CN108667002B - 轨道交通牵引系统及其的能量回馈系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种轨道交通牵引系统及其的能量回馈系统，所述能量回馈系统包括：N个能量回馈模块，其中每个能量回馈模块的负端均与直流母线的负端相连，每个能量回馈模块的正端均与直流母线的正端相连，每个能量回馈模块均包括M个串联的DCDC模组和与M个串联的DCDC模组对应相连的M个储能单元；控制单元，控制单元通过对每个DCDC模组进行控制以使M个储能单元对直流母线的能量进行吸收或者向直流母线释放能量，使得直流母线的电压处于预设电压范围内。该系统由于采用多个能量回馈模块并联且每个能量回馈模块均由多个DCDC模组串联而成，因而可有效降低单个DCDC模组的耐压等级，并降低每个能量回馈模块的功率等级，同时提高系统对于功率需求的灵活性。

Description

轨道交通牵引系统及其的能量回馈系统

技术领域

本发明涉及轨道交通技术领域，特别涉及一种轨道交通牵引系统的能量回馈系统和一 种轨道交通牵引系统。

背景技术

目前，轨道交通系统主要采用直流牵引供电方式，一般通过12脉波或者24脉波不控 整流器，将电网的交流电整流为电压等级为750V和1500V的直流电，给列车供电。

由于不可控整流器的电流存在单向流动的特性，列车在制动时产生的大量能量无法回 馈到电网，导致轨道牵引系统中的直流母线电压被抬升。为了维持直流母线电压的稳定， 需要对列车制动时产生的能量进行吸收。针对列车制动时产生的能量，目前有电阻消耗型、 回馈型以及回馈储能混合型多种技术方案。例如，相关技术中提出了一种不控整流+电网回 馈+储能的混合型牵引供电装置以及一种城市轨道列车再生制动能量综合吸收利用系统。

在上述两种系统中，均通过单个DCDC模块实现能量的回收。为了保证能量回收的安全 性，需要保证单个DCDC模块中的器件能够满足750V/1500V以上的耐压等级，但这会导致 系统的体积和成本大幅增加，并且由于单个DCDC模块的功率固定不变，如果功率过小，则 无法满足功率较大的牵引需求；如果功率过大，则应用到功率较小的轨道牵引系统时，可 能导致系统无法运行在最佳功率点，因而无法很好的适用于不同功率等级的轨道交通系统 中。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的第一 个目的在于提出一种轨道交通牵引系统的能量回馈系统，该系统由于采用多个能量回馈模 块并联且每个能量回馈模块均由多个DCDC模组串联而成，因而可有效降低单个DCDC模组 的耐压等级，并降低每个能量回馈模块的功率等级，同时可提高系统对于功率需求的灵活 性。

本发明的第二个目的在于提出一种轨道交通牵引系统。

为实现上述目的，本发明第一方面实施例提出了一种轨道交通牵引系统的能量回馈系 统，包括：N个能量回馈模块，所述N个能量回馈模块中的每个能量回馈模块的负端均与 轨道交通牵引系统的直流母线的负端相连，所述N个能量回馈模块中的每个能量回馈模块 的正端均与所述直流母线的正端相连，所述N个能量回馈模块中的每个能量回馈模块均包 括M个串联的DCDC模组和与所述M个串联的DCDC模组对应相连的M个储能单元，其中，N和M均为大于1的整数；控制单元，所述控制单元分别与所述N个能量回馈模块中的每个DCDC模组相连，所述控制单元通过对所述N个能量回馈模块中的每个DCDC模组进行控制 以使所述M个储能单元对所述直流母线的能量进行吸收或者向所述直流母线释放能量，使 得所述直流母线的电压处于预设电压范围内。

根据本发明实施例的轨道交通牵引系统的能量回馈系统，通过采用多个能量回馈模块 并联且每个能量回馈模块均由多个DCDC模组串联而成，因而可有效降低单个DCDC模组的 耐压等级，并降低每个能量回馈模块的功率等级，同时可提高系统对于功率需求的灵活性。

根据本发明的一个实施例，所述M个串联的DCDC模组中的每个DCDC模组均包括K个并联的DCDC单元，其中，第1个DCDC模组中的K个DCDC单元的低压侧负端相连后作为能 量回馈模块的负端，第i个DCDC模组中的K个DCDC单元的低压侧负端相连后与第i-1个 DCDC模组中的K个DCDC单元的低压侧正端相连，其中，K为大于等于1的整数，i＝2、3、…M， 并且第M个DCDC模组中的K个DCDC单元的低压侧正端相连后作为所述能量回馈模块的正 端，以及所述每个DCDC模组中的K个DCDC单元的高压侧负端相连后与对应的储能单元的 负端相连，所述每个DCDC模组中的K个DCDC单元的高压侧正端相连后与对应的储能单元 的正端相连。

根据本发明的一个实施例，所述K个DCDC单元中的每个DCDC单元均包括：第一开关管，所述第一开关管的第一端与DCDC单元的高压侧正端相连，所述第一开关管的控制端与所述控制单元相连；第二开关管，所述第二开关管的第一端与所述第一开关管的第二端相连，所述第二开关管的第二端分别与所述DCDC单元的高压侧负端和所述DCDC单元的低压侧负端相连，所述第二开关管的控制端与所述控制单元相连；第一电容，所述第一电容并联在所述DCDC单元的高压侧正端与所述高压侧负端之间；第一电感，所述第一电感的一端分别与所述第一开关管的第二端和所述第二开关管的第一端相连，所述第一电感的另一端与所述DCDC单元的低压侧正端相连；第二电容，所述第二电容并联在所述DCDC单元的低 压侧正端与所述低压侧负端之间。

根据本发明的一个实施例，所述控制单元通过对所述N个能量回馈模块中的每个DCDC 模组进行控制以使所述M个储能单元对所述直流母线的能量进行吸收或者向所述直流母线 释放能量时，其中，所述控制单元控制每个能量回馈模块中的第1个DCDC模组处于恒压模 式，并控制所述每个能量回馈模块中的剩余DCDC模组均处于恒流模式。

根据本发明的一个实施例，在控制所述每个能量回馈模块中的第1个DCDC模组处于所 述恒压模式时，所述控制单元控制所述第1个DCDC模组中的第1个DCDC单元处于所述恒 压模式，并控制所述第1个DCDC模组中的剩余DCDC单元均处于所述恒流模式；在控制所述每个能量回馈模块中的剩余DCDC模组均处于所述恒流模式时，所述控制单元控制所述剩余DCDC模组中的每个DCDC单元均处于所述恒流模式。

根据本发明的一个实施例，当控制所述能量回馈系统启动时，所述控制单元先控制第1 个能量回馈模块启动，并在所述第1个能量回馈模块启动完成后控制第2个能量回馈模块 启动，依次执行，直至第N个能量回馈模块启动完成。

根据本发明的一个实施例，在控制每个能量回馈模块启动时，所述控制单元先控制所 述能量回馈模块中的M个储能单元启动，并在所述M个储能单元启动完成后，控制第1个 DCDC模组中的以所述恒压模式运行的DCDC单元启动，并在以所述恒压模式运行的DCDC单 元启动完成后，控制所述第1个DCDC模组中的剩余DCDC单元顺序启动，以及在所述第1个DCDC模组启动完成后，控制剩余DCDC模组顺序启动，并在控制所述剩余DCDC模组中的 每个DCDC模组启动时，控制所述每个DCDC模组中的每个DCDC单元顺序启动。

根据本发明的一个实施例，在控制所述能量回馈系统停止运行时，所述控制单元先控 制第N个能量回馈模块关闭，并在所述第N个能量回馈模块关闭后控制第N-1个能量回馈 模块关闭，依次执行，直至第1个能量回馈模块关闭。

根据本发明的一个实施例，在控制每个能量回馈模块关闭时，所述控制单元先控制以 所述恒流模式运行的DCDC模组顺序关闭，并在控制每个DCDC模组关闭时，控制所述每个 DCDC模组中的每个DCDC单元顺序关闭，以及在以所述恒流模式运行的DCDC模组顺序关闭 后，控制第1个DCDC模组中以所述恒流模式运行的DCDC单元顺序关闭，并在以所述恒流模式运行的DCDC单元顺序关闭后，控制以所述恒压模式运行的DCDC单元关闭，并在以所 述恒压模式运行的DCDC单元关闭后，控制所述能量回馈模块中的M个储能电池关闭。

为实现上述目的，本发明第二方面实施例提出了一种轨道交通牵引系统，其包括上述 的轨道交通牵引系统的能量回馈系统。

根据本发明实施例的轨道交通牵引系统，通过上述的能量回馈系统，由于采用多个能 量回馈模块并联且每个能量回馈模块均由多个DCDC模组串联而成，因而可有效降低单个 DCDC模组的耐压等级，并降低每个能量回馈模块的功率等级，同时可提高系统对于功率需 求的灵活性。

附图说明

图1是根据本发明实施例的轨道交通牵引系统的能量回馈系统的方框示意图；

图2是根据本发明一个实施例的轨道交通牵引系统的能量回馈系统的方框示意图；

图3是根据本发明一个实施例的DCDC单元的电路图；

图4是根据本发明一个实施例的能量回馈系统启动时的流程图；以及

图5是根据本发明一个实施例的能量回馈系统停止运行时的流程图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同 或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描 述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

下面参照附图来描述根据本发明实施例提出的轨道交通牵引系统的能量回馈系统和轨 道交通牵引系统。

图1是根据本发明实施例的轨道交通牵引系统的能量回馈系统的方框示意图。如图1 所示，该轨道交通牵引系统的能量回馈系统包括：N个能量回馈模块和控制单元(图中未 具体示出)。

其中，N个能量回馈模块中的每个能量回馈模块的负端均与轨道交通牵引系统的直流母 线的负端相连，N个能量回馈模块中的每个能量回馈模块的正端均与直流母线的正端相连， N个能量回馈模块中的每个能量回馈模块均包括M个串联的DCDC模组和与M个串联的DCDC 模组对应相连的M个储能单元10，其中，N和M均为大于1的整数。控制单元分别与N个能量回馈模块中的每个DCDC模组相连，控制单元通过对N个能量回馈模块中的每个DCDC 模组进行控制以使M个储能单元10对直流母线的能量进行吸收或者向直流母线释放能量， 使得直流母线的电压处于预设电压范围内。

具体地，如图1所示，N个能量回馈模块分别为第1个能量回馈模块1#、第2个能量回馈模块2#、…、第N个能量回馈模块N#，N个能量回馈模块并联连接。其中，在N个能 量回馈模块并联连接时，可将N个能量回馈模块中的每个能量回馈模块的负端和正端分别 对应连接至直流汇流柜的负端和正端，再将直流汇流柜的负端和正端分别对应连接至轨道 交通系统的直流母线的负端和正端上，以通过直流汇流柜实现N个能量回馈模块与直流母 线的连接。另外，在直流汇流柜与直流母线之间还可设置负极柜和正极柜，以通过负极柜 和正极柜中的开关实现直流母线与能量回馈系统的导通和关断，以在无需能量回馈系统时， 可将其与直流母线断开。

并且，N个能量回馈模块中的每个能量回馈模块均包括M个DCDC模组，分别为第1个DCDC模组11#、第2个DCDC模组12#、…、第M个DCDC模组1M#，M个DCDC模组串联连 接，并且M个DCDC模组还对应连接有一个储能单元10(如储能电池等)。控制单元通过对 N个能量回馈模块中的每个DCDC模组进行控制以使列车在运行过程中保证直流母线电压基 本不变。

例如，在列车启动时，直流母线的电压会被拉低，此时控制单元可通过控制每个DCDC 模组工作在第一模式，以使每个储能单元10向直流母线输出能量，保证直流母线的电压维 持在一定范围内；在列车刹车时，直流母线的电压会被抬升，此时控制单元可通过控制每 个DCDC模组工作在第二模式，以使每个储能单元10吸收直流母线上的能量，保证直流母 线的电压维持在一定范围内。其中，第一模式是指储能单元10对直流母线释放能量，第二 模式是指储能单元10吸收直流母线上的能量，两种模式的电流流向相反。

其中，需要说明的是，能量回馈模块的个数是根据轨道交通牵引系统的功率计算获得， 由于每个能量回馈模块采用模块化，因而当轨道交通牵引系统的功率比较大时，可根据需 求适当增加能量回馈模块的并联个数；当功率比较小时，可根据需求适当减少能量回馈模 块的并联个数，从而不仅能够有效降低每个能量回馈模块的功率等级，还可提高系统对于 功率需求的灵活性。同时，由于每个能量回馈模块是由多个DCDC模组串联而成，因而能够 有效降低每个DCDC模组的耐压等级，这样不仅可有效降低生产成本，而且可提高DCDC模 组的安全性和可靠性。

进一步地，根据本发明的一个实施例，M个串联的DCDC模组中的每个DCDC模组均包括 K个并联的DCDC单元，其中，第1个DCDC模组中的K个DCDC单元的低压侧负端相连后作 为能量回馈模块的负端，第i个DCDC模组中的K个DCDC单元的低压侧负端相连后与第i-1 个DCDC模组中的K个DCDC单元的低压侧正端相连，其中，K为大于等于1的整数，i＝2、 3、…M，并且第M个DCDC模组中的K个DCDC单元的低压侧正端相连后作为能量回馈模块 的正端，以及每个DCDC模组中的K个DCDC单元的高压侧负端相连后与对应的储能单元10 的负端相连，每个DCDC模组中的K个DCDC单元的高压侧正端相连后与对应的储能单元10 的正端相连。

具体地，为了便于说明和画图方便，以M＝2为例来进行说明。

如图2所示，每个能量回馈模块可包括两个串联连接的DCDC模组和与两个串联连接的 DCDC模组对应相连的两个储能单元10，并且每个DCDC模组均包括K个并联连接的DCDC单 元。其中，第1个DCDC模组11#中的第1个DCDC单元111#、…、第K个DCDC单元11K# 的低压侧负端相连后，作为第1个能量回馈模块1#的负端与直流母线的负端相连，第1个 DCDC模组11#中的第1个DCDC单元111#、…、第K个DCDC单元11K#的低压侧正端相连后， 分别与第2个DCDC模组12#中的第1个DCDC单元121#、…、第K个DCDC单元12K#的低 压侧负端相连，第2个DCDC模组12#中的第1个DCDC单元121#、…、第K个DCDC单元 12K#的低压侧正端相连后，作为第1个能量回馈模块1#的正端与直流母线的正端相连。

同时，第1个DCDC模组11#中的第1个DCDC单元111#、…、第K个DCDC单元11K# 的高压侧正端相连后，与相应的储能单元10的正端相连，第1个DCDC模组11#中的第1 个DCDC单元111#、…、第K个DCDC单元11K#的高压侧负端相连后，与相应的储能单元 10的负端相连。并且，第2个DCDC模组12#中的第1个DCDC单元121#、…、第K个DCDC 单元12K#的高压侧正端相连后，与相应的储能单元10的正端相连，第2个DCDC模组12# 中的第1个DCDC单元121#、…、第K个DCDC单元12K#的高压侧负端相连后，与相应的储 能单元10的负端相连。

简单的说，整个能量回馈系统是由多个能量回馈模块并联构成，且每个能量回馈模块 由多个DCDC单元先并联再串联后与对应的储能单元连接而成，控制单元通过对每个DCDC 单元进行控制使得直流母线的电压基本保持不变。例如，在列车启动时，控制单元通过控 制每个DCDC单元处于第一模式，以将储能单元10中的能量释放至直流母线上；在列车制 动时，控制单元通过控制每个DCDC单元处于第二模式，以通过储能单元10吸收直流母线上的能量。

由于列车启动和制动时，储能单元10的能量传输方向相反，所以需要每个DCDC单元 能够双向运行，并保证对电压电流的控制。在本发明的实施例中，每个DCDC单元可以为双 向运行的Buck-Boost电路。

根据本发明的一个实施例，如图3所示，K个DCDC单元中的每个DCDC单元均可包括：第一开关管Q1、第二开关管Q2、第一电容C1、第一电感L1和第二电容C2。其中，第一开 关管Q1的第一端与DCDC单元的高压侧正端UHigh+相连，第一开关管Q1的控制端与控制 单元相连；第二开关管Q2的第一端与第一开关管Q1的第二端相连，第二开关管Q2的第二 端分别与DCDC单元的高压侧负端UHigh-和DCDC单元的低压侧负端ULow-相连，第二开关 管Q2的控制端与控制单元相连；第一电容C1并联在DCDC单元的高压侧正端UHigh+与高 压侧负端UHigh-之间；第一电感L1的一端分别与第一开关管Q1的第二端和第二开关管Q2 的第一端相连，第一电感L1的另一端与DCDC单元的低压侧正端ULow+相连；第二电容C2 并联在DCDC单元的低压侧正端ULow+与低压侧负端ULow-之间。

其中，第一开关管Q1和第二开关管Q2可以MOS管或者IGBT。控制单元通过对第一开关管Q1和第二开关管Q2进行控制来使得DCDC单元处于不同工作模式，以实现储能单元 10在不同方向上的能量传输，具体如何控制这里就不再详述。

由于整个能量回馈系统是由多个DCDC单元串并联而成，而如何通过对多个DCDC单元 中每个DCDC单元进行合理控制来实现对直流母线电压的控制。

在本发明的一个实施例中，控制单元通过对N个能量回馈模块中的每个DCDC模组进行 控制以使M个储能单元10对直流母线的能量进行吸收或者向直流母线释放能量时，其中， 控制单元控制每个能量回馈模块中的第1个DCDC模组11#处于恒压模式，并控制每个能量 回馈模块中的剩余DCDC模组均处于恒流模式。

进一步地，在控制每个能量回馈模块中的第1个DCDC模组11#处于恒压模式时，控制 单元控制第1个DCDC模组11#中的第1个DCDC单元111#处于恒压模式，并控制第1个DCDC模组11#中的剩余DCDC单元均处于恒流模式；在控制每个能量回馈模块中的剩余DCDC模 组均处于恒流模式时，控制单元控制剩余DCDC模组中的每个DCDC单元均处于恒流模式。

也就是说，在每个能量回馈模块中，第1个DCDC模组11#中的第1个DCDC单元111#将工作于恒压模式，即输出恒定的电压，而在该能量回馈模块中的其它DCDC单元均处于恒流模式，即输出恒定的电流。

具体地，仍以图2所示的能量回馈系统为例。在图2中，第1个DCDC模组11#中的DCDC单元并联后实行恒压功能，第2个DCDC模组12#中的DCDC单元并联后实现恒流功能。并 且，第1个DCDC模组11#中的第1个DCDC单元111#输出恒定电压，而其余与之并联的DCDC 单元输出恒定电流，且控制单元根据获取的第1个DCDC模组11#运行时的总电流，计算每 个恒流运行的DCDC单元需要输出的目标电流值，以使第1个DCDC模组11#中的每个DCDC 单元输出的电流一致。而第2个DCDC模组12#中的每个DCDC单元均输出恒定电流，且控 制单元根据获取的总电流计算每个恒流运行的DCDC单元需要输出的目标电流值，以使第2 个DCDC模组12#中的每个DCDC单元输出的电流一致。从而通过对每个DCDC单元的合理控 制来实现对直流母线电压的控制。

需要说明的是，总电流可通过一个总的电流传感器获取，或者由每个DCDC单元将输出 的电流发送至通信总线，再由控制单元累加计算获得。在储能单元10进行能量吸收和释放 时，每个DCDC单元的恒压恒流模式不变，改变的仅是电流的走向，即改变第一模式和第二 模式。

另外，考虑到整个能量回馈系统是由多个DCDC单元串并联而成，所以能量回馈系统的 合理启停控制策略也是十分重要的。

根据本发明的一个实施例，当控制能量回馈系统启动时，控制单元先控制第1个能量 回馈模块1#启动，并在第1个能量回馈模块1#启动完成后控制第2个能量回馈模块2#启动，依次执行，直至第N个能量回馈模块N#启动完成。

进一步地，在控制每个能量回馈模块启动时，控制单元先控制能量回馈模块中的M个 储能单元10启动，并在M个储能单元10启动完成后，控制第1个DCDC模组11#中的以恒 压模式运行的DCDC单元启动，并在以恒压模式运行的DCDC单元启动完成后，控制第1个 DCDC模组11#中的剩余DCDC单元顺序启动，以及在第1个DCDC模组11#启动完成后，控 制剩余DCDC模组顺序启动，并在控制剩余DCDC模组中的每个DCDC模组启动时，控制每个 DCDC模组中的每个DCDC单元顺序启动。

具体地，仍以图2所示的能量回馈系统为例。如图2和图4所示，在能量回馈系统启动时，首先，控制单元控制第1个能量回馈模块1#启动，在第1个能量回馈模块1#启动成 功后，再依次启动第2个能量回馈模块2#和其它能量回馈模块。在启动能量回馈模块时， 控制单元首先启动能量回馈模块中的所有储能单元10，并在储能单元10全部启动成功后， 先控制第1个DCDC模组11#中的恒压运行的DCDC单元(第1个DCDC单元111#)启动，并 输出直流母线电压的1/2。当恒压运行的DCDC单元启动成功后，再顺序启动第1个DCDC 模组11#中的其它恒流运行的DCDC单元，并在其它恒流运行的DCDC单元启动成功后，输 出目标电流值。随后，控制单元启动第2个DCDC模组12#，其中，在启动第2个DCDC模 组12#时，控制单元顺序控制恒流运行的DCDC单元启动，并在恒流运行的DCDC单元启动 成功之后，输出目标电流值。

根据本发明的另一个实施例，在控制能量回馈系统停止运行时，控制单元先控制第N 个能量回馈模块N#关闭，并在第N个能量回馈模块N#关闭后控制第N-1个能量回馈模块关 闭，依次执行，直至第1个能量回馈模块1#关闭。

进一步地，在控制每个能量回馈模块关闭时，控制单元先控制以恒流模式运行的DCDC 模组顺序关闭，并在控制每个DCDC模组关闭时，控制每个DCDC模组中的每个DCDC单元顺 序关闭，以及在以恒流模式运行的DCDC模组顺序关闭后，控制第1个DCDC模组11#中以恒流模式运行的DCDC单元顺序关闭，并在以恒流模式运行的DCDC单元顺序关闭后，控制 以恒压模式运行的DCDC单元关闭，并在以恒压模式运行的DCDC单元关闭后，控制能量回 馈模块中的M个储能电池10关闭。

具体地，在控制能量回馈系统停止运行时，其控制过程与能量回馈系统启动时正好相 反。仍以图2所示的能量回馈系统为例。如图2和图5所示，在控制能量回馈系统停止运行时，首先，控制单元控制第N个能量回馈模块N#关闭，再依次关闭其它能量回馈模块。 在控制每个能量回馈模块关闭时，首先依次关闭第2个DCDC模组12#中恒流运行的DCDC 单元，并在第2个DCDC模组12#中恒流运行的DCDC单元成功关闭后，再依次关闭第1个 DCDC模组11#中恒流运行的DCDC单元，当第1个DCDC模组11#中所有恒流运行的DCDC单 元均成功关闭后，再控制第1个DCDC模组11#中恒压运行的DCDC单元(第1个DCDC单元 111#)关闭。最后，在所有DCDC单元均成功关闭后，再控制所有储能单元10均关闭。

综上所述，根据本发明实施例的轨道交通牵引系统的能量回馈系统，通过采用多个能 量回馈模块并联且每个能量回馈模块均由多个DCDC模组串联以及每个DCDC模组由多个 DCDC单元并联而成，因而可有效降低单个DCDC单元的耐压等级，并降低每个能量回馈模块的功率等级，同时可提高系统对于功率需求的灵活性。

此外，本发明的实施例还提出了一种轨道交通牵引系统，其包括上述的轨道交通牵引 系统的能量回馈系统。

根据本发明实施例的轨道交通牵引系统，通过上述的能量回馈系统，由于采用多个能 量回馈模块并联且每个能量回馈模块均由多个DCDC模组串联而成，因而可有效降低单个 DCDC模组的耐压等级，并降低每个能量回馈模块的功率等级，同时可提高系统对于功率需 求的灵活性。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、 “外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于 附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所 指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发 明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示 或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两 个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是 机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两 个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通 技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可 以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第 一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或 斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、 “下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特 征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者 特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述 不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以 在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领 域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进 行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的， 不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例 进行变化、修改、替换和变型。

Claims (7)

1.一种轨道交通牵引系统的能量回馈系统，其特征在于，包括：

N个能量回馈模块，所述N个能量回馈模块中的每个能量回馈模块的负端均与轨道交通牵引系统的直流母线的负端相连，所述N个能量回馈模块中的每个能量回馈模块的正端均与所述直流母线的正端相连，所述N个能量回馈模块中的每个能量回馈模块均包括M个串联的DCDC模组和与所述M个串联的DCDC模组对应相连的M个储能单元，其中，N和M均为大于1的整数；

控制单元，所述控制单元分别与所述N个能量回馈模块中的每个DCDC模组相连，所述控制单元通过对所述N个能量回馈模块中的每个DCDC模组进行控制以使所述M个储能单元对所述直流母线的能量进行吸收或者向所述直流母线释放能量，使得所述直流母线的电压处于预设电压范围内；其中，所述M个串联的DCDC模组中的每个DCDC模组均包括K个并联的DCDC单元，其中，第1个DCDC模组中的K个DCDC单元的低压侧负端相连后作为能量回馈模块的负端，第i个DCDC模组中的K个DCDC单元的低压侧负端相连后与第i-1个DCDC模组中的K个DCDC单元的低压侧正端相连，其中，K为大于等于1的整数，i＝2、3、…M，并且第M个DCDC模组中的K个DCDC单元的低压侧正端相连后作为所述能量回馈模块的正端，以及所述每个DCDC模组中的K个DCDC单元的高压侧负端相连后与对应的储能单元的负端相连，所述每个DCDC模组中的K个DCDC单元的高压侧正端相连后与对应的储能单元的正端相连；

其中，所述控制单元通过对所述N个能量回馈模块中的每个DCDC模组进行控制以使所述M个储能单元对所述直流母线的能量进行吸收或者向所述直流母线释放能量时，所述控制单元控制每个能量回馈模块中的第1个DCDC模组处于恒压模式，并控制所述每个能量回馈模块中的剩余DCDC模组均处于恒流模式；

在控制所述每个能量回馈模块中的第1个DCDC模组处于所述恒压模式时，所述控制单元控制所述第1个DCDC模组中的第1个DCDC单元处于所述恒压模式，并控制所述第1个DCDC模组中的剩余DCDC单元均处于所述恒流模式；

在控制所述每个能量回馈模块中的剩余DCDC模组均处于所述恒流模式时，所述控制单元控制所述剩余DCDC模组中的每个DCDC单元均处于所述恒流模式。

2.如权利要求1所述的轨道交通牵引系统的能量回馈系统，其特征在于，所述K个DCDC单元中的每个DCDC单元均包括：

第一开关管，所述第一开关管的第一端与DCDC单元的高压侧正端相连，所述第一开关管的控制端与所述控制单元相连；

第二开关管，所述第二开关管的第一端与所述第一开关管的第二端相连，所述第二开关管的第二端分别与所述DCDC单元的高压侧负端和所述DCDC单元的低压侧负端相连，所述第二开关管的控制端与所述控制单元相连；

第一电容，所述第一电容并联在所述DCDC单元的高压侧正端与所述高压侧负端之间；

第一电感，所述第一电感的一端分别与所述第一开关管的第二端和所述第二开关管的第一端相连，所述第一电感的另一端与所述DCDC单元的低压侧正端相连；

第二电容，所述第二电容并联在所述DCDC单元的低压侧正端与所述低压侧负端之间。

3.如权利要求1所述的轨道交通牵引系统的能量回馈系统，其特征在于，当控制所述能量回馈系统启动时，所述控制单元先控制第1个能量回馈模块启动，并在所述第1个能量回馈模块启动完成后控制第2个能量回馈模块启动，依次执行，直至第N个能量回馈模块启动完成。

4.如权利要求3所述的轨道交通牵引系统的能量回馈系统，其特征在于，在控制每个能量回馈模块启动时，所述控制单元先控制所述能量回馈模块中的M个储能单元启动，并在所述M个储能单元启动完成后，控制第1个DCDC模组中的以所述恒压模式运行的DCDC单元启动，并在以所述恒压模式运行的DCDC单元启动完成后，控制所述第1个DCDC模组中的剩余DCDC单元顺序启动，以及在所述第1个DCDC模组启动完成后，控制剩余DCDC模组顺序启动，并在控制所述剩余DCDC模组中的每个DCDC模组启动时，控制所述每个DCDC模组中的每个DCDC单元顺序启动。

5.如权利要求1所述的轨道交通牵引系统的能量回馈系统，其特征在于，在控制所述能量回馈系统停止运行时，所述控制单元先控制第N个能量回馈模块关闭，并在所述第N个能量回馈模块关闭后控制第N-1个能量回馈模块关闭，依次执行，直至第1个能量回馈模块关闭。

6.如权利要求5所述的轨道交通牵引系统的能量回馈系统，其特征在于，在控制每个能量回馈模块关闭时，所述控制单元先控制以所述恒流模式运行的DCDC模组顺序关闭，并在控制每个DCDC模组关闭时，控制所述每个DCDC模组中的每个DCDC单元顺序关闭，以及在以所述恒流模式运行的DCDC模组顺序关闭后，控制第1个DCDC模组中以所述恒流模式运行的DCDC单元顺序关闭，并在以所述恒流模式运行的DCDC单元顺序关闭后，控制以所述恒压模式运行的DCDC单元关闭，并在以所述恒压模式运行的DCDC单元关闭后，控制所述能量回馈模块中的M个储能电池关闭。

7.一种轨道交通牵引系统，其特征在于，包括如权利要求1-6中任一项所述的轨道交通牵引系统的能量回馈系统。

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