CN114475264B - 一种动车组制动能量自适应回收装置及回收方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种动车组制动能量自适应回收装置及回收方法，属于动态电能量回收式制动技术领域，包括：两套变流装置；用于获取每个供电臂上电流数据的数据采集器；实现制动能量的存储或释放、使电能在两套变流装置之间完成双向传导的储能装置；接收数据采集器的数据，并对数据进行分析处理，进而控制变流装置、储能装置动作的控制部；变流装置将牵引电源通过变压和变换处理，得到供铁路贯通电源或自闭电源使用的10kV电源；两套变流装置的直流母线通过储能装置连接。本发明实现制动能量在两个牵引臂之间灵活转移，剩余制动能量暂时存储于储能装置内，在电力动车组制动结束以后，将储能装置内的能量通过变流装置逐渐向铁路贯通或自闭负荷释放。

Description

一种动车组制动能量自适应回收装置及回收方法
技术领域
本发明属于动态电能量回收式制动技术领域，具体涉及一种动车组制动能量自适应回收装置及回收方法。
背景技术
新型交流电力动车组、电力机车在制动过程中，采用能耗制动和再生制动方式，在制动过程中产生了大量电能回馈到牵引网，再通过牵引变压器返送到共用电网。在此过程中出现下列问题：
1、返送到共用电网的能量，采用反向不计费或反向正计费的方式，给铁路公司造成经济损失；
2、返送的电流为间断的负序电流，该电流注入共用电网，对共用电网来说是一种干扰，增加了共用电网安全运行的风险。
现有技术之一为，通过变流器将制动供电臂上的制动电能输送到处于牵引工况的供电臂，制动能量在两个牵引臂之间消耗完毕。这种技术需要在制动之时恰巧另外的供电臂有电力动车组在耗能，其使用的灵活性较差。
现有技术之二为，在供电臂上连接储能装置，通过储能装置吸收电力动车组的制动电能，在列车耗能时释放存储的电能供电力动车组使用。这种技术在地铁系统中应用较多，但在电气化铁路领域，由于制动总能量更大，需要更大容量的储能系统，导致投资巨大。
现有技术之三为，通过电力电子装置将制动能量进行变换输送给其它用电负荷。但通常情况下相比制动能量，其它用电负荷功率较小，不能全部消纳制动能量。制动能量具有冲击性强，出现时间随机性大的特点，难以保证其它用电负荷安全运行的需求。
发明内容
本发明为解决公知技术中存在的技术问题，提供一种动车组制动能量自适应回收装置及回收方法，在两个牵引供电臂之间设置两套变流装置和一套储能装置，实现制动能量在两个牵引臂之间灵活转移，剩余制动能量暂时存储于储能装置内，在电力动车组制动结束以后，将储能装置内的能量通过变流装置逐渐向铁路贯通或自闭负荷释放。
本发明的第一目的是提供一种动车组制动能量自适应回收装置，至少包括：
连接于牵引变压器输出侧的两套变流装置；
用于获取每个供电臂上电流大小和电流方向的数据采集器；
实现制动能量的存储或释放、使电能在两套变流装置之间完成双向传导的储能装置；
接收数据采集器的数据，并对数据进行分析处理，进而控制变流装置、储能装置动作的控制部；其中：
变流装置将牵引电源通过变压和变换处理，得到供铁路贯通电源或自闭电源使用的10kV电源；两套变流装置的直流母线通过储能装置连接；
所述变流装置包括：
将27.5kV的牵引电压转换为10kV贯通电压的第一变压器；
接收第一变压器的输出电压，并将该电压转换为变流器所需工作电压的第二变压器；
将变流器输出与10kV电压进行耦合叠加的第三变压器；其中：所述第一变压器的原边与牵引变压器的输出侧连接，所述第一变压器的二次侧与第二变压器的原边、第三变压器的原边连接；所述第二变压器的二次侧、第三变压器的二次侧分别与变流器的输入侧和输出侧连接，所述变流器的直流母线侧通过H桥Buck-Boost电路与储能装置连接；
动车组制动时，所述变流装置从供电臂获取制动能量，并通过下列方式回收制动能量：
方式一、向10kV贯通线和或10kV自闭线负荷供电；
方式二、向储能装置储能供能；
方式三、向另一个供电臂转移制动能量；
动车组未制动时，所述变流装置从供电臂和储能装置获取能量，向10kV贯通线和或10kV自闭线负荷提供电源。
优选地，每个供电臂上的数据采集器包括两组电流互感器。
优选地，两套变流装置相同。
优选地，所述变流器为两个，均为背靠背三相半桥电路；所述变流器的交流输入和输出侧分别设置有LCL滤波器，变流器的交流输出侧的三相之间设置有高速电子开关；当变流器输出侧电压超过阈值时，上述高速电子开关导通，变流器的输出侧为短路状态，当变流器输出侧电压未超过阈值时，上述高速电子开关关闭。
优选地，所述储能装置包括两套H桥Buck-Boost电路；其中：
一套H桥Buck-Boost电路连接一号变流器的直流母线，用另一套H桥Buck-Boost电路连接二号变流器的直流母线；两套H桥Buck-Boost电路共用一套储能元件。
优选地，两套H桥Buck-Boost电路之间协同工作，满足以下工作条件：
条件一、两套H桥Buck-Boost电路都处于充电状态时，总充电电流不超过储能元件最大充电电流限制；
条件二、两套H桥Buck-Boost电路都处于放电状态时，总放电电流不超过储能元件最大放电电流限制；
条件三、一套H桥Buck-Boost电路充电、一套H桥Buck-Boost电路放电时，其电流差不超过储能元件最大充电电流或最大放电电流。
本发明的第二目的是提供一种动车组制动能量自适应回收方法，基于上述动车组制动能量自适应回收装置，执行如下步骤：
S1、通过数据采集器获取每条供电臂上电流大小和电流方向；
S2、控制部接收数据采集器的数据，并根据数据判定动车组的制动状态；当判定结果为动车组制动时，执行S3，当判定结果为动车组未制动时，执行S4；
S3、变流装置从供电臂获取制动能量，并通过下列方式回收制动能量：
方式一、向10kV贯通线和或10kV自闭线负荷供电；
方式二、向储能装置储能供能；
方式三、向另一个供电臂转移制动能量；
S4、所述变流装置从供电臂和储能装置获取能量，向10kV贯通线和或10kV自闭线负荷提供电源。
优选地，所述动车组的制动状态包括单臂制动和双臂制动。
优选地，当动车组的制动状态为单臂制动时，S3中的回收制动能量方式包括方式一、方式二和方式三；当动车组的制动状态为双臂制动时，S3中的回收制动能量方式包括方式一和方式二。
本发明具有的优点和积极效果是：
本发明在两个牵引供电臂之间设置两套变流装置和一套储能装置，实现制动能量在两个牵引臂之间转移，剩余制动能量暂时存储于储能装置内，在电力动车组制动结束后储能装置内的能量通过变流装置逐渐向铁路贯通/自闭负荷释放。
本发明在消纳电力动车组制动能量的同时，能够给铁路贯通负荷提供优质的供电电源。
附图说明
图 1为本发明优选实施例的结构原理图；
图2为本发明优选实施例中变流装置构架示意图；
图 3为本发明优选实施例中一号变流器的电路图；
图 4为本发明优选实施例中储能装置的电路图；
图 5为本发明优选实施例中二号变流器的电路图。
具体实施方式
为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下：
请参阅图1至图5，本发明的技术方案为：
一种动车组制动能量自适应回收装置，包括：
连接于牵引变压器输出侧的两套变流装置；
用于获取每个供电臂上电流大小和电流方向的数据采集器；
实现制动能量的存储或释放、使电能在两套变流装置之间完成双向传导的储能装置；
接收数据采集器的数据，并对数据进行分析处理，进而控制变流装置、储能装置动作的控制部；其中：
变流装置将牵引电源通过变压和变换处理，得到供铁路贯通电源或自闭电源使用的10kV电源；两套变流装置的直流母线通过储能装置连接；
动车组制动时，所述变流装置从供电臂获取制动能量，并通过下列方式回收制动能量：
方式一、向10kV贯通线和或10kV自闭线负荷供电；
方式二、向储能装置储能供能；
方式三、向另一个供电臂转移制动能量；
动车组未制动时，所述变流装置从供电臂和储能装置获取能量，向10kV贯通线和或10kV自闭线负荷提供电源。
本优选实施例的构架和工作方式为：
将两台变流装置分别接入牵引变压器T的输出侧，变流装置将牵引电源通过变压和变换处理后，得到10kV电源，作为铁路贯通电源或自闭电源。变流装置Bα和变流装置Bβ分别连接到一个储能装置C。
本发明在牵引变压器馈出的α臂上设置两个电流互感器，牵引变压器的二次侧连接一号变流装置；在牵引变压器馈出的β臂上设置两个电流互感器，牵引变压器的二次侧连接二号变流装置。
变流装置通过电流互感器测量牵引臂上的电流方向。如果出现电流方向为从牵引网流入牵引变压器T，则认为该牵引臂处于回馈制动状态。此时，储能装置开始充电，存储制动能量，直到储能装置满电或制动状态结束。如果出现电流方向为从牵引变压器流入牵引网，或电流为零，则认为该牵引臂处于非回馈制动状态。此时，储能装置开始放电，直到储能装置无电。
当一个牵引臂处于回馈制动状态，另一个牵引臂处于牵引状态时，制动能量将通过一号变流装置Bα到储能装置C，再到二号变流装置Bβ的方向传输，或者通过二号变流装置Bβ到储能装置C，再到一号变流装置Bα的方向传输。即，制动能量通过两台变流装置和一台储能装置被传输到工作于牵引状态的供电臂。
所述变流装置的构架和工作方式为：
以连接到α供电臂的变流装置为例。通过27.5/10kV的第一变压器TZα1连接到牵引变压器的T1/F1/G端，G端为牵引变压器二次侧的接地端。获得三相27.5kV输入电源。
第一变压器TZα1二次侧连接到第二变压器TZα2的原边和第三变压器TZα3的原边。其中，第二变压器TZα2的作用是将10kV电压降低至变流器Cα可以工作的范围内。第三变压器TZα3是一台耦合变压器，其作用是将一号变流器Cα输出与10kV电压进行耦合叠加。
一号变流器Cα与储能装置连接，向储能装置输送电能或从储能装置获取电能。
牵引网的电压波动或电压谐波，将导致第一变压器TZα1的输出电压波动或电压谐波含量发生变化，这种变化被一号变流器Cα检测到，一号变流器Cα输出一个与此变化相反的，成比例的电流输出到第三变压器TZα3的副边，通过第三变压器TZα3与第二变压器TZα2的输出电压叠加后，以抑制这种电压波动或电压谐波含量的变化。
经过上述处理后的10kV电源送往10kV贯通线。
同样的，连接到β供电臂的变流装置将经过处理的10kV电源送往10kV自闭线。
所述变流器的电路为：
变流器主电路为背靠背三相半桥，由于整流侧和逆变器均可控，可以实现能量的双向流动，中间为直流母线。交流输入和输出侧分别设置有LCL滤波器，以避免开关管工作时的高频谐波向外传导。
变流器输出侧的三相之间设置有高速电子开关Nα1或Nβ1。在变流器输出侧电压超过阈值时，Nα1或Nβ1将导通，将变流器输出侧短路。
所述储能装置的电路为：
储能装置用一套H桥Buck-Boost电路连接一号变流器Cα的直流母线，用另一套H桥Buck-Boost电路连接二号变流器Cβ的直流母线。两套H桥Buck-Boost电路共用一套储能元件。
两套H桥Buck-Boost电路之间需协同工作，需要满足以下工作条件：
都处于充电状态时，总充电电流不超过储能元件最大充电电流限制；
都处于放电状态时，总放电电流不超过储能元件最大放电电流限制；
一套充电、一套放电时，其电流差不超过储能元件最大充电电流或最大放电电流。
一种动车组制动能量自适应回收方法，包括：
S1、通过数据采集器获取每条供电臂上电流大小和电流方向；
S2、控制部接收数据采集器的数据，并根据数据判定动车组的制动状态；当判定结果为动车组制动时，执行S3，当判定结果为动车组未制动时，执行S4；
S3、变流装置从供电臂获取制动能量，并通过下列方式回收制动能量：
方式一、向10kV贯通线和或10kV自闭线负荷供电；
方式二、向储能装置储能供能；
方式三、向另一个供电臂转移制动能量；
S4、所述变流装置从供电臂和储能装置获取能量，向10kV贯通线和或10kV自闭线负荷提供电源。
优选地，所述动车组的制动状态包括单臂制动和双臂制动。
优选地，当动车组的制动状态为单臂制动时，S3中的回收制动能量方式包括方式一、方式二和方式三；当动车组的制动状态为双臂制动时，S3中的回收制动能量方式包括方式一和方式二。
如图1所示，本优选实施例主要包括一号变流装置Bα、二号变流装置Bβ，以及与两套变流装置连接的储能装置C；两套变流装置结构和参数均相同；其中：
一号变流装置Bα与牵引变压器T馈出的α供电臂连接，并与一号电流互感器TAα1和二号电流互感器TAα2连接，通过一号电流互感器TAα1和二号电流互感器TAα2测量α供电臂的电流大小和方向；
二号变流装置Bβ与牵引变压器T馈出的β供电臂连接，并与三号电流互感器TAβ1和四号电流互感器TAβ2连接，通过三号电流互感器TAβ1和四号电流互感器TAβ2测量β供电臂的电流大小和方向；
牵引变压器T的原边与220kV电网连接；一号变流装置Bα交流输出连接10kV贯通线，二号变流装置Bβ的交流输出连接10kV自闭线。一号变流装置Bα、二号变流装置Bβ和储能装置C之间通过CAN总线连接，进而完成数据传输。
如图1所示，一号变流装置Bα可以从α供电臂获得输入电能，通过变换输出10kV电源到10kV贯通线，亦可输出直流电源到储能装置C；也可从储能装置C获得能源，通过一号变流装置Bα变换后，输出10kV电源到10kV贯通线，亦可输出交流电源到α供电臂。
如图1所示，二号变流装置Bβ可以从β供电臂获得输入电能，通过变换输出10kV电源到10kV自闭线，亦可输出直流电源到储能装置C；也可从储能装置C获得能源，通过二号变流装置Bβ变换后，输出10kV电源到10kV自闭线，亦可输出交流电源到β供电臂。
如图1所示，一号变流装置Bα通过一号电流互感器TAα1和二号电流互感器TAα2测量α供电臂上的电流方向，二号变流装置Bβ通过三号电流互感器TAβ1和四号电流互感器TAβ2测量β供电臂上的电流方向。α供电臂或β供电臂各有如下三种工作状态：空载状态，牵引状态和回馈制动状态。如果电流方向为从牵引网流入牵引变压器T，则认为该牵引臂处于回馈制动状态，如果电流为零时，则认为是空载状态，如果电流方向为从牵引变压器T流入牵引网时，则认为是牵引状态。一号变流装置Bα、二号变流装置Bβ及储能装置C包括9种工作状态：
状态1：α供电臂和β供电臂都处于回馈制动状态，则一号变流装置Bα从α供电臂取能，变换后向10kV贯通线输出10kV电源，向储能装置C输出电能；二号变流装置Bβ从β供电臂取能，变换后向10kV自闭线输出10kV电源，向储能装置C输出电能。
状态2：α供电臂为回馈制动状态，β供电臂处于空载，则一号变流装置Bα从α供电臂取能，变换后向10kV贯通线输出10kV电源，向储能装置C输出电能；二号变流装置Bβ从β供电臂和储能装置C取能，变换后向10kV自闭线输出10kV电源。
状态3：α供电臂为回馈制动状态，β供电臂处于牵引状态，则一号变流装置Bα从α供电臂取能，变换后向10kV贯通线输出10kV电源，向储能装置C输出电能；二号变流装置Bβ从储能装置C获取电能，向β供电臂和10kV自闭线输出电能。
状态4：α供电臂为空载状态，β供电臂处于回馈制动状态，则一号变流装置Bα从储能装置C获取电能，向α供电臂和10kV贯通线输出电能；二号变流装置Bα从β供电臂取能，变换后向10kV自闭线输出10kV电源，向储能装置C输出电能。
状态5：α供电臂和β供电臂都空载状态。则一号变流装置Bα从α供电臂和储能装置C取能，变换后向10kV贯通线输出10kV电源；二号变流装置Bβ从β供电臂和储能装置C取能，变换后向10kV自闭线输出10kV电源。
状态6：α供电臂为空载状态，β供电臂处于牵引状态，则一号变流装置Bα从α供电臂和储能装置C取能，变换后向10kV贯通线输出10kV电源；二号变流装置Bβ从β供电臂和储能装置C取能，变换后向10kV自闭线输出10kV电源。
状态7：α供电臂为牵引状态，β供电臂处于回馈制动状态，则一号变流装置Bα从储能装置C获取电能，向α供电臂和10kV贯通线输出电能；二号变流装置Bβ从β供电臂取能，变换后向10kV自闭线输出10kV电源，向储能装置C输出电能。
状态8：α供电臂为牵引状态，β供电臂处于空载状态，则一号变流装置Bα从α供电臂和储能装置C取能，变换后向10kV贯通线输出10kV电源；二号变流装置Bβ从β供电臂和储能装置C取能，变换后向10kV自闭线输出10kV电源。
状态9：α供电臂和β供电臂都处于牵引状态，则一号变流装置Bα从α供电臂和储能装置C取能，变换后向10kV贯通线输出10kV电源；二号变流装置Bβ从β供电臂和储能装置C取能，变换后向10kV自闭线输出10kV电源。
如图2所示，两套变流装置相同，所述变流装置包括：
将27.5kV的牵引电压转换为10kV贯通电压的第一变压器；
接收第一变压器的输出电压，并将该电压转换为变流器所需工作电压的第二变压器；
将变流器输出与10kV电压进行耦合叠加的第三变压器；其中：所述第一变压器的原边与牵引变压器的输出侧连接，所述第一变压器的二次侧与第二变压器的原边、第三变压器的原边连接；所述第二变压器的二次侧、第三变压器的二次侧与变流器的输入侧和输出侧连接，所述变流器的直流母线通过H桥Buck-Boost电路与储能装置连接。
下面以一号变流装置为例进行详细说明：
第一变压器TZα1原边连接图1所示的α供电臂的T1、F1、G端，以获得电压为27.5kV，相位差为120°的输入电源，在第一变压器TZα1的副边获得三相10kV电源。该三相10kV电源通过隔离开关QSα1连接至一号开关QFα1、二号开关QFα2，三号开关QSα2。三号开关QSα2连接熔断器和电压互感器开关TVα1，用于测量输入电压。在一号变流器Cα出现退出运行时，二号开关QFα2闭合，此时向10kV贯通线提供10kV电源。一号开关QFα1经过五号电流互感器TAα3连接至第二变压器TZα2的原边和第三变压器TZα3的原边。五号电流互感器TAα3用于测量10kV电流，第二变压器TZα2将10kV电压变换为AC400V输入到一号变流器Cα。一号变流器Cα根据一号电压互感器TVα1测量到的电压、五号电流互感器TAα3和七号电流互感器TAα5测量到的电流，以及图1所示的一号电流互感器TAα1、二号电流互感器TAα2测量到的电流，控制一号变流器Cα与第二变压器TZα2之间的电流、控制一号变流器Cα与第三变压器TZα3之间的电流、一号变流器Cα与储能装置C之间的电流。一号变流器Cα输出通过第三变压器TZα3隔离与变压后与第一变压器TZα1输出叠加后，通过第四开关QFα3和七号电流互感器TAα5输出至10kV贯通线。一号变流器Cα还有一个端口和储能装置C及二号变流器Cβ连接，实现回馈制动能量的储存或释放，以及在两台变流器之间的流动。一号变流器Cα、二号变流器Cβ、储能装置C之间通过数据总线CAN1、CAN2、CAN3连接。
如图3和图5所示，两个变流器相同，此处以一号变流器进行详细说明：
在一号变流器Cα中，一号电感Lα1与四号电感Lα4串联，串联的中点连接一号电阻Rα1的一端，一号电阻Rα1的另一端连接一号电容Cα1；二号电感Lα2与五号电感Lα5串联，串联的中点连接二号电阻Rα2的一端，二号电阻Rα2的另一端连接二号电容Cα2；三号电感Lα3与六号电感Lα6串联，串联的中点连接三号电阻Rα3的一端，三号电阻Rα3的另一端连接三号电容Cα3；一号电容Cα1、二号电容Cα2、三号电容Cα3的另一端相互连接，组成LCL滤波网路。
如图3所示，在一号变流器Cα中，四号电感Lα4的另一端连接到IBGT Vα1的发射极和IGBT Vα4的集电极；五号电感Lα5的另一端连接到IBGT Vα2的发射极和IGBT Vα5的集电极；六号电感Lα6的另一端连接到IBGT Vα3的发射极和IGBT Vα6的集电极。组成三相半桥电路，其直流正端连接Vαdc+。
如图3所示，在一号变流器Cα中，七号电感Lα7的一端连接到IBGT Vα9的发射极和IGBT Vα12的集电极；八号电感Lα8的一端连接到IBGT Vα8的发射极和IGBT Vα11的集电极；九号电感Lα9的一端连接到IBGT Vα7的发射极和IGBT Vα10的集电极。组成另一个三相半桥电路，其直流正端连接Vαdc+。
如图3所示，在一号变流器Cα中，四号电容Cα4为直流母线电容，分别连接Vαdc+和Vαdc-。
如图3所示，在一号变流器Cα中，十号电感Lα10与七号电感Lα7串联，串联的中点连接六号电阻Rα6的一端，六号电阻Rα6的另一端连接七号电容Cα7；十一号电感Lα11与八号电感Lα8串联，串联的中点连接五号电阻Rα5的一端，五号电阻Rα5的另一端连接六号电容Cα6；十二号电感Lα12与九号电感Lα9串联，串联的中点连接四号电阻Rα4的一端，四号电阻Rα4的另一端连接五号电容Cα5；五号电容Cα5、六号电容Cα6、七号电容Cα7的另一端相互连接，组成另一个LCL滤波网路。
如图3所示，在一号变流器Cα中，十号电感Lα10的另一端连接三相双向晶闸管的第一端和一号输出变压器线圈TZα3.1的一端；十一号电感Lα11的另一端连接三相双向晶闸管的第二端和二号输出变压器线圈TZα3.2的一端；十二号电感Lα12的另一端连接三相双向晶闸管的第三端和三号输出变压器线圈TZα3.3的一端；三个输出变压器线圈TZα3.1、TZα3.2、TZα3.3另一端相互连接。
如图4所示，在储能装置C中，八号电容Cα8的一端连接直流正端Vαdc+和IGBT Vα13的集电极, 八号电容Cα8的另一端连接直流负端Vαdc-和IGBT Vα15的发射极；IGBT Vα13的发射极连接IGBT Vα15的集电极和十三电感Lα13的一端；IGBT Vα14的发射极连接IGBT Vα16的集电极和十三电感Lα13的另一端。IGBT Vα14的集电极连接九号电容Cα9的一端，电池BAT的一端，九号电容Cβ9的一端和IGBT Vβ14的集电极；IGBT Vα16的发射极连接第九电容Cα9的另一端，电池BAT的另一端，九号电容Cβ9的另一端和IGBT Vβ16的发射极；IGBT Vβ14的发射极连接IGBT Vβ16的集电极和十三电感Lβ13的一端；十三电感Lβ13的另一端连接IGBT Vβ13的发射极和IGBT Vβ15的集电极；八号电容Cβ8的一端连接IGBT Vβ13的集电极和直流正端Vβdc+，八号电容Cβ8的另一端连接IGBT Vβ15的发射极和直流负端Vβdc-。
如图3所示，一号变流器Cα的直流正端Vαdc+，直流负端Vαdc-分别和储能装置C的一组直流正端和直流负端连接；二号变流器Cβ的直流正端Vβdc+，直流负端Vβdc-分别和储能装置C的另一组直流正端和直流负端连接。
如图3所示，一号变流器Cα的两个交流端可以双向工作，二号变流器Cβ的两个交流端亦可以双向工作。一号变流器Cα和二号变流器Cβ的直流端通过储能装置C连接在一起，可以实现能量在一号变流器Cα和二号变流器Cβ之间双向流动。
需要强调的是，本发明所述实施例是说明性的，而不是限定性的，因此本发明包括并不限于具体实施方式中所述实施例，包含但不限于只使用本发明的一部分组成动车组制动能量回收及贯通电源综合处理装置。凡是由本领域技术人员根据本发明的技术方案得出的其他实施方式，同样属于本发明保护的范围。

Claims (9)

1.一种动车组制动能量自适应回收装置，其特征在于，至少包括：
连接于牵引变压器输出侧的两套变流装置；
用于获取每个供电臂上电流大小和电流方向的数据采集器；
实现制动能量的存储或释放、使电能在两套变流装置之间完成双向传导的储能装置；
接收数据采集器的数据，并对数据进行分析处理，进而控制变流装置、储能装置动作的控制部；其中：
变流装置将牵引电源通过变压和变换处理，得到供铁路贯通电源或自闭电源使用的10kV电源；两套变流装置的直流母线通过储能装置连接；
所述变流装置包括：
将27.5kV的牵引电压转换为10kV贯通电压的第一变压器；
接收第一变压器的输出电压，并将该电压转换为变流器所需工作电压的第二变压器；
将变流器输出与10kV电压进行耦合叠加的第三变压器；其中：所述第一变压器的原边与牵引变压器的输出侧连接，所述第一变压器的二次侧与第二变压器的原边、第三变压器的原边连接；所述第二变压器的二次侧、第三变压器的二次侧分别与变流器的输入侧和输出侧连接，所述变流器的直流母线侧通过H桥Buck-Boost电路与储能装置连接；
动车组制动时，所述变流装置从供电臂获取制动能量，并通过下列方式回收制动能量：
方式一、向10kV贯通线和/ 或10kV自闭线负荷供电；
方式二、向储能装置储能供能；
方式三、向另一个供电臂转移制动能量；
动车组未制动时，所述变流装置从供电臂和储能装置获取能量，向10kV贯通线和/ 或10kV自闭线负荷提供电源。
2.根据权利要求1所述的动车组制动能量自适应回收装置，其特征在于，每个供电臂上的数据采集器包括两组电流互感器。
3.根据权利要求1或2所述的动车组制动能量自适应回收装置，其特征在于，两套变流装置相同。
4.根据权利要求3所述的动车组制动能量自适应回收装置，其特征在于，所述变流器为两个，均为背靠背三相半桥电路；所述变流器的交流输入和输出侧分别设置有LCL滤波器，变流器的交流输出侧的三相之间设置有高速电子开关；当变流器输出侧电压超过阈值时，上述高速电子开关导通，变流器的输出侧为短路状态，当变流器输出侧电压未超过阈值时，上述高速电子开关关闭。
5.根据权利要求4所述的动车组制动能量自适应回收装置，其特征在于，所述储能装置包括两套H桥Buck-Boost电路；其中：
一套H桥Buck-Boost电路连接一号变流器的直流母线，用另一套H桥Buck-Boost电路连接二号变流器的直流母线；两套H桥Buck-Boost电路共用一套储能元件。
6.根据权利要求5所述的动车组制动能量自适应回收装置，其特征在于，两套H桥Buck-Boost电路之间协同工作，满足以下工作条件：
条件一、两套H桥Buck-Boost电路都处于充电状态时，总充电电流不超过储能元件最大充电电流限制；
条件二、两套H桥Buck-Boost电路都处于放电状态时，总放电电流不超过储能元件最大放电电流限制；
条件三、一套H桥Buck-Boost电路充电、一套H桥Buck-Boost电路放电时，其电流差不超过储能元件最大充电电流或最大放电电流。
7.一种动车组制动能量自适应回收方法，其特征在于，基于上述权利要求1-6任一项所述的动车组制动能量自适应回收装置，执行如下步骤：
S1、通过数据采集器获取每条供电臂上电流大小和电流方向；
S2、控制部接收数据采集器的数据，并根据数据判定动车组的制动状态；当判定结果为动车组制动时，执行S3，当判定结果为动车组未制动时，执行S4；
S3、变流装置从供电臂获取制动能量，并通过下列方式回收制动能量：
方式一、向10kV贯通线和/ 或10kV自闭线负荷供电；
方式二、向储能装置储能供能；
方式三、向另一个供电臂转移制动能量；
S4、所述变流装置从供电臂和储能装置获取能量，向10kV贯通线和/ 或10kV自闭线负荷提供电源。
8.根据权利要求7所述的动车组制动能量自适应回收方法，其特征在于，所述动车组的制动状态包括单臂制动和双臂制动。
9.根据权利要求8所述的动车组制动能量自适应回收方法，其特征在于，当动车组的制动状态为单臂制动时，S3中的回收制动能量方式包括方式一、方式二和方式三；当动车组的制动状态为双臂制动时，S3中的回收制动能量方式包括方式一和方式二。
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