(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211212947.X (22)申请日 2022.09.30 (71)申请人 西南交通大 学 地址 610000 四川省成 都市二环路北一段 (72)发明人 何晓琼　王一凯　赵鹏程　杨键聪　 孟杰　曾理　马兰　 (74)专利代理 机构 北京正华智诚专利代理事务 所(普通合伙) 11870 专利代理师 李梦蝶 (51)Int.Cl. H02J 3/28(2006.01) H02J 3/32(2006.01) H02J 3/24(2006.01) H02J 3/38(2006.01) H02M 7/217(2006.01)H02M 3/335(2006.01) H02M 7/5395(2006.01) B60M 3/00(2006.01) (54)发明名称 一种牵引降压混合变电所及其能量管理方 法 (57)摘要 本发明公开了一种 牵引降压混合变电所， 包 括双向变流器装置、 储能DC/DC变流器、 储能装 置、 光伏DC/DC变流器、 光伏发电装置、 电子式降 压所DC/3AC逆变器和站内直流用电DC/DC变流 器， 该新型牵引降压混合变电所将牵引变电所与 降压变电所融为一体， 利用所内直流母线实现多 路能源统一管理与调度， 既能充分消纳新能源， 利用能储与能馈结合的方式高效利用再生制动 能量， 又能取消大量既有电磁式变压器， 减小系 统占地面积以及相关设备后期运营和维护费用。 设计的直流母线能量管理方法能够确保输入能 量与输出能量的合理分配与流动， 确保整个系统 安全稳定运行。 权利要求书1页 说明书5页 附图5页 CN 115425670 A 2022.12.02 CN 115425670 A 1.一种牵引降压混合变电所， 其特征在于， 包括双向变流器装置、 储能DC/DC变流器、 储 能装置、 光伏D C/DC变流器、 光伏发电装置、 电子式降压所DC/3AC逆变器和站内直流用电D C/ DC变流器， 其中， 所述双向变流装置用于能量在3 5kV中压环网与直 流母线之间双向流动； 所述储能DC /DC变流器用于提供储能装置与直 流母线之间的双向流动； 所述光伏DC/DC变流器用于提供使光伏发电装置始终工作于最大功率跟踪点模式； 所述电子式降压所DC/3AC逆变器用于将直流母线上的直流电变换为 ±375V直流电供 给地铁站内直 流用电装置 。 2.根据权利要求1所述的牵引降压混合变电所， 其特征在于， 所述双向变流器装置交流 侧与35kV中压环网相连接， 双向变流器装置直流侧正极与直流母线正极性线相连接， 双向 变流器装置直 流侧负极与直 流母线负极性线相连接 。 3.根据权利要求1所述的牵引降压混合变电所， 其特征在于， 所述储能DC/DC变流器电 池测与储 能装置连接， 储 能DC/DC变流器母线侧正极与直流母线正极性线相连接， 储 能DC/ DC变流器母线侧负极与直 流母线负极性线相连接 。 4.根据权利要求1所述的牵引降压混合变电所， 其特征在于， 所述储能DC/DC变流器根 据直流母线电压等级选取隔离型DC /DC变换器或非隔离型DC /DC变换器。 5.根据权利要求1所述的牵引降压混合变电所， 其特征在于， 所述光伏DC/DC变流器光 伏侧与光伏发电装置相连接， 光伏D C/DC变流器母线侧正极与直流母线正极性线相连接， 光 伏DC/DC变流器母线侧负极与直 流母线负极性线相连接 。 6.根据权利 要求1所述的牵引降压混合变电所， 其特征在于， 所述电子式降压所DC/3AC 逆变器直流侧与直 流母线相连接， 交流侧接站内交流用电装置 。 7.根据权利要求1所述的牵引降压混合变电所， 其特征在于， 所述站内直流用电DC/DC 变流器母线侧与直 流母线相连接， 负载侧接站内直 流用电装置 。 8.根据权利要求1所述的牵引降压混合变电所， 其特征在于， 所述直流母线正极性线与 地铁牵引网相连接， 直 流母线负极性线与铁 轨统一接地。 9.基于权利要求1 ‑8任一项所述的牵引降压混合变电所的能量管理方法， 其特征在于， 当列车运行于牵引状态时， 优先消纳光伏 能量， 首先 由储能装置负责功率差额的补足或多 余能量的吸收， 若储能装置因荷电状态过低/过高或充/放电功 率不足而无法平抑系统内部 能量波动时， 由双向变流器负责功率的补足或多余功率向35kV中压环网的回馈； 当列车运 行于再生制动状态时， 优先列车再生制动能量及光伏 能量， 首先 由储能装置负责功率差额 的补足或多余能量的吸收， 若储能装置因荷电状态过低/过高或充/放电功 率不足而 无法平 抑能量波动时， 由双向变流器负责功率的补足或多余功率向3 5kV中压环网的回馈 。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 115425670 A 2一种牵引降压混合 变电所及其能量管理 方法 技术领域 [0001]本发明属于城市轨道交通供电领域， 尤其涉及一种牵引降压混合变电所机器能量 管理方法。 背景技术 [0002]随着我国经济的快速 发展， 城市化进程日益加快， 城市总体住户数量飞速增长， 也 导致城市交通问题愈发凸显。 城市轨道交通由于具有 载客量大、 相对污染小、 运输成本低等 优势， 目前已经成为缓解我国城市交通问题的最优方案 。 [0003]近年来， 传统化石能源短缺以及环境污染严重等问题促使我国政府将节能减排作 为推动可持续发展、 加快生态文明建设的重要抓手。 根据相关要求， 到2025年， 全国单位 国 内生产总 值能源消耗比2020年下降13.5％。 城市轨道交通每年的耗电量巨大， 据相关资料 统计， 线网日均载客量320万人次的地铁线路全年耗电量超过6亿度。 既有城市轨道交通供 电系统通过35kV中压环网， 利用牵引变电所和降压变电所分别为地铁列车牵引和地铁站内 用电设备(动力照明设备、 空调设备、 电梯等)提供电能， 所内均需配置相应的牵引变压器和 降压变压器实现电能转换， 占地面积大， 且维护成本很高， 同时也无法接入新能源此外， 地 铁站间距小、 列车启停频繁， 列车制动时产生的再生制动能量达地铁用电总量的5％～ 7.5％， 但部 分再生制动能量通过电阻转化成热能耗散， 若 单纯采用传统的能馈方式也无法 充分利用列车 再生制动能量， 造成大量浪费。 发明内容 [0004]针对现有技术中的上述不足， 本发明提供了一种牵引降压混合变电所及其能量管 理方法。 [0005]为了达到上述发明目的， 本发明采用的技 术方案为： [0006]一种牵引降压混合变电所， 包括双向变流器装置、 储能DC/DC变流器、 储能装置、 光 伏DC/DC变流器、 光伏发电装置、 电子式降压所DC/3AC逆变器和站内直流用电DC/DC变流器， 其中， [0007]所述双向变流装置用于能量在3 5kV中压环网与直 流母线之间双向流动； [0008]所述储能DC /DC变流器用于提供储能装置与直 流母线之间的双向流动； [0009]所述光伏DC/DC变流器用于提供使光伏发电装置始终工作与最大功率跟踪点模 式； [0010]所述电子式降压所DC/3AC逆变器用于将直流母线上的直流电变换为 ±375V直流 电供给地铁站内直 流用电装置 。 [0011]进一步的， 所述双向变流器装置交流侧与35kV中压环网相连接， 双向变流器装置 直流侧正极与直流母线正极性线相连接， 双向变流器装置直流侧负极与直流母线负极性线 相连接。 [0012]进一步的， 所述储能DC/DC变流器电池测与储能装置连接， 储能DC/DC变流器母线说　明　书 1/5 页 3 CN 115425670 A 3