专利摘要
本实用新型涉及铁路工程技术领域，尤其涉及一种牵引变电所用超级电容储能装置。所述装置包括：变压模块，用于接收高压母线输入的高压交流电能转换为低压交流电能，并将低压交流电能输出至低压母线；单片机，用于获取高压母线的电能信号，在电能信号满足储能条件时，开启储能模块与转换模块之间的通路；转换模块，用于通过低压母线接收低压交流电能，并将低压交流电能转换为直流电能输出至储能模块；单片机，还用于启动储能模块，以使储能模块接收直流电能并存储。本实用新型实现了对电动车组再生制动能量的充分吸收和利用，提升了能源利用率。
权利要求
1.一种牵引变电所用超级电容储能装置，其特征在于，所述牵引变电所用超级电容储能装置包括：单片机、变压模块、转换模块及储能模块；其中，
所述变压模块的高压端连接到牵引变电所的高压母线，所述变压模块的低压端连接到牵引变电所的低压母线，所述转换模块的输入端连接到所述低压母线，所述转换模块的输出端和所述储能模块的输入端连接，所述储能模块的受控端和所述单片机的控制端连接，所述单片机的检测端连接到所述高压母线；
所述变压模块，用于接收所述高压母线输入的高压交流电能转换为低压交流电能，并将所述低压交流电能输出至所述低压母线；
所述单片机，用于获取所述高压母线的电能信号，在所述电能信号满足储能条件时，开启所述储能模块与所述转换模块之间的通路；
所述转换模块，用于通过所述低压母线接收所述低压交流电能，并将所述低压交流电能转换为直流电能输出至所述储能模块；
所述单片机，还用于启动所述储能模块，以使所述储能模块接收所述直流电能并存储。
2.如权利要求1所述的牵引变电所用超级电容储能装置，其特征在于，所述变压模块包括变压器，所述变压器的高压端连接到所述高压母线，所述变压器的低压端连接到所述低压母线。
3.如权利要求1所述的牵引变电所用超级电容储能装置，其特征在于，所述转换模块包括DC-DC变换器及整流器；其中，所述整流器的输入端连接到所述低压母线，所述整流器的输出端和所述DC-DC变换器的输入端连接，所述DC-DC变换器的输出端和所述储能模块连接。
4.如权利要求3所述的牵引变电所用超级电容储能装置，其特征在于，所述DC-DC变换器为非隔离型DC-DC变换器。
5.如权利要求1所述的牵引变电所用超级电容储能装置，其特征在于，所述转换模块还包括DC-AC逆变器，所述DC-AC逆变器的输入端和所述储能模块的输出端连接，所述DC-AC逆变器的输出端连接到所述低压母线。
6.如权利要求1所述的牵引变电所用超级电容储能装置，其特征在于，所述单片机还用于获取所述高压母线的电能信号，在所述电能信号满足第一预设条件时，关闭所述储能模块，以使所述储能模块停止运行。
7.如权利要求1所述的牵引变电所用超级电容储能装置，其特征在于，所述单片机还用于获取所述高压母线的电能信号，在所述电能信号满足输出条件时，启动所述储能模块，以使所述储能模块进行电能输出；
所述转换模块，还用于接收所述储能模块的输出电能，并将所述输出电能转换为低压交流电能发送至所述变压模块；
所述变压模块，用于接收所述低压交流电能并转换为高压交流电能，并将所述高压交流电能输出至所述高压母线。
8.如权利要求1所述的牵引变电所用超级电容储能装置，其特征在于，所述单片机还用于获取所述高压母线的电能信号，在所述电能信号满足低压条件时，关闭所述储能模块，以使所述储能模块停止运行。
说明书
技术领域
本实用新型涉及铁路工程技术领域，尤其涉及一种牵引变电所用超级电容储能装置。
背景技术
高速铁路采用电动车组牵引，电动车组有着优良的牵引/制动特性，在其制动过程中，优先采用再生制动。再生制动的过程为：将电动机反转为发电机，从而将动车组的动能转变为电能，反送给牵引网，供同一供电区间相邻动车组使用。
但在高速铁路开通初期，运量较小，投入运营的电动车组列车对数相对较少，在同一供电臂内只有一辆电动车组的概率较大，再生制动产生的能量无法被吸收，造成能源浪费。
此外，由于电动车组运行工况复杂，牵引与制动模式切换频繁，在同一供电臂内如有多辆电动车组同时再生制动，且处于牵引工况的电动车组数量较少或没有。此时，不仅再生能量无法被吸收，还会导致牵引网电压升高。一旦牵引网网压抬升超出允许值，会导致牵引变电所继电保护装置动作并跳闸，影响高速铁路运输组织。因此，急需一种有效解决高速铁路再生能量吸收及利用的应对方案。
上述内容仅用于辅助理解本实用新型的技术方案，并不代表承认上述内容是现有技术。
实用新型内容
本实用新型的主要目的在于提供一种牵引变电所用超级电容储能装置，旨在解决高速铁路再生能量吸收及利用不良的技术问题。
为实现上述目的，本实用新型提供了一种牵引变电所用超级电容储能装置，所述牵引变电所用超级电容储能装置包括：单片机、变压模块、转换模块及储能模块；其中，
所述变压模块的高压端连接到牵引变电所的高压母线，所述变压模块的低压端连接到牵引变电所的低压母线，所述转换模块的输入端连接到所述低压母线，所述转换模块的输出端和所述储能模块的输入端连接，所述储能模块的受控端和所述单片机的控制端连接，所述单片机的检测端连接到所述高压母线；
所述变压模块，用于接收所述高压母线输入的高压交流电能转换为低压交流电能，并将所述低压交流电能输出至所述低压母线；
所述单片机，用于获取所述高压母线的电能信号，在所述电能信号满足储能条件时，开启所述储能模块与所述转换模块之间的通路；
所述转换模块，用于通过所述低压母线接收所述低压交流电能，并将所述低压交流电能转换为直流电能输出至所述储能模块；
所述单片机，还用于启动所述储能模块，以使所述储能模块接收所述直流电能并存储。
优选地，所述变压模块包括变压器，所述变压器的高压端连接到所述高压母线，所述变压器的低压端连接到所述低压母线。
优选地，所述转换模块包括DC-DC变换器及整流器；其中，所述整流器的输入端连接到所述低压母线，所述整流器的输出端和所述DC-DC变换器的输入端连接，所述DC-DC变换器的输出端和所述储能模块连接。
优选地，所述DC-DC变换器为非隔离型DC-DC变换器。
优选地，所述转换模块还包括DC-AC逆变器，所述DC-AC逆变器的输入端和所述储能模块的输出端连接，所述DC-AC逆变器的输出端连接到所述低压母线。
优选地，所述单片机还用于获取所述高压母线的电能信号，在所述电能信号满足第一预设条件时，关闭所述储能模块，以使所述储能模块停止运行。
优选地，所述单片机还用于获取所述高压母线的电能信号，在所述电能信号满足输出条件时，启动所述储能模块，以使所述储能模块进行电能输出；
所述转换模块，还用于接收所述储能模块的输出电能，并将所述输出电能转换为低压交流电能发送至所述变压模块；
所述变压模块，用于接收所述低压交流电能并转换为高压交流电能，并将所述高压交流电能输出至所述高压母线。
优选地，所述单片机还用于获取所述高压母线的电能信号，在所述电能信号满足低压条件时，关闭所述储能模块，以使所述储能模块停止运行。
本实用新型通过设置一种牵引变电所用超级电容储能装置。所述装置包括：所述变压模块，用于接收所述高压母线输入的高压交流电能转换为低压交流电能，并将所述低压交流电能输出至所述低压母线；所述单片机，用于获取所述高压母线的电能信号，在所述电能信号满足储能条件时，开启所述储能模块与所述转换模块之间的通路；所述转换模块，用于通过所述低压母线接收所述低压交流电能，并将所述低压交流电能转换为直流电能输出至所述储能模块；所述单片机，还用于启动所述储能模块，以使所述储能模块接收所述直流电能并存储。本实用新型实现了对电动车组再生制动能量的充分吸收和利用，提升了能源利用率。
附图说明
图1为本实用新型牵引变电所用超级电容储能装置第一实施例的结构框图；
图2为本实用新型牵引变电所用超级电容储能装置第一实施例的结构示意图。
附图标号说明：
本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
参照图1，图1为本实用新型牵引变电所用超级电容储能装置第一实施例的结构框图。参考图2，图2为本实用新型牵引变电所用超级电容储能装置第一实施例的结构示意图。
一种牵引变电所用超级电容储能装置，所述牵引变电所用超级电容储能装置包括：单片机EMS、变压模块100、转换模块200及储能模块300。
所述变压模块100的高压端连接到牵引变电所的高压母线1，所述变压模块100的低压端连接到牵引变电所的低压母线2，所述转换模块200的输入端连接到所述低压母线2，所述转换模块200的输出端和所述储能模块300的输入端连接，所述储能模块300的受控端和所述单片机EMS的控制端连接，所述单片机EMS的获取端连接到所述高压母线1。
需要说明的是，本实施例中，所述高压母线1为27.5kV母线，所述低压母线为AC380V母线；具体实施中二者可以为其他型号的母线，本实施例不对此进行限制；所述单片机EMS为能源管理系统，具体实施中可以使用其他能作为控制单元的器件替代，如：微控制器MCU、单片机等。
所述变压模块100，用于接收所述高压母线1输入的高压交流电能转换为低压交流电能，并将所述低压交流电能输出至所述低压母线2。
需要说明的是，所述变压模块100包括变压器101，所述变压器101可以使用27.5/0.38kV变压器，所述变压器101的高压端连接到所述高压母线1，所述变压器101的低压端连接到所述低压母线2。
所述单片机EMS，用于获取所述高压母线1的电能信号，在所述电能信号满足储能条件时，开启所述储能模块300与所述转换模块200之间的通路。
需要说明的是，所述电能信号包括高压母线1的电流值与电压值，本实施例中，所述储能条件为：当27.5kV母线电压高于27.5kV且27.5kV母线电流大于500A。
易于理解的是，在当27.5kV母线电压高于27.5kV且27.5kV母线电流大于500A时，意味着，在供电区间内由一列或多列电动车组同时处于制动工况，再生能量不能被相邻电动车组吸收，此时再生能量过多会存在能量浪费，可将能量进行存储以避免浪费。
所述转换模块200，用于通过所述低压母线2接收所述低压交流电能，并将所述低压交流电能转换为直流电能输出至所述储能模块300。
需要说明的是，所述转换模块200包括DC-DC变换器202及整流器201；其中，所述整流器201的输入端连接到所述低压母线2，所述整流器201的输出端和所述DC-DC变换器202的输入端连接，所述DC-DC变换器202的输出端和所述储能模块300连接。所述DC-DC变换器为非隔离型DC-DC变换器。所述转换模块200还包括DC-AC逆变器203，所述DC-AC逆变器203的输入端和所述储能模块300的输出端连接，所述DC-AC逆变器203的输出端连接到所述低压母线1。
易于理解的是，本实施例中，参考图2，整流器201为PWM(Pulse widthmodulation，脉冲宽度调制)整流器，所述储能模块300可以采用超级电容储能装置。所述PWM整流器分为两组，并联后交流侧连接到所述低压母线2，直流侧串联DC-DC变换器上，储能模块300的输出端和DC-AC逆变器203连接，DC-AC逆变器203还连接到所述低压母线2。
应当理解的是，来自所述高压母线1的高压交流电能进行高低压转换，交流直流转换，直流电压转换，高压母线1的电能信号满足储能条件时，电能输出至所述储能模块300。
所述单片机EMS，还用于启动所述储能模块300，以使所述储能模块300接收所述直流电能并存储。
易于理解的是，所述储能模块300可将电能进行存储。具体实施中，储能模块300的容量需要根据牵引变电所相关的参数进行设置。储能模块300的容量计算公式如下：S＝K*S车*α*η式中，K：供电区间电动车组同时系数，取值范围为2～4；S车：供电区间运行的电动车组功率总和；α：电动车组再生制动能量利用率，取值范围为0.3～0.7；η：效率系数，取值范围为0.7～0.85。
易于理解的是，所述单片机EMS，除控制储能模块300进行储能外，还能控制所述储能模块300停止储能。在所述储能模块300的容量即将饱满时，可控制所述储能模块300停止储能。
所述单片机EMS还用于获取所述高压母线1的电能信号，在所述电能信号满足第一预设条件时，关闭所述储能模块300，以使所述储能模块300停止运行。
需要说明的是，本实施例中，所述第一预设条件为：当27.5kV母线电压介于27.5kV和24kV之间或者当27.5kV母线电压高于27.5kV且27.5kV母线电流小于等于500A时，此时工况以牵引和再生基本相当，再生能量可得到有效吸收，无需将所述储能模块300投入运行。
所述单片机EMS还用于获取所述高压母线1的电能信号，在所述电能信号满足输出条件时，启动所述储能模块300，以使所述储能模块300进行电能输出。
所述转换模块200，还用于接收所述储能模块300的输出电能，并将所述输出电能转换为低压交流电能发送至所述变压模块100。
所述变压模块100，用于接收所述低压交流电能并转换为高压交流电能，并将所述高压交流电能输出至所述高压母线1。
需要说明的是，本实施例中，所述输出条件为：当27.5kV母线电压介于24kV和20kV之间时，此时工况以牵引居多，储能模块300运行，并处于能量输出工况，为电动车组提供能源。此时通过单片机EMS控制储能模块300放电，经DC-AC逆变器203变换为AC380V电压，再由27.5/0.38kV变压器升压后，为处于牵引工况的电动车组提供能源，可减少外部电网能源利用，起到节能的效果。
所述单片机EMS还用于获取所述高压母线1的电能信号，在所述电能信号满足低压条件时，关闭所述储能模块300，以使所述储能模块300停止运行。
需要说明的是，本实施例中，所述低压条件为：当27.5kV母线电压介低于20kV时，此时属于非正常运行工况，一般出现短路等故障，所述储能模块300不投入运行。
本实用新型实施例，通过对牵引变电所的母线电能信号进行获取，获取牵引变电所不同工况，通过单片机进行逻辑判断，控制储能模块的运行工况，实现了对电动车组再生制动能量的充分吸收和利用，提升了能源利用率。
应当理解的是，以上仅为举例说明，对本实用新型的技术方案并不构成任何限定，在具体应用中，本领域的技术人员可以根据需要进行设置，本实用新型对此不做限制。
需要说明的是，以上所描述的工作流程仅仅是示意性的，并不对本实用新型的保护范围构成限定，在实际应用中，本领域的技术人员可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部来实现本实施例方案的目的，此处不做限制。
此外，需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意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、物品或者系统不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者系统所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者系统中还存在另外的相同要素。
上述本实用新型实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到上述实施例方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本实用新型的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质(如只读存储器(Read Only Memory，ROM)/RAM、磁碟、光盘)中，包括若干指令用以使得一台终端设备(可以是手机，计算机，服务器，或者网络设备等)执行本实用新型各个实施例所述的方法。
以上仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。
牵引变电所用超级电容储能装置专利购买费用说明
Q：办理专利转让的流程及所需资料
A：专利权人变更需要办理著录项目变更手续，有代理机构的，变更手续应当由代理机构办理。
1：专利变更应当使用专利局统一制作的“著录项目变更申报书”提出。
2：按规定缴纳著录项目变更手续费。
3：同时提交相关证明文件原件。
4：专利权转移的，变更后的专利权人委托新专利代理机构的，应当提交变更后的全体专利申请人签字或者盖章的委托书。
Q:专利著录项目变更费用如何缴交
A：（1）直接到国家知识产权局受理大厅收费窗口缴纳,（2）通过代办处缴纳，（3）通过邮局或者银行汇款,更多缴纳方式
Q：专利转让变更，多久能出结果
A：著录项目变更请求书递交后，一般1-2个月左右就会收到通知，国家知识产权局会下达《转让手续合格通知书》。
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