由于气压差异造成的，高海拔气压低，高压区周围的空气会向低压区流动形成风，同时，风也会受到地形和地貌的影响，在山顶和山脊上，风力较大，所以高海拔地区的地铁线路还有优质的风力能源可以加以利用。
2、另一方面，在高海拔地区地铁直流接触网供电方式中，由于气温、空气湿度和风速的共同作用，直流接触网将会产生覆冰现象，直流接触网覆冰会导致受电弓无法正常取流，甚至引起导线舞动断裂和导致受电弓损坏，供电中断将严重影响列车正常运营。因此，实现接触网的高效融冰，已成为保障高海拔地区地铁在恶劣环境中安全、可靠供电的重点。
3、现有技术中，主要是通过融冰车或利用交流市电整流后对直流接触网的覆冰进行消融，利用融冰车融冰效率低，而单纯利用交流市电整流会消耗额外的电能，且无法有效利用再生制动电能和风能，既不节能也不环保。
技术实现思路
1、针对
技术介绍
的问题，本专利技术提供一种高海拔地铁储能与融冰功能一体化的装置，以及针对上述装置的控
2、为实现本专利技术的目的，本专利技术提供了一种高海拔地铁储能与融冰功能一体化的装置，其创新点在于：所述装置包括中央控制模块、电流监测单元和2个供储能模块，2个供储能模块分别设置在2个相邻的牵引变电站内；电流检测单元和2个供储能模块均与中央控制模块连接；2个供储能模块包括第一供储能模块和第二供储能模块；
3、电流监测单元用于监测直流牵引网的电流值；
4、单个供储能模块包括储能单元、双向变流器和变压器；所述储能单元包括风力发电装置和2个飞轮储能装置，所述风力发电装置的电输出端设置有用于交直流电转换的整流器，整流器与2个飞轮储能装置之间通过第一开关连接，所述第一开关能控制整流器与2个飞轮储能装置之间的选通；所述双向变流器的一端通过变压器与交流供电网连接，所述双向变流器的另一端通过第二开关与用于列车运行取电的直流牵引网连接，将第二开关与直流牵引网之间的输电线记为供电段，2个所述飞轮储能装置分别通过一个第三开关与所述供电段并联；所述第二开关常闭，所述第三开关常开；
5、所述飞轮储能装置的工作模式包括储能模式和放电模式；当飞轮储能装置处于所述储能模式时，飞轮储能装置能存储风力发电装置产生的电能或列车制动产生的再生电能；当飞轮储能装置处于所述放电模式时，飞轮储能装置能为直流牵引网提供电能；所述飞轮储能装置内设置有电量监测单元，所述电量监测单元能监测飞轮储能装置的储电量；
6、所述双向变流器的工作模式包括整流模式和逆变模式，双向变流器能在所述整流模式时，将交流供电网的交流电整流为直流电传输给直流牵引网；双向变流器还能在所述逆变模式时，将直流牵引网上列车制动产生的再生直流电转换为交流电回馈到交流供电网；
7、所述中央控制模块能控制第一开关的选通，还能控制第二开关和第三开关的断开或闭合；中央控制模块还能控制飞轮储能装置和双向变流器二者工作模式的切换；中央控制模块还能通过电流监测单元获取直流牵引网的电流值；中央控制模块还能通过电量检测单元获取飞轮储能装置的储电量；中央控制模块还能对各个飞轮储能装置的储电量进行比较和逻辑判断；中央控制模块存储有常规融冰电压、快速融冰电压和最小融冰电流三者的设定值。
8、进一步地，所述飞轮储能装置包括依次连接的双向dc/ac变换器、永磁同步电机和飞轮；所述双向dc/ac能在所述储能模式下将直流电转换为交流电传输给永磁同步电机使用，双向dc/ac还能在所述放电模式下将永磁同步电机传输的交流电转换为直流电输出；永磁同步电机能在所述储能模式下驱动飞轮储能，永磁同步电机还能在所述放电模式下将飞轮的动能转化为电能输出。
9、本专利技术还提供一种针对上述装置的控制方法，其创新点在于：所述控制方法包括：储能模式控制和融冰模式控制；所述储能模式控制包括调度运行时间内储能控制和调度运行时间外储能控制；所述融冰模式控制包括紧急融冰模式控制和常规融冰模式控制；
10、所述调度运行时间内储能控制包括：
11、当运行列车制动产生再生电能且需要储能时，中央控制模块对2个供储能模块均按以下方式进行控制；
12、对于单个供储能模块来说：
13、一)中央控制模块控制第二开关断开；
14、二)中央控制模块从2个电量监测单元获取2个飞轮储能装置的储电量，然后对2个飞轮储能装置的储电量进行比较，将储电量较大的飞轮储能装置记为第一飞轮储能装置，将储电量较小的飞轮储能装置记为第二飞轮储能装置；
15、三)中央控制模块控制第一开关使整流器与第一飞轮储能装置选通，同时使整流器与第二飞轮储能装置断开；然后中央控制模块控制与第二飞轮储能装置连接的第三开关闭合；
16、四)如果列车制动产生的再生电能被2个供储能模块对应的2个第二飞轮储能装置全部吸收，则程序结束；如果2个供储能模块对应的2个第二飞轮储能装置的储电量均满载，且仍有部分列车制动产生的再生电能未被吸收，进入步骤五)；
17、五)中央控制模块控制双向变流器的工作模式切换为逆变模式，同时中央控制模块控制第二开关闭合，同时中央控制模块控制第三开关断开；
18、六)当列车制动产生的再生电能被完全吸收后，中央控制模块控制双向变流器切换为整流模式；
19、所述调度运行时间外储能控制包括：
20、中央控制模块对2个供储能模块均按以下方式进行控制；
21、对于单个供储能模块来说：
22、1)中央控制模块从电量监测单元获取2个飞轮储能装置的储电量，然后对2个飞轮储能装置的储电量进行比较，将储电量较大的飞轮储能装置记为第三飞轮储能装置，将储电量较小的飞轮储能装置记为第四飞轮储能装置；
23、2)中央控制模块控制第一开关使整流器与第四飞轮储能装置选通，同时使整流器与第三飞轮储能装置断开；
24、3)当第四飞轮储能装置的储电量满载后，中央控制模块控制第一开关使整流器与第四飞轮储能装置断开，同时使整流器与第三飞轮储能装置选通；
25、所述紧急融冰模式控制包括：
26、当2个牵引变电站之间的直流牵引网覆冰情况达到设定的严重级别，需要紧急融冰时：
27、中央控制模块控制其中一个供储能模块的双向变流器工作于整流模式并提高该双向变流器的电压到快速本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种高海拔地铁储能与融冰功能一体化的装置，其特征在于：所述装置包括中央控制模块、电流监测单元和2个供储能模块，2个供储能模块分别设置在2个相邻的牵引变电站内；电流检测单元和2个供储能模块均与中央控制模块连接；2个供储能模块包括第一供储能模块和第二供储能模块；
2.如权利要求1所述的高海拔地铁储能与融冰功能一体化的装置，其特征在于：所述飞轮储能装置包括依次连接的双向DC/AC变换器、永磁同步电机和飞轮；所述双向DC/AC能在所述储能模式下将直流电转换为交流电传输给永磁同步电机使用，双向DC/AC还能在所述放电模式下将永磁同步电机传输的交流电转换为直流电输出；永磁同步电机能在所述储能模式下驱动飞轮储能，永磁同步电机还能在所述放电模式下将飞轮的动能转化为电能输出。
3.一种高海拔地铁储能与融冰功能一体化的控制方法，其特征在于：所涉及的硬件包括中央控制模块、电流监测单元和2个供储能模块，2个供储能模块分别设置在2个相邻的牵引变电站内；电流检测单元和2个供储能模块均与中央控制模块连接；2个供储能模块包括第一供储能模块和第二供储能模块；
4.如权利要求
...【技术特征摘要】
1.一种高海拔地铁储能与融冰功能一体化的装置，其特征在于：所述装置包括中央控制模块、电流监测单元和2个供储能模块，2个供储能模块分别设置在2个相邻的牵引变电站内；电流检测单元和2个供储能模块均与中央控制模块连接；2个供储能模块包括第一供储能模块和第二供储能模块；
2.如权利要求1所述的高海拔地铁储能与融冰功能一体化的装置，其特征在于：所述飞轮储能装置包括依次连接的双向dc/ac变换器、永磁同步电机和飞轮；所述双向dc/ac能在所述储能模式下将直流电转换为交流电传输给永磁同步电机使用，双向dc/ac还能在所述放电模式下将永磁同步电...
【专利技术属性】
技术研发人员：徐凯，张长元，任其广，刘传铎，贺德强，黄德青，杨建喜，蓝章礼，吴仕勋，谭伟，
申请(专利权)人：重庆交通大学，
类型：发明
国别省市：
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