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1、10申请公布号CN104104100A43申请公布日20141015CN104104100A21申请号201410392198222申请日20140811H02J3/2820060171申请人南车株洲电力机车有限公司地址412001湖南省株洲市石峰区田心高科园72发明人柯建明张彦林张伟先赵颖胡润文李玉梅陈朝晖黄钰强付亚娥沈朝喜文午王雪莲汪俊董凯文74专利代理机构北京集佳知识产权代理有限公司11227代理人王宝筠54发明名称一种线路储能装置及方法57摘要本发明公开了一种线路储能装置，通过变流单元与存储单元相连，变流单元与存储单元共同作用，实现对地铁制动再生能源的存储，并利用第二电容与第三电容组成。
2、的超级电容器充放电速度快的特点，实现了在地铁车辆启动、加速时，将存储单元储存的能量优先补偿电网，在车辆减速、制动时，通过存储单元将馈电存储起来，从而实现能量的循环利用，并且，本方案采用的方式，采用电网能量的最优分配，对电网波动有很好的改善效果，提高了工业网电能的质量。51INTCL权利要求书2页说明书6页附图3页19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书2页说明书6页附图3页10申请公布号CN104104100ACN104104100A1/2页21一种线路储能装置，与电网相连，其特征在于，包括变流单元，与所述变流单元相连的存储单元，所述变流单元包括第一二极管、第二二极管、第一绝。
3、缘栅双极型晶体管IGBT，第二IGBT，第一电容，第二电感，所述第一IGBT的发射极与所述第一二极管的输入端相连，第一IGBT的集电极与所述第一二极管的输出端相连，所述第二IGBT的发射极与所述第二二极管的输入端相连，第二IGBT的集电极与所述第二二极管的输出端相连，所述第一电容的两端分别与第一二极管的输出端以及第二二极管的输入端相连，所述第一二极管的输入端与第二二极管的输出端相连的同时，与第二电感相连；所述存储单元包括第二电容、第三电容、第二电阻、隔离开关，所述第二电容与第三电容串联，同时与第二电阻、隔离开关的串联相并联。2根据权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括配电保护单元，所述配电保。
4、护单元分别于所述电网及第一电容相连，对所述第一电容进行预充电。3根据权利要求2所述的装置，其特征在于，还包括能量监控单元，所述能量监控单元与所述配电保护单元相连，对所述配电保护单元传输的电流及电压进行检测。4根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述配电保护单元包括熔断器，第一电阻，第一接触器，第二接触器，第一电感，所述熔断器通过所述第二接触器与所述第一电感相连，所述第一电阻与第一接触器串联后，同时与所述第二接触器并联。5根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述配电保护单元还包括双刀隔离开关，所述双刀隔离开关的动触点与电网相连的同时，两个静触点分别与所述熔断器的一端及第一电容的一端相连。6根。
5、据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述能量监控单元包括电流传感器、电压传感器、双向能量检测表，所述电流传感器的电流采样电缆一端与所述双刀隔离开关输出端的正极相连，所述电流传感器的电流采样电缆另一端与所述配电保护单元相连，所述电压传感器的电压采样电缆两端分别与所述双刀隔离开关输出端的正负极相连，所述电流传感器的信号输出接口和所述电压传感器的信号输出接口同时与所述双向能量检测表的信号采集接口相连。7根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述存储单元还包括第三开关，所述第三开关的一端与所述第二电感相连，另一端与所述第二电容及隔离开关相连。8一种线路储能方法，应用线路储能装置，其特征在于，包括判断电。
6、网电压是否超过充电标准电压；若是，第一电容两端的电压向第二电感、第二电容、第三电容充电，进行能量的存储；否则，判断所述电网电压是否低于馈电标准电压；若是，将第二电容、第三电容、第二电感内存储的能量注入电网。9根据权利要求8所述的方法，其特征在于，在判断电网电压是否超过充电标准电压之前，还包括权利要求书CN104104100A2/2页3电网通过第一接触器、第一电感对第一电容进行预充电。10根据权利要求8所述的方法，其特征在于，还包括对所述电网输入至第一电感的电流及电压进行检测。权利要求书CN104104100A1/6页4一种线路储能装置及方法技术领域0001本发明涉及能量节约领域，尤其涉及一种线。
7、路储能装置及方法。背景技术0002目前，国内对于城市轨道交通线路上再生能量利用的研究方向主要是通过双向的三相全桥相控整流将多余的再生电能反馈至交流工业供电网中去。目前，国内北京交通大学研究的馈能系统正在广州五号线进行试验，具体效果有待验证。0003然而，采用馈能系统存在着一下缺陷交流端存在高次谐波，不易屏蔽和消除，影响着工业网的电能质量。发明内容0004有鉴于此，本发明提供一种线路储能装置，以解决现有技术中采用馈能系统影响工业网电能质量的问题，其具体方案如下0005一种线路储能装置，与电网相连，包括0006变流单元，与所述变流单元相连的存储单元，0007所述变流单元包括第一二极管、第二二极管、。
8、第一绝缘栅双极型晶体管IGBT，第二IGBT，第一电容，第二电感，0008所述第一IGBT的发射极与所述第一二极管的输入端相连，第一IGBT的集电极与所述第一二极管的输出端相连，所述第二IGBT的发射极与所述第二二极管的输入端相连，第二IGBT的集电极与所述第二二极管的输出端相连，所述第一电容的两端分别于第一二极管的输出端以及第二二极管的输入端相连，所述第一二极管的输入端与第二二极管的输出端相连的同时，与第二电感相连；0009所述存储单元包括第二电容、第三电容、第二电阻、隔离开关，0010所述第二电容与第三电容串联，同时与第二电阻、隔离开关的串联相并联。0011进一步的，还包括配电保护单元，0。
9、012所述配电保护单元分别于所述电网及第一电容相连，对所述第一电容进行预充电。0013进一步的，还包括能量监控单元，0014所述能量监控单元与所述配电保护单元相连，对所述配电保护单元传输的电流及电压进行检测。0015进一步的，所述配电保护单元包括0016熔断器，第一电阻，第一接触器，第二接触器，第一电感，0017所述熔断器通过所述第二接触器与所述第一电感相连，所述第一电阻与第一接触器串联后，同时与所述第二接触器并联。0018进一步的，所述配电保护单元还包括双刀隔离开关，0019所述双刀隔离开关的动触点与电网相连的同时，两个静触点分别与所述熔断器的说明书CN104104100A2/6页5一端及第。
10、一电容的一端相连。0020进一步的，所述能量监控单元包括电流传感器、电压传感器、双向能量检测表，0021所述电流传感器的电流采样电缆一端与所述双刀隔离开关输出端的正极相连，所述电流传感器的电流采样电缆另一端与所述配电保护单元相连，所述电压传感器的电压采样电缆两端分别与所述双刀隔离开关输出端的正负极相连，所述电流传感器的信号输出接口与所述电压传感器的信号输出接口与所述双向能量检测表的信号采集接口相连。0022进一步的，所述存储单元还包括第三开关，0023所述第三开关的一端与所述第二电感相连，另一端与所述第二电容及隔离开关相连。0024一种线路储能方法，应用线路储能装置，包括0025判断电网电压是。
11、否超过充电标准电压；0026若是，第一电容两端的电压向第二电感、第二电容、第三电容充电，进行能量的存储；0027否则，判断所述电网电压是否低于馈电标准电压；0028若是，将第二电容、第三电容、第二电感内存储的能量注入电网。0029进一步的，在判断电网电压是否超过标准电压之前，还包括0030电网通过第一接触器、第一电感对第一电容进行预充电。0031进一步的，还包括0032对所述电网输入至第一电感的电流及电压进行检测。0033从上述技术方案可以看出，本发明公开的线路储能装置及方法，通过变流单元与存储单元相连，变流单元与存储单元共同作用，实现对地铁制动再生能源的存储，并利用第二电容与第三电容组成的超。
12、级电容器充放电速度快的特点，实现了在地铁车辆启动、加速时，将存储单元储存的能量优先补偿电网，在车辆减速、制动时，通过存储单元将馈电存储起来，从而实现能量的循环利用，并且，本方案采用的方式，采用电网能量的最优分配，对电网波动有很好的改善效果，提高了工业网电能的质量。附图说明0034为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。0035图1为本发明实施例公开的一种线路储能装置的结构示意图；0。
13、036图2为本发明实施例公开的一种变流单元的电路结构图；0037图3为本发明实施例公开的一种存储单元的电路结构图；0038图4为本发明实施例公开的一种线路储能装置的结构示意图；0039图5为本发明实施例公开的一种配电保护单元的电路结构图；0040图6为本发明实施例公开的一种线路储能装置的电路结构图；0041图7为本发明实施例公开的一种线路储能方法的流程图。说明书CN104104100A3/6页6具体实施方式0042下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术。
14、人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。0043本实施例公开了一种线路储能装置，其结构示意图如图1所示，包括0044变流单元11，与变流单元11相连的存储单元12。0045其中，变流单元11的具体电路结构如图2所示，包括第一二极管Q1、第二二极管Q2、第一绝缘栅双极型晶体管INSULATEDGATEBIPOLARTRANSISTOR,IGBTIGBT1，第二绝缘栅双极型晶体管IGBT2、第一电容C1、第二电感L2。0046第一IGBT的发射极与第一二极管Q1的输入端相连，第一IGBT的集电极与第一二极管Q1的输出端相连，第二IGBT的发射极与第二二极管Q2。
15、的输入端相连，第二IGBT的集电极与第二二极管Q2的输出端相连，第一电容C1的两端分别与第一二极管Q1的输出端以及第二二极管Q2的输入端相连，第一二极管Q1的输入端与第二二极管Q2的输出端相连的同时，与第二电感L2相连。0047存储单元12的具体电路结构如图3所示，包括第二电容C2，第三电容C3，第二电阻R2，隔离开关K2。0048第二电容C2与第三电容C3串联，同时与第二电阻R2、隔离开关K2的串联相并联。即第二电阻R2与隔离开关K2串联，串联之后与同样串联连接的第二电容C2及第三电容C3相并联。0049当电网电压超过标准电压时，即地铁车辆减速、制动时，为了使线路储能装置能够正常储能，避免由。
16、于过大的电压造成储能装置的损坏，首先，需要在第一二极管Q1导通的情况下，第一电容C1两端的电能通过第一二极管Q1向第二电感L2、第二电容C2、第三电容C3充电，并以磁场的形式在第二电感L2内部存储能量；进一步的，第一二极管Q1关断，第二二极管Q2作为续流二极管，提供续流回路，使第二电感L2中存储的电能能够向第二电容C2、第三电容C3组成的超级电容器转移，实现第二电容C2、第三电容C3对电网电压高于标准电压范围的电能的储存。0050当电网电压低于标准电压时，即地铁车辆启动、加速时，为了使线路储能装置能够正常储能，避免由于过大的电压造成储能装置的损坏，首先，第二二极管Q2导通，第二电容C2、第三电。
17、容C3上的电能向第二电感L2释放，将第二电容C2、第三电容C3内存储的电能转移到第二电感L2内；进一步的，第二二极管Q2关断，第一二极管Q1作为续流二极管，提供续流回路，使第二电感L2、第二电容C2、第三电容C3内存储的能量注入电网内，以供车辆的启动、加速。0051本实施例公开的线路储能装置，通过变流单元与存储单元相连，变流单元与存储单元共同作用，实现对地铁制动再生能源的存储，并利用第二电容与第三电容组成的超级电容器充放电速度快的特点，实现了在地铁车辆启动、加速时，将存储单元储存的能量优先补偿电网，在车辆减速、制动时，通过存储单元将馈电存储起来，从而实现能量的循环利用，并且，本方案采用的方式，。
18、采用电网能量的最优分配，对电网波动有很好的改善效果，提高了工业网电能的质量。说明书CN104104100A4/6页70052进一步的，本实施例公开的线路储能装置中，存储单元12还可以包括第三开关K3。0053其中，第三开关K3的一端与第二电感L2相连，另一端同时与第二电容C2及隔离开关K2相连。0054在整个线路储能装置连接到电网时，第三开关K3闭合，当对存储单元进行检修时，第三开关K3打开。0055在线路储能装置中的存储单元内设置第三开关，方便了检修时对存储单元的断开，避免第二电容、第三电容内存储的电能的丢失。0056本实施例公开了一种线路储能装置，其结构示意图如图4所示，包括0057变流单。
19、元41，存储单元42，配电保护单元43。0058配电保护单元43与电网相连，同时与变流单元41相连，变流单元41与存储单元相连。0059除与上一实施例相同的结构外，本实施例还增加了配电保护单元43，其中，配电保护单元43用于对第一电容进行预充电，当预充电完成后，第一电容两端的电压达到预定值，实现对变流单元的初始供电，以便变流单元及存储单元能够正常运行。0060本实施例公开的线路储能装置，较上一实施例增加了配电保护单元，实现了对变流单元的初始供电，以便变流单元及存储单元能够正常运行。0061优选的，本实施例公开的线路储能装置还可以包括能量监控单元44。0062能量监控单元44与配电保护单元相连，。
20、用于对配电保护单元传输的电流及电压进行检测。0063进一步的，本实施例公开的线路储能装置中的配电保护单元的具体电路结构如图5所示，包括0064熔断器FU，第一电阻R1，第一接触器KM1，第二接触器KM2，第一电感L1。0065熔断器FU通过第二接触器KM2与第一电感L1相连，第一电阻R1与第一接触器KM1串联，串联后的电路与第二接触器KM2并联。0066优选的，本实施例公开的配电保护单元还可以包括双刀隔离开关K1。0067双刀隔离开关K1的动触点与电网相连的同时，两个静触点分别与熔断器FU的一端以及第一电容C1的一端相连。0068在线路储能装置接入到电网时，配电保护单元内的双刀隔离开关K1即闭。
21、合。0069本实施例公开的线路储能装置中的能量监控单元具体包括0070电流传感器61，电压传感器62，双向能量检测表63。0071其中，电流传感器61的电流采样电缆一端与双刀隔离开关输出端的正极相连，电流传感器61的电流采样电缆另一端与配电保护单元相连，即与上一实施例中的熔断器FU相连，电压传感器62的电压采样电缆两端分别与双刀隔离开关输出端的正负极相连，电流传感器61的信号输出接口和电压传感器62的信号输出接口同时与双向能量检测表63的信号采集接口相连。0072电流传感器61输出的电流信号以及电压传感器62输出的电压信号传输至双向能量检测表63进行能量监控。0073综合上述实施例，可以知道，。
22、本申请公开的线路储能装置的具体的电路结构如图6说明书CN104104100A5/6页8所示。0074本实施例公开了一种线路储能方法，应用上述实施例公开的线路储能装置，其流程图如图7所示，包括0075步骤S71、判断电网电压是否超过充电标准电压；0076若充电标准电压正常的浮动范围为标准值增加10及降低10，当电网电压大于标准值的11倍，则电网电压超过充电标准电压，此时为轨道车辆减速或制动时，需要对超出充电标准电压范围的电能进行储存。当电网电压低于充电标准值的09倍时，则电网电压低于充电标准电压，此时为轨道车辆加速或启动的情况，需要将线路储能装置内存储的电能进行释放，以供轨道车辆的启动或加速，提。
23、高电能的利用率。0077步骤S72、若是，则第一电容两端的电压向第二电感、第二电容、第三电容充电，进行能量的存储；0078第一二极管导通，第一电容两端的电压向第二电感、第二电容、第三电容充电，并以磁场的形式在第二电感内部进行能量的存储；第一二极管关断，第二二极管作为续流二极管，提供续流回路，使第二电感内部存储的能量向第二电容、第三电容转移。0079步骤S73、否则，判断电网电压是否低于馈电标准电压；0080步骤S74、若是，将第二电容、第三电容、第二电感内存储的能量注入电网。0081第二二极管导通，第二电容、第三电容上的电能向第二电感释放，将第二电容、第三电容内存储的电能转移到第二电感内；进一。
24、步的，第二二极管关断，第一二极管作为续流二极管，提供续流回路，使第二电感、第二电容、第三电容内存储的能量注入电网内，以供车辆的启动、加速。0082本实施例公开的线路储能方法，通过变流单元与存储单元相连，变流单元与存储单元共同作用，实现对地铁制动再生能源的存储，并利用第二电容与第三电容组成的超级电容器充放电速度快的特点，实现了在地铁车辆启动、加速时，将存储单元储存的能量优先补偿电网，在车辆减速、制动时，通过存储单元将馈电存储起来，从而实现能量的循环利用，并且，本方案采用的方式，采用电网能量的最优分配，对电网波动有很好的改善效果，提高了工业网电能的质量。0083优选的，本实施例公开的线路储能方法，。
25、在步骤S71之前，还可以包括0084步骤S75、电网通过第一接触器、第一电感对第一电容进行预充电。0085当预充电完成后，第一电容两端的电压达到预定值，实现对变流单元的初始供电，以便变流单元及存储单元能够正常运行。0086进一步的，本实施例公开的线路储能装置，在步骤S75之后，还可以包括0087步骤S76、对电网输入值第一电感的电流及电压进行检测。0088用于对配电保护单元传输的电流及电压进行检测。0089本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以。
26、描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。0090专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和说明书CN104104100A6/6页9软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。0091结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以直接用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者。
27、的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器RAM、内存、只读存储器ROM、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CDROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。0092对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。说明书CN104104100A1/3页10图1图2图3图4说明书附图CN104104100A102/3页11图5图6说明书附图CN104104100A113/3页12图7说明书附图CN104104100A12。