分散接入柔性牵引变压器的新能源储能系统及控制方法

1.本发明涉及电气化铁路牵引供电技术领域，具体涉及一种分散接入柔性牵引变压器的新能源储能系统及控制方法。


背景技术：

2.近年来，以光伏、风电等为代表的可再生能源发电备受关注，以新能源为主体的新型电力系统时代已经开启。将新能源接入电气化铁路，既可以就近消纳新能源，也符合我国节能减排的基本国策与绿色铁路的发展要求，具有较高的经济效益。
3.目前国内外对新能源接入电气化铁路的研究主要集中在车站用电与信号、通信等低压系统供电，对接入牵引供电系统的研究较少。新能源发电接入牵引供电系统，会涉及到复杂的连接结构和控制方法。现有技术中提供了一种同相牵引供电与异地发电并网系统，但并未考虑多种新能源并存的情况，也未涉及如何将多种新能源接入牵引供电系统；另现存一种接入牵引变电所的分布式发电系统及控制方法，该方法通过在铁路沿线走廊设置新能源汇流电力电缆，再接入牵引变电所牵引母线，但该方式存在汇流电缆消耗大、接入点多导致潮流分布复杂等问题，且新能源波动与间歇性会通过牵引母线直接影响牵引网稳定，加重车网谐振。
4.有学者提出将新能源通过变换为27.5kv单相交流电直接接入牵引网，该方式新能源利用率高，但光伏波动会直接干扰牵引网；或将新能源逆变为三相交流接入铁路专用三相电网，该方式新能源利用率低且接入高压侧技术难度与建设成本较高；或将新能源逆变为三相交流再通过铁路用三相-两相(异相)变压器接入两条供电臂，也有将新能源通过背靠背变换器输出给两条供电臂网侧变压器，该两种方式均能有效接入新能源，但无法避免光伏波动对牵引网的干扰，增加的变压器容量利用率较低，且存在不同程度的弃光。
5.如何高效将新能源接入牵引供电系统，满足新能源就近消纳，减少“弃风、弃光”现象，有效抑制光伏波动与间歇性对牵引网影响，提高新能源利用率与稳定性是当前新能源接入牵引供电系统研究的热点。


技术实现要素：

6.针对现有技术中的上述不足，以解决接入容量比较大的多种新能源，可稳定高效接入牵引供电系统，并协调控制提高新能源与再生制动能量的利用率，本发明提供了一种分散接入柔性牵引变压器的新能源储能系统及控制方法。
7.为了达到上述发明目的，本发明采用的技术方案为：
8.一方面，一种分散接入柔性牵引变压器的新能源储能系统，包括：
9.柔性牵引变压器、隔离型dc/dc变换器、直流母线、新能源储能装置；
10.所述柔性牵引变压器与隔离型dc/dc变换器连接，用于接收隔离型dc/dc变换器能量；
11.所述隔离型dc/dc变换器分别与柔性牵引变压器、直流母线连接，用于调节柔性牵
引变压器的直流电压，并双向可控调节传递的能量；
12.所述直流母线与新能源储能装置连接，作为能量汇聚母线，用于接收新能源储能装置传递的功率，并传递给隔离型dc/dc变换器；
13.所述新能源储能装置，用于为柔性牵引变压器、隔离型dc/dc变换器供电，储存再生制动能量。
14.优选地，所述柔性牵引变压器包括牵引变压器、多绕组降压变压器、交-直-交变换器；
15.所述牵引变压器与多绕组降压连接，用于接收三相电网电压并进行变压；
16.所述多绕组降压变压器与交-直-交变换器连接，用于接收牵引变压器的传递功率，并将传递功率进行降压，得到并将降压后的功率传递给交-直-交变换器；
17.所述交-直-交变换器与隔离型dc/dc变换器连接，用于实现电能将三相交流变化为单相交流，并通过隔离型dc/dc变换器将直流母线汇聚的新能源储能装置中能量接入直流环节，供给单相牵引供电网络。
18.该优选方案具有以下有益效果：
19.功率通过隔离型dc/dc变换器、单相级联逆变器接入牵引网，使能量稳定性大大增强，且新能源储能系统传递功率经柔性牵引变压器接入牵引网不涉及对牵引网改造，易于工程实现。
20.优选地，所述交-直-交变换器包括三相整流器、单相级联逆变器；
21.所述三相整流器分别与多绕组降压变压器、单相级逆变器、隔离型dc/dc变换器连接，用于将多绕组降压变压器输出的三相交流电整流为直流电流；
22.所述单相级逆变器与所述隔离型dc/dc变换器连接，用于实现单相级联逆变器中能量的双向流动。
23.该优选方案具有以下有益效果：
24.通过三相整流和单相逆变实现三相电网侧与牵引网侧的单独控制，从而实现电能质量的完全可控，且在直流环节接入新能源与储能系统能量。
25.优选地，所述单相级逆变器包括多个级联模块，且各级联模块外设旁路开关，其级联模块的数量与所述隔离型dc/dc变换器的数量相同。
26.该优选方案具有以下有益效果：
27.可使得隔离型dc/dc变换器在单相级联逆变器中级联模块出现故障时，实现交-直-交变换器带故障运行。
28.优选地，所述级联模块包括多个正常运行模块以及多个冗余备用模块，其中柔性牵引变压器最大可接入新能源容量计算式表示为：
29.pc1 pc2
……
pcm＝m*pc
30.其中，pcm为第m个单相级联逆变器中级联模块容量，m为正常运行的级联模块数量，pc为单个级联模块的容量值，且满足pc1＝pc2＝
……
＝pcm＝pc。
31.该优选方案具有以下有益效果：
32.实现在接入容量大，最大容量可达级联逆变器设计容量，可适用于接入容量较大的新能源系统；
33.优选地，新能源储能装置采用直流方式组网，包括新能源子系统以及储能子系统；
34.新能源子系统与所述直流母线连接，包括连接的新能源变流器与新能源发电模块，用于通过新能源变流器接收新能源发电模块传递的功率，并通过隔离型dc/dc变换器将功率传递到柔性牵引变压器的直流环节。
35.储能子系统与所述直流母线连接，包括连接的双向dc/dc储能变流器与储能模块，用于通过双向dc/dc储能变流器吸收或存储直流母线波动功率，抑制新能源子系统的功率波动。
36.该优选方案具有以下有益效果：
37.通过直流母线汇流形式，将光伏、风电等多种新能源汇聚，并通过隔离型dc/dc变换器接入柔性牵引变压器，最终接入牵引供电系统，实现了多种新能源接入牵引供电系统，且在直流母线上设置储能子系统有效抑制新能源系统能量的能量波动与间歇性，新能源系统出现能量富余情况下，合理储存能量，减少“弃风弃光”。
38.另一方面，一种分散接入柔性牵引变压器的新能源储能系统的控制方法，其特征在于，包括以下分步骤：
39.s1、采集新能源储能系统中各端口电压信息计算各端口功率；
40.s2、根据各端口功率中牵引网功率判断当前是否处于负载状态，若是则记单相牵引供电网络的能量流入为正，进入步骤s3；否则记向柔性牵引变压器返送能量为负，进入步骤s7；
41.s3、判断牵引网功率是否大于新能源子系统功率与储能子系统功率之和，若是，进入步骤s4；否则进入步骤s5；
42.s4、判断储能子系统荷电状态是否大于储能子系统最小荷电状态，若是，则新能源子系统处于最大功率点跟踪状态，储能子系统释放能量，并由三相电网补足差额功率，否则新能源子系统处于最大功率点跟踪状态，储能子系统停止工作，并由三相电网补足差额功率；
43.s5、判断新能源子系统功率是否大于牵引网功率，若是，则进入步骤s6，否则新能源子系统处于最大功率点跟踪状态，储能子系统补足差额功率；
44.s6、判断新能源子系统功率与牵引网功率的差值是否大于储能子系统最大充电功率，若是则新能源子系统降功率发电，储能子系统吸收并存储能量；否则新能源子系统处于最大功率点跟踪状态，储能子系统吸收并存储能量；
45.s7、判断储能子系统荷电状态是否小于储能子系统荷电状态的最大值，若是则进入步骤s8，否则新能源子系统停止发电，储能子系统停止工作，消耗再生制动能量；
46.s8、判断牵引网功率是否小于储能子系统最大充电功率，若是则储能子系统吸收并储存富余能量，新能源子系统降低功率发电；否则储能子系统吸收并储存富余能量，新能源子系统停止发电，消耗部分再生制动能量。
47.优选地，步骤s1具体为：
48.采集新能源储能系统中各端口电压信息计算牵引网功率、新能源子系统功率、储能子系统功率、储能子系统荷电状态、隔离型dc/dc变换器功率、三相电网功率，得到各端口功率。
49.该优选方案具有以下有益效果：
50.在正向为牵引网供能时，新能源储能子系统与三相电网呈互补关系，优先消纳新
能源储能子系统能量，三相电网补足功率差额；且当新能源功率大于牵引网功率时，可通过储能子系统储存多余能量；并实现在接入容量大，最大容量可达级联逆变器设计容量，可适用于接入容量较大的新能源系统，并实现再生制动能量的储存利用。
51.优选地，隔离型dc/dc变换器在单相级逆变器中级联模块出现故障时，采用应急冗余策略；
52.应急冗余策略具体为：
53.在单相级逆变器中各级联模块外设置旁路开关，并定义单相级逆变器中各级联模块使能信号为低电平时，单相级逆变器正常工作，定义单相级逆变器中各级联模块使能信号为高电平，单相级逆变器停止工作，且将单相级逆变器中各级联模块使能信号与隔离型dc/dc变换器信号状态取反，当级联模块发生故障，则将该故障模块对应的使能信号为高电平，则该故障模块停止工作；同时为保证单相级逆变器正常工作，通过新能源子系统与储能子系统向该故障模块对应的直流环节供给所需功率，实现当单相级逆变器中级联模块因发生故障停止工作时，与之对应的隔离型dc/dc变换器也停止工作，并启用相应数量的冗余备用模块，其冗余备用模块与之对应的隔离型dc/dc变换器功率表示为：
54.p_isx＝pt/m
55.其中，p_isx为第x个隔离型dc/dc变换器功率，pt为牵引网功率，m为正常运行的隔离型dc/dc变换器的数量。
56.该优选方案具有以下有益效果：
57.通过可配合级联逆变器冗余控制，在模块运行出现故障投入冗余模块后，仍有有效利用新能源，并通过设置冗余备用模块，保证单相级联逆变器在出现故障时，新能源的接入不受影响，在故障情况下依旧可以正常工作。
58.优选地，各隔离型dc/dc变换器间的功率控制相互独立，并调节单相级逆变器中对应级联模块的直流侧电压跟随新能源储能系统电压，实现级联模块功率均衡；且在牵引网功率大于零时，各隔离型dc/dc变换器均分直流母线传输的新能源子系统功率与储能子系统功率。
59.本发明具有以下有益效果：
60.包括：柔性牵引变压器、隔离型dc/dc、直流母线、储能装置；柔性牵引变压器与隔离型dc/dc连接，用于接收隔离型dc/dc变换器能量；隔离型dc/dc分别与柔性牵引变压器、直流母线连接，用于调节柔性牵引变压器直流电压，并双向可控调节传递的能量，且可在单相级逆变器中级联模块出现故障时，实现交-直-交变换器带故障运行；直流母线与新能源储能装置连接，作为能量汇聚母线，作为能量汇聚母线，用于连接隔离型dc/dc与新能源储能装置，通过直流母线汇流形式，将光伏、风电等多种新能源汇聚，并通过隔离型dc/dc变换器接入柔性牵引变压器的直流环节，最终接入单相牵引供电系统，实现了多种新能源接入牵引供电系统；新能源储能装置，用于为柔性牵引变压器的直流环节传递功率，同时，在直流母线上设置储能子系统有效抑制新能源子系统的能量波动与间歇性，在新能源子系统出现能量富余情况下，通过储能子系统合理储存能量，减少“弃风弃光”；且新能源子系统波动能经储能子系统平抑，再经隔离型dc/dc变换器、单相级联逆变器接入牵引网，其能量稳定性大大增强，且新能源经柔性牵引变压器接入牵引网不涉及对牵引网改造，易于工程实现；在牵引网产生再生制动能量时，可通过级联整流器(级联逆变器反向)和隔离型dc/dc、储能
变流器接入储能子系统，实现再生制动能量的储存利用。
附图说明
61.图1为本发明提供的一种分散接入柔性牵引变压器的新能源储能系统；
62.图2为本发明实施例提供的一种基于双电平双主动全桥的隔离型dc/dc变换器的电路原理图；
63.图3为本发明提供的一种分散接入柔性牵引变压器的新能源储能系统的控制方法的步骤流程图；
64.图4为本发明实施例提供的一种基于两电平双主动全桥的隔离型dc/dc变换器电压与功率控制框图。
具体实施方式
65.下面对本发明的具体实施方式进行描述，以便于本技术领域的技术人员理解本发明，但应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。
66.本发明提供一种分散接入柔性牵引变压器的新能源储能系统及控制方法；
67.如图1所示，一方面，一种分散接入柔性牵引变压器的新能源储能系统，包括：柔性牵引变压器、隔离型dc/dc变换器、直流母线、新能源储能装置；
68.柔性牵引变压器与隔离型dc/dc变换器连接，用于接收隔离型dc/dc变换器能量；
69.优选地，柔性牵引变压器包括牵引变压器、多绕组降压变压器、交-直-交变换器；
70.牵引变压器与多绕组降压连接，用于接收三相电网电压并进行节能型变压；
71.多绕组降压变压器与交-直-交变换器连接，用于接收牵引变压器的传递功率，并将传递功率进行降压，得到并将降压后的功率传递给交-直-交变换器；
72.交-直-交变换器与隔离型dc/dc变换器连接，用于实现电能将三相交流变化为单相交流，并通过隔离型dc/dc变换器将直流母线汇聚的新能源储能装置中能量接入直流环节，供给单相牵引供电网络。
73.实际中，柔性牵引变压器的输入端与三相电网连接，经过牵引变压器、多绕组降压变压器、交-直-交变压器输出，其输出端与单相牵引供电网络系统连接，单相牵引供电网络，用于接收柔性牵引变压器的输出电压，为外界负载供电。
74.优选地，交-直-交变换器包括三相整流器、单相级联逆变器；
75.三相整流器分别与多绕组降压变压器、单相级逆变器、隔离型dc/dc变换器连接，用于将多绕组降压变压器输出的三相交流电整流为直流电流；
76.单相级逆变器与隔离型dc/dc变换器连接，用于实现单相级联逆变器中能量的双向流动。
77.可选的，单相级联逆变器能量可以双向流动，反向作为级联整流器工作，向直流环节输入直流电能。
78.优选地，单相级逆变器包括多个级联模块，且各级联模块外设旁路开关，其级联模块的数量与所述隔离型dc/dc变换器的数量相同。
79.可选的，单相级联逆变器的应急冗余策略中，通过在单个级联模块输出端添加旁路开关s1、s2
……
sn来实现该级联模块的投入或切出，当旁路开关sx断开时，级联模块x投入运行；当旁路开关sx闭合时，级联模块x被旁路，从单相级联逆变系统中切出，旁路开关sx定义两种状态：sx＝1，闭合；sx＝0，打开，其中：1≤x≤n。当单相级联逆变器正常运行时，m个级联模块处于工作状态，p个级联模块处于备用状态，应急冗余策略中单相逆变器可实现p个级联模故障下仍能带故障运行；
80.冗余备用模块也通过隔离型dc/dc变换器接入到直流母线，因此当单相级联逆变器某些模块出现故障(最大可承受p个模块故障)，投入备用模块后，新能源接入不受影响，使得隔离型dc/dc变换器在单相级联逆变器中级联模块出现故障时，实现交-直-交变换器带故障运行；
81.同理，为配合单相级联逆变器实现应急冗余控制，定义n个隔离型dc/dc变换器使能信号为g1、g2
……
gn，gx有两种状态：gx＝1，隔离型dc/dc变换器_isx工作；gx＝0，隔离型dc/dc变换器_isx停止工作，且使能信号gx与旁路开关sx状态取反从而实现当级联模块x因故障或备用停止工作时，与之对应的隔离型dc/dc变换器_isx也相应停止工作。
82.优选地，级联模块包括多个正常运行模块以及多个冗余备用模块，其中柔性牵引变压器最大可接入新能源容量计算式表示为：
83.pc1 pc2
……
pcm＝m*pc
84.其中，pcm为第m个单相级联逆变器中级联模块容量，m为正常运行的级联模块数量，pc为单个级联模块的容量值，且满足pc1＝pc2＝
……
＝pcm＝pc。
85.隔离型dc/dc变换器分别与柔性牵引变压器、直流母线连接，用于调节柔性牵引变压器的直流电压，并双向可控调节传递的能量；
86.可选的，隔离型dc/dc变换器的设计容量还会考虑多个冗余备用模块的容量，因此隔离型dc/dc变换器的容量可表示为：pc1 pc2
……
pcn＝n*pc，其中，n为单相级联逆变器模块的总数，且满足m p＝n，其中，p为冗余备用模块的个数。
87.可选的，隔离型dc/dc变换器在三相整流器与单相级联逆变器之间各级联模块接入点成对出现，依次为u1p和u1n、u2p和u2n
…
unp和unn；unp和unn分别连接在第n个单相级联逆变器的三相整流器rn模块输出端rnp和rnn、以及单相级联逆变器cn模块的输入端cnp和cnn。
88.可选的，隔离型dc/dc变换器的正极输出is1 连接到三相整流器rn模块与单相级联逆变器cn模块中间连接点unp，隔离型dc/dc的负极输出is1-连接到三相整流器rn模块与单相级联逆变器_cn模块中间连接点unn。
89.可选的，隔离型dc/dc变换器包含但不限于双主动全桥、全桥谐振变换器等拓扑，既可以两电平结构，也可以是多电平结构，如图2所示，本发明实施例中采用基于两电平双主动全桥隔离型dc/dc结构。
90.实际中，隔离型dc/dc变换器是通过控制将使得输出电压跟随直流环节电压，从而保证直流环节电压稳定；且可在单相级逆变器中级联模块出现故障时，实现交-直-交变换器带故障后运行；
91.隔离型dc/dc变换器一端连接到柔性牵引变压器中交-直-交变换器内的直流环
节，即三相整流器与单相级联逆变器之间，隔离型dc/dc变换器的另一端与直流母线连接。
92.直流母线与新能源储能装置连接，作为能量汇聚母线，用于接收新能源储能装置传递的功率，并传递给隔离型dc/dc变换器；储能装置，用于为柔性牵引变压器、隔离型dc/dc变换器供电；
93.新能源储能装置，用于为柔性牵引变压器、隔离型dc/dc变换器供电，储存再生制动能量。
94.优选地，新能源储能装置采用直流方式组网，包括新能源子系统以及储能子系统；
95.新新能源子系统与直流母线连接，包括连接的新能源变流器与新能源发电模块，用于通过新能源变流器接收新能源发电模块传递的功率，并通过隔离型dc/dc变换器将功率传递到柔性牵引变压器的直流环节。
96.可选的，新能源发电子系统包含风能、光伏、氢能等其他多种新能源；并以直流方式组网，光伏通过dc/dc变换、风能通过ac/dc变换、其他新能源经过相应的电能形式变换将电能汇聚至直流母线，且新能源发电量与发电功率可调。
97.储能子系统与直流母线连接，包括连接的双向dc/dc储能变流器与储能模块，用于通过双向dc/dc储能变流器吸收或存储直流母线波动功率，抑制新能源子系统的功率波动。
98.可选的，储能子系统包含超级电容、蓄电池等多种储能介质，并通过双向dc/dc储能变流器连接至直流母线，可快速实现对直流母线吸收/释放能量。
99.可选的，能源发电子系统通过直流母线与储能子系统相连，储能子系统能有效平抑新能源发电的间歇性与波动，减少“弃风、弃光”，同时新能源能量经隔离型dc/dc变换器和单相级联逆变器接入牵引网，新能源的波动性不会对牵引网造成影响；新能源经柔性牵引变压器接入牵引网，不涉及对牵引网的改造，易于工程实现。
100.如图3所示，另一方面，一种分散接入柔性牵引变压器的新能源储能系统的控制方法，其特征在于，包括以下分步骤：
101.s1、采集新能源储能系统中各端口电压信息计算各端口功率；
102.可选的，通过检测各牵引网功率pt、新能源发电功率pne和储能子系统荷电状态soc综合判定后，给出隔离型dc/dc变换器、双向dc/dc储能变流器、新能源发电子系统的控制信号。
103.优选地，步骤s1具体为：
104.采集新能源储能系统中各端口电压信息计算牵引网功率、新能源子系统功率、储能子系统功率、储能子系统荷电状态、隔离型dc/dc变换器功率、三相电网功率，得到各端口功率。
105.可选的，如图1所示，牵引网功率pt为单相牵引供电网络中牵引网的功率。
106.可选的，通过获取新能源储能系统中各端口电压电流信息计算各端口电压，新能源子系统功率pne，其中，当牵引网处于机车负荷，能量流向牵引网记为正，当牵引网处于机车制动，向柔性牵引网变压器返送能量记为负，三相电网向牵引网注入能量记为pr，表示三相电网功率；隔离型dc/dc变换器功率pdc，以向直流环节传输功率为正，从直流环节吸收功率为负，且满足：pdc＝pess pne，其中，pess为储能子系统功率；新能源子系统以向直流母线注入能量为正，记新能源子系统功率为pne，满足：pne＝ppv pw poth，ppv为光伏功率、pw为风能功率、poth为其他新能源功率；储能子系统功率pess，以向直流母线注入能量为正，
从直流母线吸收能量为负，其中最大充/放电功率表示为
±
pess_max；储能系统荷电状态soc最大值与最小值表示为socmax和socmin，为防止过充过放对储能系统损坏，当储能系统soc≥socmax或soc≤socmin时，储能系统停止工作。
107.s3、判断牵引网功率是否大于新能源子系统功率与储能子系统功率之和，若是，则进入步骤s4；否则进入步骤s5；
108.s4、判断储能子系统荷电状态是否大于储能子系统最小荷电状态，若是，则新能源子系统处于最大功率点跟踪状态，储能子系统释放能量，并由三相电网补足差额功率，否则新能源子系统处于最大功率点跟踪状态，储能子系统停止工作，并由三相电网补足差额功率；
109.s5、判断新能源子系统功率是否大于牵引网功率，若是，则进入步骤s6，否则新能源子系统处于最大功率点跟踪状态，储能子系统补足差额功率；
110.s6、判断新能源子系统功率与牵引网功率的差值是否大于储能子系统最大充电功率，若是则新能源子系统降功率发电，储能子系统吸收并存储能量；否则新能源子系统处于最大功率点跟踪状态，储能子系统吸收并存储能量；
111.可选的，牵引网功率pt为正，且满足牵引网功率大于新能源子系统功率与储能子系统功率之和，即pt》pne pess时，牵引网功率pt由三相电网功率pr和隔离型dc/dc变换器功率pdc提供，满足pt＝pr pdc，并优先消耗隔离型dc/dc传送的新能源能量，三相电网功率补足功率差额，此时新能源子系统均处于最大功率发电状态；若储能子系统的荷电量大于储能子系统最小荷电状态，即soc＞socmin，则由储能子系统向直流母线注入能量，满足pdc＝pess pne，并由三相电网补足功率，满足pr＝pt-pess-pne；否则若储能子系统的荷电量小于等于储能子系统最小荷电状态，即soc≤socmin，则储能系统停止工作pess＝0，隔离型dc/dc变换器功率等于新能源子系统功率，即pdc＝pne，三相电网补足功率，满足pr＝pt-pne；
112.当牵引网功率小于等于新能源子系统功率与储能子系统功率之和，即pt≤pne pess时，需要进一步判断新能源子系统功率pne与牵引网功率pt的大小，若pne≤pt，则新能源子系统处于mppt工作状态，即最大功率点跟踪状态，储能子系统补足差额功率，向直流母线注入功率，满足：pess＝pt-pne；否则pne＞pt，此时需进一步判断储能系统荷电状态是否高于储能子系统最大荷电状态，若储能子系统荷电状态高于储能子系统最大荷电状态，即soc≥socmax，此时储能子系统停止工作，新能源子系统处于降功率发电，且满足pne＝pt；否则，即储能子系统荷电状态低于储能子系统最大荷电状态，即soc＜socmax，此时需再次判定新能源子系统功率pne与牵引网功率pt的差值，即pne-pt，是否大于储能子系统最大充电功率pess_max，如果大于则储能子系统以最大充电功率储能，新能源子系统降功率发电，满足pne＝pt pess_max，如果小于则新能源处于mppt状态，即最大功率点跟踪状态，储能系统吸收并存储能量，满足pess＝pne-pt。
113.s7、判断储能子系统荷电状态是否小于储能子系统荷电状态的最大值，若是则进入步骤s8，否则新能源子系统停止发电，储能子系统停止工作，消耗再生制动能量；
114.s8、判断牵引网功率是否小于储能子系统最大充电功率，若是则储能子系统吸收并储存富余能量，新能源子系统降低功率发电；否则储能子系统吸收并储存富余能量，新能源子系统停止发电，消耗部分再生制动能量。
115.可选的，当牵引网功率pt为负时，牵引网处于机车制动向柔性牵引变压器返送能量，牵引网功率pt通过单相级联逆变器反向以级联整流器模式工作，将能量传递至直流环节，由于电力部门不允许向牵引供电系统向电网返送能量，此时pr＝0。若储能子系统荷电状态小于储能子系统最大荷电状态，即为：soc＜socmax，则进一步判断，再生制动能量功率，此时满足牵引网功率pt，与储能子系统最大充电功率pess_max的关系：
①
当pt＞pess_max时，储能子系统无法完全储存再生制动能量，此时储能子系统以最大充电功率pess_max储存功率，消耗无法储存的功率，满足：pt-pess_max，新能源子系统停止发电；
②
当pt≤pess_max时，储能子系统储存能量，新能源子系统降功率发电；
116.否则，即当储能子系统荷电状态高于储能子系统最大荷电状态时，soc≥socmax，则储能子系统停止工作，无法储存再生制动能量，此时新能源子系统停止发电。
117.优选地，隔离型dc/dc变换器在单相级逆变器中级联模块出现故障时，采用应急冗余策略；
118.应急冗余策略具体为：
119.在单相级逆变器中各级联模块外设置旁路开关，并定义单相级逆变器中各级联模块使能信号为低电平时，单相级逆变器正常工作，定义单相级逆变器中各级联模块使能信号为高电平，单相级逆变器停止工作，且将单相级逆变器中各级联模块使能信号与隔离型dc/dc变换器信号状态取反，当级联模块发生故障，则将该故障模块对应的使能信号为高电平，则该故障模块停止工作；同时为保证单相级逆变器正常工作，通过新能源子系统与储能子系统向该故障模块对应的直流环节供给所需功率，实现当单相级逆变器中级联模块因发生故障停止工作时，与之对应的隔离型dc/dc变换器也停止工作，并启用相应数量的冗余备用模块，其冗余备用模块与之对应的隔离型dc/dc变换器功率表示为：
120.p_isx＝pt/m
121.其中，p_isx为第x个隔离型dc/dc变换器功率，pt为牵引网功率，m为正常运行的隔离型dc/dc变换器的数量。
122.优选地，各隔离型dc/dc变换器间的功率控制相互独立，并调节单相级逆变器中对应级联模块的直流侧电压跟随新能源储能系统电压，实现级联模块功率均衡；且在牵引网功率大于零时，各隔离型dc/dc变换器均分直流母线传输的新能源子系统功率与储能子系统功率。
123.可选的，隔离型dc/dc变换器的功率控制相互独立，具有调节柔性牵引变压器直流环节电压的功能，使得各级联模块直流侧电压upn1、upn2、
……
upnn均跟随系统预设参考值upn_ref，从而保证级联逆变器各模块功率均衡；在牵引网功率pt＞0时，各隔离型dc/dc变换器均分直流母线上新能源与储能功率，向直流环节传递功率分别为p_is1＝p_is2＝
……
＝p_isn＝pdc/n＝(pne pess)/n。
124.可选的，优先消纳新能源和储能子系统能量，三相电网能量作为松弛端口，自动补充功率缺额，新能源优先供给牵引网消耗，当新能源系统能量大于牵引网负荷功率时，富余部分能量再由储能子系统储存。
125.可选的，如图4所示，采用两电平双主动全桥的隔离型dc/dc变换器进行电压与功率控制，该控制采用单移相控制，其中单移相控制下功率表达式为：
[0126][0127]
其中，p为单移相控制下功率，d为高频变压器原副边变比，udc为直流母线电压，upn为交直交变换器中间直流环节，fs为变高频变压器频率，l为双主动全桥电感，d为移相比；
[0128]
可知在参考电压与功率的估算相移计算表示为：
[0129][0130]
其中，d*为已知参数的估计相移，d*与实际相移的差值
△
d由pi控制器补偿；
[0131]
在满足稳定直流环节电压的同时，根据需要传输功率，从而实现新能源的优先消纳与在某级联模块整流器故障时交直交变换器带故障运行，此处为两电平双主动全桥的隔离型dc/dc变换器在单移相控制下的控制分析，若采用其他结构的隔离型dc/dc变换器或控制方法，也应满足电压稳定与功率控制的特性。
[0132]
本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
[0133]
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
[0134]
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
[0135]
本发明中应用了具体实施例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
[0136]
本领域的普通技术人员将会意识到，这里所述的实施例是为了帮助读者理解本发明的原理，应被理解为本发明的保护范围并不局限于这样的特别陈述和实施例。本领域的普通技术人员可以根据本发明公开的这些技术启示做出各种不脱离本发明实质的其它各种具体变形和组合，这些变形和组合仍然在本发明的保护范围内。