【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)屬于電氣化鐵路牽引供電，具體而言，涉及一種面向雙流制線路的再生制動能量利用系統(tǒng)的控制方法。
技術(shù)介紹
1、交、直流雙流制城市軌道交通牽引供電模式因其實現(xiàn)了市內(nèi)普速軌道交通線路與市域軌道交通快線的無縫銜接，實現(xiàn)“零距”旅客換乘，大大提升了軌道交通服務(wù)水平，是未來市域軌道交通發(fā)展的方向。然而，電力機(jī)車制動常采用再生制動方式，城市軌道交通中，由于站間距較短，列車啟動、制動頻繁，制動能量相當(dāng)可觀，同時在交流牽引供電系統(tǒng)中，也會產(chǎn)生大功率的再生制動能量。但當(dāng)同一臂上的機(jī)車不能吸收再生制動能量時，多余的再生制動能量會通過牽引變電站注入電網(wǎng)或被制動電阻耗散掉，導(dǎo)致能量浪費。且由于中性段和電分段的存在，雙流制系統(tǒng)中能量無法互相流動，造成了較低的再生制動能量利用率，
2、儲能技術(shù)在軌道交通領(lǐng)域可實現(xiàn)需求側(cè)電能管理，削峰填谷和平滑負(fù)荷的功能；但面向雙流制牽引供電制式的再生制動能量利用系統(tǒng)還處于空白，且由于直流制式與交流制式線路之間存在的天然能量壁壘，其能量不能直接傳輸，無法對潮流進(jìn)行統(tǒng)一管理。
3、因此,如何面向雙流制牽引供電制式的再生制動能量利用的高效利用,成為改善軌道交通系統(tǒng)能源效率的關(guān)鍵技術(shù)之一。
4、目前,再生制動能量的利用方案主要包括以下幾種:
5、1.直流母線型。在直流牽引供電系統(tǒng)中,直流母線上可以直接連接再生電動機(jī)的反饋電流,實現(xiàn)直流側(cè)的再生能量利用。但這種方案只能利用直流側(cè)的再生電能,無法利用交流側(cè)的再生電能。
6、2.雙向變流器型。在交流牽引供電系統(tǒng)中,在交流供
7、3.儲能型。在交直流混合供電系統(tǒng)中,在交直流供電臂之間加裝儲能系統(tǒng),可以吸收再生電能并在需要時釋放。這種方案可以兼顧交流和直流側(cè)的再生能量利用,但需要額外配備大容量的儲能裝置,系統(tǒng)復(fù)雜度較高。
8、上述幾種方案雖然在一定程度上實現(xiàn)了再生制動能量的利用,但仍存在以下主要問題:
9、1.交直流側(cè)再生電能利用不充分。現(xiàn)有方案要么只能利用直流側(cè)再生電能,要么需要增加大容量雙向變流器或儲能裝置,系統(tǒng)成本較高。
10、2.缺乏智能化的功率分配和協(xié)調(diào)控制。現(xiàn)有方案多采用人工設(shè)定的電力分配策略,無法對系統(tǒng)運行狀況進(jìn)行實時感知和自適應(yīng)調(diào)節(jié),難以實現(xiàn)能量利用的最優(yōu)化。
11、3.控制策略相對簡單。大多數(shù)現(xiàn)有方案采用相對簡單的控制策略,如電流環(huán)控制、功率環(huán)控制等,難以滿足再生制動能量利用系統(tǒng)的復(fù)雜需求。
12、因此,急需開發(fā)一種新型的再生制動能量利用系統(tǒng),能夠充分利用交直流側(cè)的再生電能,并采用智能化的功率分配和協(xié)調(diào)控制策略,提高系統(tǒng)的能量利用效率和經(jīng)濟(jì)性能。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、有鑒于此，本專利技術(shù)提供一種面向雙流制線路的再生制動能量利用系統(tǒng)的控制方法，能夠解決現(xiàn)有技術(shù)難以實現(xiàn)交直流側(cè)再生電能的高效利用和智能管理的技術(shù)問題。
2、本專利技術(shù)是這樣實現(xiàn)的：
3、本專利技術(shù)提供一種面向雙流制線路的再生制動能量利用系統(tǒng)的控制方法，包括以下步驟：
4、s10、構(gòu)建面向雙流制線路的再生制動能量利用系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)，所述系統(tǒng)包括功率融通設(shè)備ⅰ和功率融通設(shè)備ⅱ；
5、s20、采用粒子群優(yōu)化算法建立以系統(tǒng)電費最低為目標(biāo)函數(shù)的博弈模型，通過迭代優(yōu)化計算得到交流牽引所削峰設(shè)定值和直流牽引所削峰設(shè)定值；
6、s30、采集交流牽引所左右側(cè)供電臂以及直流供電臂的電壓電流數(shù)據(jù)，建立實時數(shù)據(jù)庫；
7、s40、利用滑動時間窗口法對所述實時數(shù)據(jù)庫中的電壓電流數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波處理，得到濾波后的電壓電流數(shù)據(jù)；
8、s50、根據(jù)所述濾波后的電壓電流數(shù)據(jù)，計算得到交流兩側(cè)供電臂負(fù)荷瞬時功率和直流供電臂負(fù)荷瞬時功率；
9、s60、建立模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，將所述交流負(fù)荷瞬時功率、所述直流負(fù)荷瞬時功率以及所述削峰設(shè)定值輸入所述模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，輸出確定的系統(tǒng)工作模式；
10、s70、根據(jù)所述系統(tǒng)工作模式，建立自適應(yīng)功率分配方程組，求解得到α側(cè)ac-dc變流器、β側(cè)ac-dc變流器、左側(cè)ac-dc變流器、右側(cè)dc-dc變流器以及儲能系統(tǒng)的功率參考值；
11、s80、采用功率外環(huán)控制，基于所述功率參考值建立電流參考值計算模型，計算得到所述α側(cè)ac-dc變流器、所述β側(cè)ac-dc變流器、所述左側(cè)ac-dc變流器、所述右側(cè)dc-dc變流器以及所述儲能系統(tǒng)的電流參考值；
12、s90、將所述電流參考值與對應(yīng)端口的實際電流值進(jìn)行比較，采用自適應(yīng)電流跟蹤器得到調(diào)制信號，并通過空間矢量脈寬調(diào)制技術(shù)將所述調(diào)制信號轉(zhuǎn)化為各變流器的開關(guān)信號，實現(xiàn)對再生制動能量的利用控制。
13、在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本專利技術(shù)的一種面向雙流制線路的再生制動能量利用系統(tǒng)的控制方法還可以做如下改進(jìn):
14、其中，所述工作模式包括儲能充電模式、功率轉(zhuǎn)移模式、儲能放電模式。
15、所述博弈模型的目標(biāo)函數(shù)具體表示如下：
16、
17、式中，j為系統(tǒng)總成本；t為優(yōu)化周期，單位為小時；cgrid，t為t時刻的電網(wǎng)購電成本；cdem，t為t時刻的需量電費成本；closs，t為t時刻的系統(tǒng)損耗成本。
18、其中：
19、cgrid，t＝pbuy，tpbuy,t-psell，tpsell，t；
20、式中，pbuy，t為t時刻的電網(wǎng)購電價格，單位為元/kwh；pbuy,t為t時刻的購電功率，單位為kw；psell，t為t時刻的上網(wǎng)電價，單位為元/kwh；psell，t為t時刻的售電功率，單位為kw。
21、cdem，t＝pdemmax{pload，t}；
22、式中，pdem為需量電價，單位為元/kw；pload，t為t時刻的負(fù)載功率，單位為kw。
23、closs,t＝pbuy，t(ploss,ac，t+ploss,dc,t+ploss，conv，t)；
24、式中，ploss,ac，t為t時刻交流側(cè)的損耗功率；ploss,dc，t為t時刻直流側(cè)的損耗功率；ploss，conv，t為t時刻變流器的損耗功率。
25、約束條件：
26、1、功率平衡約束：
27、pbuy,t-psell，t+pess,t＝pload，t+ploss,t；
28、式中，pess，t為t時刻儲能系統(tǒng)的充放電功率，充電為正，放電為負(fù)。
29、2、儲能系統(tǒng)約束：
30、eess,min≤eess，t≤eess,max；
31、pess,min≤pess,t≤pess,max；
32、式中，eess，t為t時刻儲能系統(tǒng)的剩余容量；eess,min和eess,max分別為儲能系統(tǒng)容量的下限和上限；pe本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點】
1.一種面向雙流制線路的再生制動能量利用系統(tǒng)的控制方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種面向雙流制線路的再生制動能量利用系統(tǒng)的控制方法，其特征在于，所述工作模式包括儲能充電模式、功率轉(zhuǎn)移模式、儲能放電模式。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種面向雙流制線路的再生制動能量利用系統(tǒng)的控制方法，其特征在于，所述功率融通設(shè)備Ⅰ由α側(cè)降壓變壓器、β側(cè)降壓變壓器和α側(cè)AC-DC變流器、β側(cè)AC-DC變流器構(gòu)成。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種面向雙流制線路的再生制動能量利用系統(tǒng)的控制方法，其特征在于，所述α側(cè)AC-DC變流器交流端口連接所述α側(cè)降壓變壓器二次側(cè)，所述α側(cè)降壓變壓器一次側(cè)連接交流牽引所的左側(cè)供電臂，所述α側(cè)AC-DC變流器直流端口連接所述β側(cè)AC-DC變流器的直流端口，所述β側(cè)AC-DC變流器交流端口連接所述β側(cè)降壓變壓器二次側(cè)，所述β側(cè)降壓變壓器一次側(cè)連接交流牽引所的右側(cè)供電臂。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種面向雙流制線路的再生制動能量利用系統(tǒng)的控制方法，其特征在于，所述功率融通設(shè)備Ⅱ由左側(cè)降壓變壓器、左側(cè)AC-
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種面向雙流制線路的再生制動能量利用系統(tǒng)的控制方法，其特征在于，所述左側(cè)AC-DC變流器交流端口連接所述左側(cè)降壓變壓器二次側(cè)，所述左側(cè)降壓變壓器一次側(cè)連接中性段的左側(cè)交流供電臂，所述左側(cè)AC-DC變流器直流端口連接所述右側(cè)DC-DC變流器的電容端口，所述右側(cè)DC-DC變流器的電感端口連接右側(cè)直流供電臂。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種面向雙流制線路的再生制動能量利用系統(tǒng)的控制方法，其特征在于，所述儲能系統(tǒng)包括DC-DC變流器和超級電容，所述DC-DC變流器的電感端與所述超級電容連接，電容端與所述左側(cè)AC-DC變流器直流端口和所述右側(cè)DC-DC變流器的電容端連接。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種面向雙流制線路的再生制動能量利用系統(tǒng)的控制方法，其特征在于，所述自適應(yīng)功率分配方程組包括交流功率分配方程、直流功率分配方程、儲能功率分配方程、功率平衡方程以及功率調(diào)節(jié)方程；其中，所述交流功率分配方程用于計算交流側(cè)變流器的功率分配，輸入是交流負(fù)荷功率和削峰設(shè)定值，輸出是α側(cè)和β側(cè)變流器的功率參考值；所述直流功率分配方程用于計算直流側(cè)變流器的功率分配，輸入是直流負(fù)荷功率和削峰設(shè)定值，輸出是直流變流器的功率參考值；所述儲能功率分配方程用于計算儲能系統(tǒng)的功率分配，輸入是系統(tǒng)總功率偏差，輸出是儲能系統(tǒng)的功率參考值；所述功率平衡方程用于確保系統(tǒng)功率平衡；所述功率調(diào)節(jié)方程用于實現(xiàn)功率的動態(tài)調(diào)節(jié)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種面向雙流制線路的再生制動能量利用系統(tǒng)的控制方法，其特征在于，所述交流功率分配方程用于計算交流側(cè)變流器的功率分配，輸入是交流負(fù)荷功率和削峰設(shè)定值，輸出是α側(cè)和β側(cè)變流器的功率參考值；所述直流功率分配方程用于計算直流側(cè)變流器的功率分配，輸入是直流負(fù)荷功率和削峰設(shè)定值，輸出是直流變流器的功率參考值；所述儲能功率分配方程用于計算儲能系統(tǒng)的功率分配，輸入是系統(tǒng)總功率偏差，輸出是儲能系統(tǒng)的功率參考值；所述功率平衡方程用于確保系統(tǒng)功率平衡；所述功率調(diào)節(jié)方程用于實現(xiàn)功率的動態(tài)調(diào)節(jié)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種面向雙流制線路的再生制動能量利用系統(tǒng)的控制方法，其特征在于，所述模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型具體結(jié)構(gòu)為五層前饋網(wǎng)絡(luò)，包括輸入層、模糊層、規(guī)則層、去模糊層和輸出層。
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種面向雙流制線路的再生制動能量利用系統(tǒng)的控制方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種面向雙流制線路的再生制動能量利用系統(tǒng)的控制方法，其特征在于，所述工作模式包括儲能充電模式、功率轉(zhuǎn)移模式、儲能放電模式。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種面向雙流制線路的再生制動能量利用系統(tǒng)的控制方法，其特征在于，所述功率融通設(shè)備ⅰ由α側(cè)降壓變壓器、β側(cè)降壓變壓器和α側(cè)ac-dc變流器、β側(cè)ac-dc變流器構(gòu)成。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種面向雙流制線路的再生制動能量利用系統(tǒng)的控制方法，其特征在于，所述α側(cè)ac-dc變流器交流端口連接所述α側(cè)降壓變壓器二次側(cè)，所述α側(cè)降壓變壓器一次側(cè)連接交流牽引所的左側(cè)供電臂，所述α側(cè)ac-dc變流器直流端口連接所述β側(cè)ac-dc變流器的直流端口，所述β側(cè)ac-dc變流器交流端口連接所述β側(cè)降壓變壓器二次側(cè)，所述β側(cè)降壓變壓器一次側(cè)連接交流牽引所的右側(cè)供電臂。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種面向雙流制線路的再生制動能量利用系統(tǒng)的控制方法，其特征在于，所述功率融通設(shè)備ⅱ由左側(cè)降壓變壓器、左側(cè)ac-dc變流器、右側(cè)dc-dc變流器與儲能系統(tǒng)構(gòu)成。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種面向雙流制線路的再生制動能量利用系統(tǒng)的控制方法，其特征在于，所述左側(cè)ac-dc變流器交流端口連接所述左側(cè)降壓變壓器二次側(cè)，所述左側(cè)降壓變壓器一次側(cè)連接中性段的左側(cè)交流供電臂，所述左側(cè)ac-dc變流器直流端口連接所述右側(cè)dc-dc變流器的電容端口，所述右側(cè)dc-dc變流器的電感端口連接右側(cè)直流供電臂。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種面向雙流制線路的再生制動能量利用系統(tǒng)的控制方法，其特征在于，所述儲能系統(tǒng)...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：黃輝，龔孟榮，陳民武，蔣家豪，何斌，何俊文，王沛沛，錢根，湛博，何彥霖，
申請(專利權(quán))人：中鐵第四勘察設(shè)計院集團(tuán)有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：
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