軌道交通再生制動能量綜合回收利用裝置的制作方法
本實用新型涉及一種軌道交通再生制動能量綜合回收利用裝置，屬于軌道交通系統節能技術領域。
背景技術：
軌道交通領域列車的制動能量約占列車運行牽引能量的20%～50%。制動能量中除部分被鄰車吸收外，早期采用制動電阻吸收剩余再生制動能量，這樣便將能量白白浪費掉，并且電阻耗能產生的溫升將會提高隧道溫度，增加地鐵內環控系統的負荷，目前中壓逆變產品技術趨于成熟穩定，國內多條地鐵線路正在掛網應用。中壓逆變產品將列車產生的再生制動能量重新逆變回饋到交流電網，供線路上其它負荷使用，該方案節能，但是，回收的能量未必被地鐵系統全部吸收利用，未能體現出直接的經濟效益，并且在將來隨著中壓逆變產品的更大規模應用，由電子調制方式產生的電壓信號將會含有更多的諧波成分，對電網的穩定運行產生不利的影響。飛輪儲能裝置具備大功率的能量存儲與釋放能力，充放電次數高達千萬次，使用壽命長，能夠將捕獲的列車再生制動能量直接用于驅動列車運行，節能效果明顯，但是單臺飛輪儲能系統的儲能容量相對較低，目前逆變回饋裝置價格相對較低，但逆變回饋裝置單獨大量使用，會對電網的電能質量產生干擾。
CN201310179540公開了一種城市軌道列車再生制動能量吸收利用系統及方法，其儲能單元和逆變裝置的動作邏輯僅依據直流母線電壓值的高低變化，但在實際的地鐵牽引系統運行中，直流母線電壓的高低變化由兩種因素構成，1交流側供電網的電壓波動，2列車的起制動。對于僅由交流側供電網的電壓波動，經過不可控整流二極管后產生的波動性直流母線電壓，由于并非為列車起制動引起的直流母線電壓波動，不應對地鐵牽引網內能量進行吸收和釋放，為避免能量的浪費，儲能單元和逆變裝置不應當產生動作。因此，僅根據直流母線電壓的高低確定儲能單元和逆變裝置的動作邏輯，無法實現正確的動作邏輯。
技術實現要素：
本實用新型旨在解決上述問題，而提供一種軌道交通再生制動能量綜合回收利用裝置，通過檢測交流側供電網的電壓和直流母線牽引網電壓，確定地鐵牽引網直流母線電壓波動的原因，由儲能單元和逆變裝置做出正確的動作邏輯，達到節能和穩定牽引網母線電壓的目的。
本實用新型解決其技術問題采用的技術方案是：
一種軌道交通再生制動能量綜合回收利用裝置，包括10/35KV交流供電網、750VDC/1500VDC牽引網直流母線、儲能單元、逆變器，10/35KV交流供電網通過牽引變壓器、二極管整流器與750VDC/1500VDC牽引網直流母線電連接；
還包括一個邏輯控制單元；
750VDC/1500VDC牽引網直流母線與邏輯控制單元之間設置直流電壓檢測模塊，直流電壓檢測模塊檢測750VDC/1500VDC牽引網直流母線電壓值，將其變送為0～5VDC電壓信號U1傳送至邏輯控制單元；
10/35KV交流供電網與邏輯控制單元之間設置交流電壓檢測模塊，交流電壓檢測模塊采集10KV/35KV交流供電網電壓值，并根據不可控二極管整流電路的整流比例系數得到牽引網直流母線的空載電壓值，而后將其變送為0～5VDC電壓信號U2傳送至邏輯控制單元；
儲能單元為飛輪儲能系統，飛輪儲能系統通過其驅動柜控制單元接入750VDC/1500VDC牽引網直流母線，驅動柜控制單元接收邏輯控制單元傳送的偏差直流電壓U，U=U1-U2；驅動柜控制單元根據U值大小以及自身SOC值狀態作出決策，向飛輪儲能系統的飛輪和接入750VDC/1500VDC牽引網直流母線的逆變器發出不同的控制指令；
逆變器的輸出一路至低壓交流供電網，另一路通過并網開關、升壓變壓器至10/35KV交流供電網。
采用上述技術方案的本實用新型，與現有技術相比，其有益效果是：
利用飛輪儲能系統的充放電特性實現列車再生制動能量在地鐵列車內部的回收再利用，相較于逆變回饋裝置將能量回饋至交流供電電網的方式，節能明顯，避免大量使用逆變回饋裝置后造成電網電能質量的下降，同時又結合飛輪儲能系統無限容量持續工作的特性，吸收飛輪儲能系統滿電后無法吸收的部分能量，避免軌道交通列車再生自動失效，同時降低整個項目的成本。
附圖說明
圖1是本實用新型實施例的結構示意圖；
圖2為飛輪儲能系統的充放電控制示意圖；
圖3為工作流程圖。
具體實施方式
下面結合附圖，通過實施例對本實用新型做進一步說明。
參見圖1，一種軌道交通再生制動能量綜合回收利用裝置，由10/35KV交流供電網、交流電壓檢測模塊、750VDC/1500VDC牽引網直流母線、直流電壓檢測模塊、牽引變壓器、二極管整流器、邏輯控制單元、飛輪儲能系統、逆變器、并網開關、升壓變壓器、低壓交流供電網組成，10/35KV交流供電網通過牽引變壓器、二極管整流器與750VDC/1500VDC牽引網直流母線電連接，為牽引網直流母線提供能量。
750VDC/1500VDC牽引網直流母線與邏輯控制單元之間設置直流電壓檢測模塊，直流電壓檢測模塊檢測750VDC/1500VDC牽引網直流母線電壓值，將其變送為0～5VDC電壓信號U1傳送至邏輯控制單元。
10/35KV交流供電網與邏輯控制單元之間設置交流電壓檢測模塊，交流電壓檢測模塊采集10KV/35KV交流供電網電壓值，并根據不可控二極管整流電路的整流比例系數得到牽引網直流母線的空載電壓值，而后將其變送為0～5VDC電壓信號U2傳送至邏輯控制單元。
飛輪儲能系統型號為GTR200，其為機電一體化產品，包括飛輪部分、驅動柜控制單元，飛輪部分為純機械式儲能，與永磁同步電動/發電機轉子合為一體；飛輪儲能系統通過其驅動柜控制單元接入750VDC/1500VDC牽引網直流母線，驅動柜控制單元接收邏輯控制單元傳送的偏差直流電壓U，U=U1-U2；驅動柜控制單元根據U值大小以及自身SOC值狀態作出決策，向飛輪和逆變器發出不同的控制指令。
逆變器接入750VDC/1500VDC牽引網直流母線，逆變器的輸出一路至低壓交流供電網，另一路通過并網開關、升壓變壓器至10/35KV交流供電網。
參見圖2、圖3，上述裝置的工作流程是：
采用直流電壓檢測模塊檢測地鐵牽引網直流母線電壓值，將其變送為0～5VDC信號值，采用交流電壓檢測模塊采集交流供電電網電壓值，并按比例系數變換為平均直流電壓值，而后將其變送為0～5VDC信號值；利用地鐵牽引網直流母線電壓減去平均直流電壓，得到的差值定義為偏差直流電壓U。
飛輪儲能系統根據750VDC/1500VDC牽引網直流母線電壓值的高低與自身SOC 值狀態，做出向750VDC/1500VDC牽引網直流母線提供或吸收電能的動作，有三種工作模式：充電模式；維持模式；放電模式。
當偏差直流電壓U位于[-Ua，Ua]區間內，飛輪儲能系統處于維持操作模式，以1%功率充放電使飛輪維持在SOC=0.5的狀態，逆變回饋裝置不工作。
當偏差直流電壓U位于[-Ua，-Ub]區間內，地鐵列車處于加速啟動狀態，飛輪儲能系統執行放電操作模式，且放電功率隨偏差直流電壓U的增大而增大，當U位于[-Ub，-Uc]時，隨著偏差直流電壓U的增大，放電功率以100%功率輸出，放電過程持續至飛輪儲能系統的SOC值為0，逆變回饋裝置不工作。
當偏差直流電壓U位于[Ua，Ub]區間內，地鐵列車處于減速制動狀態，若飛輪儲能系統SOC<1，飛輪儲能系統處于充電操作模式，且充電功率隨偏差直流電壓U的增大而增大，當U位于[Ub，Uc]時，隨著偏差直流電壓U的增大，充電功率以100%功率輸出，在此期間不斷監測飛輪儲能系統的SOC值，當SOC=1時，若偏差直流電壓U仍位于[Ua，Uc]區間內，則啟動逆變器，若逆變器回饋功率相對較小，則回饋至低壓交流供電網，若逆變器回饋功率相對較大，則通過并網開關，升壓變壓器回饋至10KV/35KV交流供電網，將多余的再生制動能量逆變至交流供電電網。
上述實施例僅僅是對本實用新型作舉例說明。本實用新型所屬技術領域的技術人員可以對所描述的具體實施例做各種各樣的修改或補充或采用類似的方式替代，但并不會偏離本實用新型的精神或者超越所附權利要求書所定義的范圍。
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