一种超级电容轨道交通能馈装置的能量管理系统及方法与流程

技术特征：
1.一种超级电容轨道交通能馈装置的能量管理系统，其特征在于，包括多套储能式超级电容能馈装置；每套储能式超级电容能馈装置包括超级电容模组和能馈装置；所述能馈装置包括dc/dc电路及控制器，所述dc/dc电路高压侧连接至直流牵引网，低压侧连接至超级电容模组；所述控制器控制超级电容能馈装置的工作状态：当且仅当直流牵引网直流母线电压大于等于直流牵引网充电动作电压，且超级电容模组电压小于超级电容充电电压限制值时，超级电容能馈装置工作于充电状态；当且仅当直流牵引网直流母线电压小于等于直流牵引网放电动作电压，且超级电容模组电压大于超级电容放电电压限制值时，超级电容能馈装置工作于放电状态；除充电状态、放电状态外，超级电容能馈装置均工作于待机状态。2.根据权利要求1所述的超级电容轨道交通能馈装置的能量管理系统，其特征在于，所述控制器规定一段行车时间为一个迭代学习的时间区间t，第m个具体的迭代学习区间为t
m
表示；在一个学习区间t内划分为n个行车时间段，则某迭代学习的时间区间内的某行车时间段t
m,n
，每个行车时间段t
m,n
内调整超级电容能馈装置的状态。3.一种权利要求1所述的超级电容轨道交通能馈装置的能量管理系统进行能量管理的方法，其特征在于，包括：(1)规定一段行车时间为一个迭代学习的时间区间t，第m个具体的迭代学习区间为t
m
表示；在一个学习区间t内划分为n个行车时间段，则某迭代学习的时间区间内的某行车时间段t
m,n
；(2)列车进站时电制动引起牵引网电压u
bus
升高，达到系统回馈充电电压限值u
charge
时触发储能式超级电容能馈装置吸收电能，超级电容充电至充电上限u
charge
‑
limit
或u
bus
≤u
charge
时停止，出站时加速引起牵引网电压u
bus
降低，达到系统牵引放电电压限值u
discharge
时触发超级电容能馈装置释放电能，超级电容放电至放电下限u
discharge
‑
limit
停止；其中u
discharge
＜u
charge
，u
discharge
‑
limit
＜u
charge
‑
limit
；(3)单次回馈充电完成后，如果列车未由直流牵引网吸取能量则为工况一入步骤(4)，如果列车由直流牵引网吸取能量则为工况二进入步骤(7)；(4)t
m,n
内的列车进本站回馈充电的次数x为1则进入步骤(5)，否则进入步骤(6)；(5)令单次回馈充电完成后的超级电容电压值u
charge
‑
m,n
，电容的最大允许充电电压为u
charge
‑
limit
，按下式计算该行车时间段超级电容剩余可充电压u
charge
‑
limit
‑
m,n
：u
charge
‑
limit
‑
m,n
＝u
charge
‑
limit
‑
u
charge
‑
m,n
显然u
charge
‑
limit
‑
m,n
≥0恒成立，若u
charge
‑
limit
‑
m,n
＝0，则说明超级电容完全充满，不需要改变u
discharge
‑
limit
′
，下个的迭代学习区间t
m 1,n
保持超级电容放电电压限制值u
discharge
‑
limit
′
数值不变；u
charge
‑
limit
‑
m,n
＞0，则表示未充满，则提高下个的迭代学习区间t
m 1,n
超级电容放电电压限制值u
discharge
‑
limit
'，以提高充电过程中的平均功率，返回步骤(2)等待下次直流母线电压波动；(6)令单次回馈充电完成后的超级电容电压值u
charge
‑
m,n,x
，电容的最大允许充电电压为u
charge
‑
limit
‑
x
，按下式计算该行车时间段平均超级电容剩余可充电压
显然恒成立，若则说明超级电容完全充满，不需要改变u
discharge
‑
limit
'，下个的迭代学习区间t
m 1,n
保持超级电容放电电压限制值u
discharge
‑
limit
′
数值不变；则表示未充满，提高下个的迭代学习区间t
m 1,n
超级电容放电电压限制值u
discharge
‑
limit
'；返回步骤(2)等待下次直流母线电压波动；(7)每次的列车进站必然对应列车出站，列车出站造成直流母线电压下降时，直流牵引网电压降出现下降，当电压达到u
discharge
时，超级电容能馈系统会进入放电运行，令超级电容的放电终止值等于该t
m
内的放电下限值u
discharge
‑
limit
′
，将超级电容电能放电至放电下限时转待机，转入步骤(2)。4.根据权利要求3所述的进行能量管理的方法，其特征在于，步骤(3)中判断为工况一或工况二，包括：比较充电完成后的超级电容本次充电的电压值δu，δu＝u
charge
‑
m,n
‑
u
charge
‑
limit
与最低速空载列车进站回馈充电完成后的超级电容电压值δu0，若δu≥δu0判断为列车进本站回馈，标记为工况一；若δu＜δu0，判断为列车进邻站或同时有列车出站导致直流牵引网电压升高回馈充电，记为工况二。5.根据权利要求3所述的进行能量管理的方法，其特征在于，步骤(5)中提高下个的迭代学习区间t
m 1,n
超级电容放电电压限制值u
discharge
‑
limit
'包括：行车时间段t
m 1,n
内超级电容放电电压限制值为：u
discharge
‑
limit
'＝u
discharge
‑
limit
‑
k
discharge
‑
limit
*(u
bus
‑
m，n
‑
u
charge
)其中k
discharge
‑
limit
为调节系数，u
bus
‑
m，n
为列车进站时直流牵引网电压最高值。6.根据权利要求3所述的进行能量管理的方法，其特征在于，步骤(6)中提高下个的迭代学习区间t
m 1,n
超级电容放电电压限制值u
discharge
‑
limit
'包括：行车时间段t
m 1,n
内超级电容放电电压限制值为：u
discharge
‑
limit
'＝u
discharge
‑
limit
‑
k
discharge
‑
limit
*(u
bus
‑
m，n
‑
u
charge
)其中k
discharge
‑
limit
为调节系数，u
bus
‑
m，n
为列车进站时直流牵引网电压最高值。

技术总结
本发明涉及一种超级电容轨道交通能馈装置的能量管理系统及方法，应用于储能型轨道交通超级电容能馈装置，由不同站点的超级电容能馈装置控制器自主时时评估超级电容容量利用情况，针对超级电容能馈装置的超级电容工作区间进行在线迭代优化，实现超级电容能馈系统储能容量的最大化利用，从而提高工程上同规格储能型能馈系统在不同站点的容量利用情况，使列车制动能量最大程度的实现本站吸收，减小线路损耗。损耗。损耗。


技术研发人员：刘刚 孙健 范书豪 许恩泽 李二帅 黄小有 赵小虎 郑帅
受保护的技术使用者：许继电气股份有限公司
技术研发日：2021.08.02
技术公布日：2021/11/14