CN112886601A - 轨道牵引动力电网供电稳压、回收、再利用储能系统 - Google Patents

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Abstract

本发明属于轨道牵引动力电网控制领域,具体涉及了一种轨道牵引动力电网供电稳压、回收、再利用储能系统及方法,旨在现有技术在牵引车辆牵引/制动时无法快速稳定地实现供电稳压、回收和再利用解决的问题。本发明包括:电源逆变单元,进行市电电源、电能回收电源和BMS储能单元电源的电压转换;监测控制单元,实时监测牵引动力电网的错峰性能和谐波、市电供电质量,并在牵引动力电网电压小于下限阈值或市电电压为0/牵引动力电网电压大于设定上限阈值时,发出启动BMS储能单元供电/充电命令;BMS储能单元,接收监测控制单元的命令,进行储能电池的放电/充电。本发明可快速稳定地实现牵引动力电网供电稳压、回收和再利用。

Description

轨道牵引动力电网供电稳压、回收、再利用储能系统
技术领域
本发明属于轨道牵引动力电网控制领域,具体涉及了一种轨道牵引动力电网供电稳压、回收、再利用储能系统。
背景技术
目前我国主要采用的750伏直流电供电系统对轨道交通进行供电,但绝大多数的轨道交通供电系统采用不控整流方式,特性偏软。在轨道交通车辆过多并处于牵引状态时,供电系统的母线电压会被大幅度拉低,当车辆处于制动状态(例如基础和进站刹车制动)时,其电动机会反转发电以制动车辆继续运行,这个过程中机车连接的接触网其电压会升高,甚至超过设定的上限值。
因此,为了保证电网电压控制在一定的安全范围内,在接触网电压升高而不至影响电网,现在一些系统中车辆采用采用安装制动电阻能耗、超级电容吸收或能量回馈电网的方式吸收电能,使电网电压维持在规定的电压值范围内。然而,这些方式还存在一些问题:在电阻能耗装置的使用中,车站及隧道中会产生大量的热量,需要配置空调及通风等环控设备进行散热,这样会提高车辆的造价,增加车辆的维护步骤,不利于行车安全,乘客的舒适性也大大降低,并且这些制动电阻完全将制动能量变成了热能,没有真正做到节能,不利于轨道交通车辆回归绿色、节能;采用飞轮、超级电容等进行储能的方式,但由于飞轮、超级电容等制造成本高及技术较为复杂而没有的到商业化的应用;采用逆变回馈系统是将牵引动力电网电压升高部分的能量吸收下来后,通过DC/AC变换成交流电源,直接输送至市电网络,但其谐波对市电电网造成冲击,让电网公司较难解决。另外,当机车间隔时间接近2min频繁启动时,回收系统不能连续工作,影响到电网电压的平衡。
发明内容
为了解决现有技术中的上述问题,即现有轨道交通供电系统在牵引车辆牵引/制动时无法快速稳定地实现牵引动力电网供电稳压、回收和再利用的问题,本发明提供了一种轨道牵引动力电网供电稳压、回收、再利用储能系统,该系统包括以下单元:
电源逆变单元,用于进行市政供电电网电源、电能回收电源和BMS储能单元电源的电压转换;
监测控制单元,用于实时监测牵引动力电网的错峰性能和谐波、市政供电电网的供电质量,并在牵引动力电网电压小于下限阈值或市政供电电网电压为0时,发出启动BMS储能单元供电命令,在牵引动力电网电压大于设定上限阈值时,发出启动BMS储能单元充电命令;
BMS储能单元,用于在接收到监测控制单元的供电命令或充电命令时,进行储能电池的放电或充电。
在一些优选的实施例中,所述系统还包括N个电力弹簧;
所述N个电力弹簧,用于在BMS储能单元供电和/或充电速度低于牵引动力电网的波动频率时,根据所述监测控制单元发送的弹性纠偏信息启动所述N个电力弹簧中的一个或多个;所述弹性纠偏信息包括启动或停止电力弹簧信息和启动或停止电力弹簧的数量信息。
在一些优选的实施例中,所述电源逆变单元进行市政供电电网电源、电能回收电源和BMS储能单元电源的电压转换,包括:
将市政供电电网电源从交流转换为直流,并将其电压值转换为牵引动力电网的额定电压值或用电设备的额定电压值;
将电能回收电源的电压值转换为BMS储能单元的额定电压值;
将BMS储能单元电源的电压值转换为牵引动力电网的额定电压值或用电设备的额定电压值。
在一些优选的实施例中,所述BMS储能单元还设置有电池管理系统;
所述电池管理系统,用于进行所述BMS储能单元中各单体电池的电压均衡,单体电池和电池组异常保护以及采集所述BMS储能单元中各单体电池和电池组运行中的参数。
在一些优选的实施例中,所述各单体电池的电压均衡,其方法为:
修正所述BMS储能单元中各单体电池由单体电池自身工艺差异引起的电压或能量的离散性,使得所有单体电池的电压差异均在设定范围内;所述单体电池的电压差异,其设定范围为[-30mV,+30mV]。
在一些优选的实施例中,所述单体电池和电池组异常保护包括:
单体电池过压报警保护、欠压报警保护以及过温报警保护;
电池组过冲报警和/或切断保护、过放报警和/或切断保护以及过流报警和/或切断保护。
在一些优选的实施例中,所述BMS储能单元中各单体电池和电池组运行中的参数包括:
单体电池电压、单体电池温度、电池组端电压、充电电流和放电电流。
在一些优选的实施例中,所述电池管理系统还设置有故障诊断模块;
所述故障诊断模块,用于根据所述BMS储能单元中各单体电池和电池组运行中的参数,通过分析诊断模型获取所述BMS储能单元中各单体电池当前容量、剩余容量、健康状态以及电池组的健康状态、当前状态下放电时可持续时长,并在异常时发出故障诊断报警信号。
在一些优选的实施例中,所述系统,其工作过程包括:
步骤S10,系统的电源逆变单元将市政供电电网电源转换为直流,并将电压值转换为牵引动力电网的额定电压值DC750V;
步骤S20,系统的监测控制单元实时监测牵引动力电网的错峰性能和谐波、市政供电电网的供电质量,并在牵引动力电网电压小于下限阈值DC500V或市政供电电网电压为0时,发出启动BMS储能单元供电命令,在牵引动力电网电压大于设定上限阈值DC900V时,发出启动BMS储能单元充电命令;
步骤S30,系统的BMS储能单元接收到监测控制单元的供电命令或充电命令时,进行储能电池的放电或充电,维持牵引动力电网电源处于DC500V~DC900V的范围内。
本发明的有益效果:
(1)本发明轨道牵引动力电网供电稳压、回收、再利用储能系统,存储吸收电能快速高效、容量大,并且抗干扰能力强,在牵引车辆加速、爬坡或减速、刹车起牵引动力电网降压或升压过限时,BMS储能单元可进行供电或充电稳压,牵引动力电网的供电母线电压高于预设范围时,在监测控制单元的控制下电源逆变器将电压转换为储能单元的额定电压给BMS储能单元充电,将电能储存在储能单元中,牵引动力电网供电母线电压低于预设范围时,在监测控制单元的控制下,电源逆变器将BMS储能单元的电压转化为预设范围内的电压,储能单元对外放电,给供电母线供电,维持供电母线的电压平衡,这个过程抑制了电压过限对电网造成的尖峰冲击,抑制谐波影响,从而提高了牵引动力电网电能质量。
(2)本发明轨道牵引动力电网供电稳压、回收、再利用储能系统,其中的BMS储能单元解决了回收电能的使用问题,并可将其电能根据需要转化电流电压做其他机车或者站房其他设备的选择使用,进一步提升了电能的利用率。
(3)本发明轨道牵引动力电网供电稳压、回收、再利用储能系统,在市电电网失电的情况下,BMS储能单元可以做后备电源使用,可保证机车就近靠站或短期运行,提高运行效率,也可以对站房等其他设备作为后备电源使用,保证乘客安全和秩序稳定。
附图说明
通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述,本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显:
图1是本发明轨道牵引动力电网供电稳压、回收、再利用储能系统的框架示意图;
图2是本发明轨道牵引动力电网供电稳压、回收、再利用储能系统一种实施例的BMS储能单元示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是,此处所描述的具体实施例仅用于解释相关发明,而非对该发明的限定。另外还需要说明的是,为了便于描述,附图中仅示出了与有关发明相关的部分。
需要说明的是,在不冲突的情况下,本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。
本发明的一种轨道牵引动力电网供电稳压、回收、再利用储能系统,该系统包括以下单元:
电源逆变单元,用于进行市政供电电网电源、电能回收电源和BMS储能单元电源的电压转换;
监测控制单元,用于实时监测牵引动力电网的错峰性能和谐波、市政供电电网的供电质量,并在牵引动力电网电压小于下限阈值或市政供电电网电压为0时,发出启动BMS储能单元供电命令,在牵引动力电网电压大于设定上限阈值时,发出启动BMS储能单元充电命令;
BMS储能单元,用于在接收到监测控制单元的供电命令或充电命令时,进行储能电池的放电或充电。
为了更清晰地对本发明轨道牵引动力电网供电稳压、回收、再利用储能系统进行说明,下面结合图1对本发明实施例中各模块展开详述。
本发明第一实施例的轨道牵引动力电网供电稳压、回收、再利用储能系统,包括电源逆变单元、监测控制单元和BMS储能单元,各部分详细描述如下:
电源逆变单元,用于进行市政供电电网电源、电能回收电源和BMS储能单元电源的电压转换。
电源逆变单元在系统中起到三方面的作用:
(1)将市政供电电网电源从交流转换为直流,并将其电压值转换为牵引动力电网的额定电压值或用电设备的额定电压值。
市政供电电源为AC220V,而牵引动力电网电源需要DC750V,因而电源逆变单元需要将市政供电电网电源首先转换为直流电源,然后再将直流电源的电压值转换为牵引动力电网电源的额定电压值DC750V。
(2)将电能回收电源的电压值转换为BMS储能单元的额定电压值。
(3)将BMS储能单元电源的电压值转换为牵引动力电网的额定电压值或用电设备的额定电压值。
牵引车辆在启动刹车、减速、加速或爬坡等状态下都会对牵引动力电网的供电母线电压造成影响:当牵引车辆在刹车、减速时,供电系统母线电压会被大幅度推高,此时系统获取的回收电源经由电源逆变单元转换获得BMS储能单元的额定电压值,进行BMS储能单元的充电,实现电源回收、存储;当牵引车辆在启动加速、爬坡时,牵引动力电网的供电系统的母线电压会被大幅度拉低,此时,系统中的BMS储能单元放电,并经过电源逆变单元转换获得牵引动力电网电源的额定电压值DC750V后,为牵引动力电网补充电源,实现回收电源的再利用。
在牵引动力电网电压处于DC500V~DC900V的范围内时,BMS储能单元中的电源还可以经由电源逆变单元转换为用电设备的额定电压值,为用电设备供电。
监测控制单元,用于实时监测牵引动力电网的错峰性能和谐波、市政供电电网的供电质量,并在牵引动力电网电压小于下限阈值或市政供电电网电压为0时,发出启动BMS储能单元供电命令,在牵引动力电网电压大于设定上限阈值时,发出启动BMS储能单元充电命令。
监测控制单元主要对三个方面的运行情况进行监控:
(1)对牵引动力电网的错峰性能和谐波进行实时监测,抑制谐波和尖峰对电网造成冲击。
(2)对市政供电电网的供电质量进行实时监测,在市政供电电网断电(市政供电电网的电压为0)的瞬间,发出启动BMS储能单元供电命令,BMS储能单作为后备电源,优先对牵引动力电网进行供电,保障牵引车辆运行稳定;在牵引车辆停运的情况下,对站房等其他用电设备提供后备电源,保障运营安全。
(3)当牵引车辆刹车造成牵引动力电网用电量突然减小,电压激增升高到大于设定上限阈值(额定上限阈值DC900V)时,发出启动BMS储能单元充电命令,由BMS储能单元收集冗余电能;当牵引车辆加速或爬坡造成牵引动力网用电量突然增大,电压瞬间拉低到小于设定下限阈值(额定下限阈值DC500V)时,发出启动BMS储能单元供电命令,由BMS储能单元放电给牵引动力电网进行电能补偿,稳定到牵引动力电网的额定电压。
BMS储能单元,用于在接收到监测控制单元的供电命令或充电命令时,进行储能电池的放电或充电。
BMS储能单元还设置有电池管理系统,用于进行所述BMS储能单元中各单体电池的电压均衡,单体电池和电池组异常保护以及采集所述BMS储能单元中各单体电池和电池组运行中的参数。
在储能电站(BMS储能单元)中,储能电池往往由几十串甚至几百串以上的电池组构成。由于电池在生产和使用过程中,会造成电池内阻、电压、容量等参数的不一致。这种差异表现为电池组充满或放完电时串联电芯之间的电压或能量的不相同。这种情况会导致部分电池过充,而在放电过程中电压过低的电芯有可能被过放,从而使电池组的离散性明显增加,使用时更容易发生过充和过放现象,整体容量急剧下降,整个电池组表现出来的容量为电池组中性能最差的电池芯的容量,最终导致电池组提前失效。因此,对于磷酸铁锂电池电池组而言,均衡保护电路是必须的。当然,锂电池的电池管理系统不仅仅是电池的均衡保护,还有更多的要求以保证锂电池储能系统稳定可靠的运行。
电池管理系统主要包括以下几方面的功能:
(1)基本保护功能:单体电池电压均衡功能;
此功能是为了修正串联电池组中由于电池单体自身工艺差异引起的电压或能量的离散性,避免个别单体电池因过充或过放而导致电池性能变差甚至损坏情况的发生,使得所有个体电池电压差异都在设定范围内。本发明一个实施例中,其设定范围为[-30mV,+30mV]。
(2)单体电池和电池组异常保护功能;
单体电池过压报警保护、欠压报警保护以及过温报警保护;
电池组过冲报警和/或切断保护、过放报警和/或切断保护以及过流报警和/或切断保护。
(3)参数采集功能;
采集的数据主要有:单体电池电压、单体电池温度(实际为每个电池模组的温度)、电池组端电压、充电电流和放电电流。获取参数后可计算得到蓄电池内阻,并可根据需要和监测控制单元进行通讯,上送数据和执行指令等。
电池管理系统还设置有故障诊断模块,用于根据所述BMS储能单元中各单体电池和电池组运行中的参数,通过分析诊断模型获取所述BMS储能单元中各单体电池当前容量、剩余容量、健康状态以及电池组的健康状态、当前状态下放电时可持续时长,并在异常时发出故障诊断报警信号。
根据电动汽车相关标准的要求《锂离子蓄电池总成通用要求》,对剩余容量(SOC)的诊断精度为5%,对健康状态(SOH)的诊断精度为8%,并且锂电池模块在充电过程中,将产生大量的热能,使整个电池模块的温度上升,因而,电池管理系统还具有热管理功能。
若遇异常,BMS储能单元的电池管理系统应给出故障诊断报警信号,通过监测控制单元发送给上层控制系统。对储能电池组每串电池进行实时监控,通过电压、电流等参数的监测分析,计算内阻及电压的变化率以及参考相对温升等综合办法,即时检查电池组中是否有某些已坏不能再用的或可能很快会坏的电池,判断故障电池及定位,给出报警信号,并对这些电池采取适当处理措施。当故障积累到一定程度,而可能出现或开始出现恶性事故时,给出重要报警信号输出、并切断充放电回路母线或者支路电池堆,从而避免恶性事故发生。采用储能电池的容错技术,如电池旁路或能量转移等技术,当某一单体电池发生故障时,避免对整组电池运行产生影响。电池管理系统对系统自身软硬件具有自检功能,即使器件损坏,也不会影响电池安全,确保不会因管理系统故障导致储能系统发生故障,甚至导致电池损坏或发生恶性事故。
本发明的轨道牵引动力电网供电稳压、回收、再利用储能系统还包括N个电力弹簧,在BMS储能单元供电和/或充电速度低于牵引动力电网的波动频率时,根据所述监测控制单元发送的弹性纠偏信息启动所述N个电力弹簧中的一个或多个;所述弹性纠偏信息包括启动或停止电力弹簧信息和启动或停止电力弹簧的数量信息。
牵引动力网中同时启动的牵引车辆可能是多个,同时停止的牵引车辆也可能是多个,并且刹车或启动时的加速度的不同也会带来电网不同的波动,而BMS储能单元在进行剩余电量吸收和欠缺电量补充时,需要一个过程,这很有可能跟不上电网波动的频率和速度,所以在一些特殊的情况下,BMS储能单元也无法保证电网波动处于理想的范围内,而电力弹簧的设置则能很好地解决这一问题。
电力弹簧的数量与其能够平息电网波动的幅值息息相关,因而,本申请一个实施例中,在监测控制单元中设置纠偏预测模型,用于预测纠偏所需启动或停止的电力弹簧的数量,监测控制单元基于该预测的信息生成弹性纠偏信息并发送至N个电力弹簧。
纠偏预测模型基于神经网络构建,其训练方法为:
步骤B10,获取不同加速度组合下的多个牵引车辆的启动和/或停止时间段的电网波动曲线作为样本数据;车辆启动时加速度为正,车辆刹车时加速度为负,可以是一辆牵引车辆在不同加速度下的样本数据,也可以是不同车辆在不同加速度组合下的样本数据,例如,有两辆牵引车辆正在启动,有一辆牵引车辆正在刹车的组合。
步骤B20,以电压标准波动曲线作为样本数据的标签;
步骤B30,随机选取一组样本数据,通过纠偏预测模型预测所需启动或停止的电力弹簧的数量,并获取启动或停止电力弹簧后的电网波动曲线作为预测波形;
步骤B40,计算预测波形与样本数据的标签的偏差度,并跳转步骤B30进行模型的迭代训练,直至偏差度低于设定阈值或达到设定的训练次数,获得训练好的纠偏预测模型。
训练好的纠偏预测模型在应用中,若是出现性能下降的情况,可以通过两种方法进行模型更新:第一种,获取更多的数据重新进行旧模型的再次训练;第二种,进行模型中卷积层数量的调整后,获得调整后的模型,基于旧的训练数据,通旧的训练数据进行调整后的模型训练,以保证模型预测的准确度。
本发明轨道牵引动力电网供电稳压、回收、再利用储能系统工作过程包括:
步骤S10,系统的电源逆变单元将市政供电电网电源转换为直流,并将电压值转换为牵引动力电网的额定电压值DC750V(《地铁设计规范》(GB50157-2013)牵引动力电网额定电压DC750V,电压允许波动范围DC500V~DC900V);
步骤S20,系统的监测控制单元实时监测牵引动力电网的错峰性能和谐波、市政供电电网的供电质量,并在牵引动力电网电压小于下限阈值DC500V或市政供电电网电压为0时,发出启动BMS储能单元供电命令,在牵引动力电网电压大于设定上限阈值DC900V时,发出启动BMS储能单元充电命令;
步骤S30,系统的BMS储能单元接收到监测控制单元的供电命令或充电命令时,进行储能电池的放电或充电,维持牵引动力电网电源处于DC500V~DC900V的范围内。
BMS电池单元可作为后备应急电源使用。当市政供电电网断电时,可对牵引动力电网进行供电,保证车辆完成当前运输任务或就近停靠,保证运营安全;车辆停运,轨道检修时,可作为临时电源为照明提供电源;也可独立对站房的部分用电设备提供电源,为安全生产提供保障。
所属技术领域的技术人员可以清楚地了解到,为描述的方便和简洁,上述描述的系统的具体工作过程及有关说明,可以参考前述系统实施例中的各模块功能,在此不再赘述。
需要说明的是,上述实施例提供的轨道牵引动力电网供电稳压、回收、再利用储能系统,仅以上述各功能模块的划分进行举例说明,在实际应用中,可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能模块来完成,即将本发明实施例中的模块或者步骤再分解或者组合,例如,上述实施例的模块可以合并为一个模块,也可以进一步拆分成多个子模块,以完成以上描述的全部或者部分功能。对于本发明实施例中涉及的模块、步骤的名称,仅仅是为了区分各个模块或者步骤,不视为对本发明的不当限定。
术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象,而不是用于描述或表示特定的顺序或先后次序。
术语“包括”或者任何其它类似用语旨在涵盖非排他性的包含,从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备/装置不仅包括那些要素,而且还包括没有明确列出的其它要素,或者还包括这些过程、方法、物品或者设备/装置所固有的要素。
至此,已经结合附图所示的优选实施方式描述了本发明的技术方案,但是,本领域技术人员容易理解的是,本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下,本领域技术人员可以对相关技术特征做出等同的更改或替换,这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种轨道牵引动力电网供电稳压、回收、再利用储能系统,其特征在于,该系统包括以下单元:
电源逆变单元,用于进行市政供电电网电源、电能回收电源和BMS储能单元电源的电压转换;
监测控制单元,用于实时监测牵引动力电网的错峰性能和谐波、市政供电电网的供电质量,并在牵引动力电网电压小于下限阈值或市政供电电网电压为0时,发出启动BMS储能单元供电命令,在牵引动力电网电压大于设定上限阈值时,发出启动BMS储能单元充电命令;
BMS储能单元,用于在接收到监测控制单元的供电命令或充电命令时,进行储能电池的放电或充电。
2.根据权利要求1所述的轨道牵引动力电网供电稳压、回收、再利用储能系统,其特征在于,所述系统还包括N个电力弹簧;
所述N个电力弹簧,用于在BMS储能单元供电和/或充电速度低于牵引动力电网的波动频率时,根据所述监测控制单元发送的弹性纠偏信息启动所述N个电力弹簧中的一个或多个;所述弹性纠偏信息包括启动或停止电力弹簧信息和启动或停止电力弹簧的数量信息。
3.根据权利要求1所述的轨道牵引动力电网供电稳压、回收、再利用储能系统,其特征在于,所述电源逆变单元进行市政供电电网电源、电能回收电源和BMS储能单元电源的电压转换,包括:
将市政供电电网电源从交流转换为直流,并将其电压值转换为牵引动力电网的额定电压值或用电设备的额定电压值;
将电能回收电源的电压值转换为BMS储能单元的额定电压值;
将BMS储能单元电源的电压值转换为牵引动力电网的额定电压值或用电设备的额定电压值。
4.根据权利要求1所述的轨道牵引动力电网供电稳压、回收、再利用储能系统,其特征在于,所述BMS储能单元还设置有电池管理系统;
所述电池管理系统,用于进行所述BMS储能单元中各单体电池的电压均衡,单体电池和电池组异常保护以及采集所述BMS储能单元中各单体电池和电池组运行中的参数。
5.根据权利要求4所述的轨道牵引动力电网供电稳压、回收、再利用储能系统,其特征在于,所述各单体电池的电压均衡,其方法为:
修正所述BMS储能单元中各单体电池由单体电池自身工艺差异引起的电压或能量的离散性,使得所有单体电池的电压差异均在设定范围内;所述单体电池的电压差异,其设定范围为[-30mV,+30mV]。
6.根据权利要求4所述的轨道牵引动力电网供电稳压、回收、再利用储能系统,其特征在于,所述单体电池和电池组异常保护包括:
单体电池过压报警保护、欠压报警保护以及过温报警保护;
电池组过冲报警和/或切断保护、过放报警和/或切断保护以及过流报警和/或切断保护。
7.根据权利要求4所述的轨道牵引动力电网供电稳压、回收、再利用储能系统,其特征在于,所述BMS储能单元中各单体电池和电池组运行中的参数包括:
单体电池电压、单体电池温度、电池组端电压、充电电流和放电电流。
8.根据权利要求4所述的轨道牵引动力电网供电稳压、回收、再利用储能系统,其特征在于,所述电池管理系统还设置有故障诊断模块;
所述故障诊断模块,用于根据所述BMS储能单元中各单体电池和电池组运行中的参数,通过分析诊断模型获取所述BMS储能单元中各单体电池当前容量、剩余容量、健康状态以及电池组的健康状态、当前状态下放电时可持续时长,并在异常时发出故障诊断报警信号。
9.根据权利要求1-8任一项所述的轨道牵引动力电网供电稳压、回收、再利用储能系统,其特征在于,所述系统,其工作过程包括:
步骤S10,系统的电源逆变单元将市政供电电网电源转换为直流,并将电压值转换为牵引动力电网的额定电压值DC750V;
步骤S20,系统的监测控制单元实时监测牵引动力电网的错峰性能和谐波、市政供电电网的供电质量,并在牵引动力电网电压小于下限阈值DC500V或市政供电电网电压为0时,发出启动BMS储能单元供电命令,在牵引动力电网电压大于设定上限阈值DC900V时,发出启动BMS储能单元充电命令;
步骤S30,系统的BMS储能单元接收到监测控制单元的供电命令或充电命令时,进行储能电池的放电或充电,维持牵引动力电网电源处于DC500V~DC900V的范围内。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115313448A (zh) * 2022-07-12 2022-11-08 国网河北省电力有限公司营销服务中心 一种电动汽车柔性充放电控制方法及系统

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2010100532A1 (de) * 2009-03-06 2010-09-10 Martin Oberhuber Seilbahnlaufgestell mit zugseilen, seilbahnwagen und seilbahnanlage
CN104065154A (zh) * 2014-06-09 2014-09-24 深圳微网能源管理系统实验室有限公司 一种变频器应急供电系统
US20150165913A1 (en) * 2013-12-13 2015-06-18 Powin Energy Corporation Non-traction battery controller and applications thereof
CN105610190A (zh) * 2016-01-15 2016-05-25 北京先行电气股份有限公司 轨道交通车辆再生能源回馈综合利用装置及系统
CN107394855A (zh) * 2016-11-21 2017-11-24 王干 一种跨坐式单轨交通轨道电动机车非接触充电装置
CN109378814A (zh) * 2018-11-01 2019-02-22 东南大学 一种直流电力弹簧系统及其内部储能系统的能量管理方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2010100532A1 (de) * 2009-03-06 2010-09-10 Martin Oberhuber Seilbahnlaufgestell mit zugseilen, seilbahnwagen und seilbahnanlage
US20150165913A1 (en) * 2013-12-13 2015-06-18 Powin Energy Corporation Non-traction battery controller and applications thereof
CN104065154A (zh) * 2014-06-09 2014-09-24 深圳微网能源管理系统实验室有限公司 一种变频器应急供电系统
CN105610190A (zh) * 2016-01-15 2016-05-25 北京先行电气股份有限公司 轨道交通车辆再生能源回馈综合利用装置及系统
CN107394855A (zh) * 2016-11-21 2017-11-24 王干 一种跨坐式单轨交通轨道电动机车非接触充电装置
CN109378814A (zh) * 2018-11-01 2019-02-22 东南大学 一种直流电力弹簧系统及其内部储能系统的能量管理方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115313448A (zh) * 2022-07-12 2022-11-08 国网河北省电力有限公司营销服务中心 一种电动汽车柔性充放电控制方法及系统
CN115313448B (zh) * 2022-07-12 2024-05-07 国网河北省电力有限公司营销服务中心 一种电动汽车柔性充放电控制方法及系统

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