一种电气化铁路用储能供电系统的制作方法

本发明涉及铁路供电，尤其涉及一种电气化铁路用储能供电系统。

背景技术：

1、电气化铁路牵引变电所、分区所以及铁路沿线除了设置27.5kv牵引系统用电之外，还需要三相380v或单相220v电能为线路的仪器仪表、信号灯、通讯系统、维保单位进行供电。通常，铁路系统的三相380v或单相220v通常来自于变电所、分区所附近的35kv、110kv民用电源通过变压器降压，或者铁路沿线的10kv贯通线通过变压器降压获得。前者需要建设输电通道和变压器，后者需要贯通线通道和变压器，导致造价增高。并且随着铁路的建设，一旦深入电能覆盖薄弱地区将产生取电困难，或者取电成本严重增加。

2、如果直接从铁路牵引27.5kv供电臂通过变压器降压至三相380v或单相220v取电，由于电车经过时将导致供电臂电能质量变差，进而影响三相380v或单相220v的电能质量，导致仪器仪表损坏、通讯系统异常等现象。

3、随着储能技术的快速发展，将成熟的储能技术引入对装置性能要求高的铁路供电系统已经成为可能，为此亟需一种电气化铁路用储能供电系统。

技术实现思路

1、本发明提供了一种电气化铁路用储能供电系统，解决了至少一种现有技术中存在的技术问题。

2、本发明采用的技术方案如下：一种电气化铁路用储能供电系统，包括降压变压器、交直交变流器和储能器，所述降压变压器的一次侧通过第一保护装置与供电臂连接，所述降压变压器的二次侧与所述交直交变流器的输入端连接，所述交直交变流器的输出端通过第二保护装置与输出端口连接，所述储能器通过第三保护装置与输出端口连接。

3、进一步地，所述第一保护装置包括单极隔离开关和单极断路器，所述单极隔离开关的一端连接供电臂，单极隔离开关的另一端连接单极断路器的一端，所述单极断路器的另一端连接所述降压变压器的一次侧，第二保护装置和第三保护装置均包括断路器。

4、进一步地，还包括总控系统，所述总控系统分别与所述降压变压器的继电保护系统、交直交变流器的监控系统和储能器的能量管理系统连接，所述总控系统用于整个电气化铁路用储能供电系统进行集中监控。

5、进一步地，所述降压变压器的一次侧设置有电压互感器和电流互感器，所述电压互感器和电流互感器分别用于获取降压变压器一次侧和第一保护装置的电压数据与电流数据，所述继电保护系统能够根据电压数据与电流数据，为降压变压器和第一保护装置提供继电保护。

6、进一步地，所述交直交变流器包括整流回路与逆变回路，所述整流回路的输入端与所述降压变压器的输出端连接，所述逆变回路的输出端为交直交变流器的输出端，并通过第二保护装置与输出端口连接，所述整流回路能够将交流电转换为直流电，所述逆变回路能够基于spwm技术将直流电转换为交流电。

7、进一步地，所述整流回路包括软启电阻r、软启接触器qs、第一二极管d1、第二二极管d2、第三二极管d3、第四二极管d4、第五二极管d5、第六二极管d6、第七二极管d7和第八二极管d8；

8、所述第一二极管d1与第三二极管d3的阴极连接，所述第一二极管d1的阳极与第二二极管d2的阴极连接，所述第三二极管d3的阳极与所述第四二极管d4的阴极连接，第二二极管d2与第四二极管d4的阳极连接；

9、第五二极管d5与第七二极管d7的阴极连接，所述第二二极管d2的阳极与第五二极管d5的阴极连接，所述第五二极管d5的阳极与第六二极管d6的阴极连接，所述第七二极管d7的阳极与第八二极管d8的阴极连接，所述第六二极管d6与第八二极管d8的阳极连接。

10、所述软启电阻r与软启接触器qs并联，降压变压器二次侧的一对低压输出通过软启电阻和软启断路器接入交直交变流器的第一二极管d1和第三二极管d3的阳极作为交直交变流器的输入电源，降压变压器二次侧的另一对低压输出通过软启电阻和软启断路器接入交直交变流器的第五二极管d5和第七二极管d7的阳极作为交直交变流器的输入电源。

11、进一步地，所述交直交变流器包括直流支撑电容器cdc，所述直流支撑电容器cdc由多台电容器通过串并联构成，从电容器串联的中部引出中性点n。

12、进一步地，所述逆变回路包括电感lac、第一igbt管ta1、第二igbt管ta2、第三igbt管ta3、第四igbt管ta4、第五igbt管tb1 、第六igbt管tb2 、第七igbt管tb3 、第八igbt管tb4 、第九igbt管tc1 、第十igbt管tc2 、第十一igbt管tc3 、第十二igbt管tc4、第九二极管da1、第十二极管da2、第十一二极管db1、第十二二极管db2、第十三二极管dc1和第十四二极管dc2；

13、所述第一igbt管ta1的发射极与第二igbt管ta2的集电极连接，所述第二igbt管ta2的发射极与所述第三igbt管ta3的集电极连接，所述第三igbt管ta3的发射极与所述第四igbt管ta4的集电极连接，所述第二igbt管ta2的发射极通过电感lac输出三相交流电的a相，所述第十二极管da2的负极连接所述第一igbt管ta1的发射极，所述第十二极管da2的正极连接所述第九二极管da1的负极，所述第九二极管da1的正极连接第三igbt管ta3的发射极；

14、所述第五igbt管tb1的发射极与第六igbt管tb2的集电极连接，所述第六igbt管tb2的发射极与所述第七igbt管tb3的集电极连接，所述第七igbt管tb3的发射极与所述第八igbt管tb4的集电极连接，所述第六igbt管tb2的发射极通过电感lac输出三相交流电的b相，所述第十一二极管db1的负极连接所述第五igbt管tb1的发射极，所述第十一二极管db1的正极连接所述第十二二极管db2的负极，所述第十二二极管db2的正极连接第七igbt管tb3的发射极；

15、所述第九igbt管tc1的发射极与第十igbt管tc2的集电极连接，所述第十igbt管tc2的发射极与所述第十一igbt管tc3的集电极连接，所述第十一igbt管tc3的发射极与所述第十二igbt管tc4的集电极连接，所述第十igbt管tc2的发射极通过电感lac输出三相交流电的c相，所述第十三二极管dc1的负极连接所述第九igbt管tc1的发射极，所述第十三二极管dc1的正极连接所述第十四二极管dc2的负极，所述第十四二极管dc2的正极连接第十一igbt管tc3的发射极；

16、输出的三相交流电的a相、b相与c相分别通过电容cac与中性线连接，所述第一igbt管ta1的集电极、第五igbt管tb1的集电极和第九igbt管tc1的集电极相连并连接整流回路，所述第四igbt管ta4的发射极、第八igbt管tb4的发射极和第十二igbt管tc4的发射极相连并连接整流回路，所述第九二极管da1的负极、所述第十二二极管db2的负极和所述第十四二极管dc2的负极相连并连接整流回路。

17、本发明的有益效果：本发明通过供电臂提供27.5kv电源，降压变压器进行降压，降压变压器的二次侧低压为交直交变流器提供电源，交直交变流器能够输出电能质量合格的三相四线380v或单相220v低压电能，低压电能为储能器进行充电，并在储能器充电过程中为负载供电，储能器充满电之后，将交直交变流器断开，为负载供电；由于可以设置储能器在谷电时进行充电，在峰电时为负荷供电，所以对于电力用户来讲可以在峰电时使用谷电的电价，进而产生效益。由于本发明可以从铁路沿线任意27.5kv供电臂取电，可替代目前铁路的10kv贯通线路，利于铁路建设，降低铁路造价。