[发明专利]一种基于混合储能的再生电能回收利用实验系统

说明书

一种基于混合储能的再生电能回收利用实验系统，包括直流电源、再生电能模拟系统、混合储能系统、直流制动电阻柜、上位机控制系统；所述的直流电源的输入侧连接三相市电，输出侧形成直流母线的连接平台；所述的再生电能模拟系统包括第一双向DC/DC变换器、第一锂电池储能系统，所述的第一双向DC/DC变换器的高压侧与直流母线的两端连接、其低压侧与第一锂电池储能系统连接；所述的上位机控制系统分别与第一双向DC/DC变换器、第二双向DC/DC变换器、第三双向DC/DC变换器相连实现通讯。优点是，对控制策略在实际系统的控制效果具有较好的验证作用。

技术领域

本发明涉及再生电能回收技术领域，具体为一种基于混合储能的再生电能回收利用实验系统。

背景技术

轨道交通、电梯等目前普遍采用直流供电和变压变频相结合的方式，提供电机所需要的电能。当处于制动状态时，电机可将机械能转化为电能、并通过变压变频逆变器将电能回馈至直流供电网，该部分能量一般可占系统耗能的20％以上。回馈电能会抬升直流母线电压、影响系统安全运行，传统方式是采用电阻耗散方式以抑制电压上升，但这造成了再生电能的极大浪费。

采用储能系统、尤其是混合储能系统实现回馈电能的回收利用是实现系统节能的有效方式。然而，由于再生电能具有高功率、大能量的特点，常用的控制策略易于导致储能系统存在较大的容量冗余，经济性较差，难以有效推广到实际应用中。因此，以一定经济性指标下设置的储能系统参数为基础、实现电能在混合储能系统中的优化分配控制，是储能回收系统应用中需要解决的关键问题。考虑到混合储能系统控制策略的应用涉及不同工况下再生电能的功率/能量等级、储能系统蓄能释能阈值设置等复杂的工程问题，搭建物理仿真平台将是实现控制算法验证以及混合储能系统有效应用的基本前提。

发明内容

本发明的目的即在于提供一种基于混合储能的再生电能回收利用实验系统，以实现再生电能模拟及混合储能系统控制策略的验证。

本发明是通过以下技术方案来实现的：

一种基于混合储能的再生电能回收利用实验系统，包括直流电源、再生电能模拟系统、混合储能系统、直流制动电阻柜、上位机控制系统；所述的直流电源的输入侧连接三相市电，输出侧形成直流母线的连接平台；所述的再生电能模拟系统包括第一双向DC/DC变换器、第一锂电池储能系统，所述的第一双向DC/DC变换器的高压侧与直流母线的两端连接、其低压侧与第一锂电池储能系统连接；所述的混合储能系统包括第二双向DC/DC变换器、第二锂电池储能系统、第三双向DC/DC变换器、超级电容储能系统；所述的第二双向DC/DC变换器的高压侧与直流母线的两端连接、其低压侧与第二锂电池储能系统连接；所述的第三双向DC/DC变换器的高压侧与直流母线的两端连接、其低压侧与超级电容储能系统连接；所述的直流制动电阻柜与直流母线的两端连接；所述的上位机控制系统分别与第一双向DC/DC变换器、第二双向DC/DC变换器、第三双向DC/DC变换器相连实现通讯。

作为上述方案的改进，所述的直流制动电阻柜包括制动电阻和开关电路，所述的制动电阻和开关电路串联后与直流母线两端连接。

作为上述方案的改进，所述的直流电源为单向电源，其用于将三相市电单向流向直流母线，直流母线的能量不可回馈至三相市电。

作为上述方案的改进，所述的上位机控制系统可通过软件获得输出电流波形，并以此设定第一双向DC/DC变换器的输出电流大小和方向，通过第一双向DC/DC变换器控制第一锂电池储能系统中能量的存储释放。第一双向DC/DC变换器和第一锂电池储能系统用于模拟轨道交通车辆、电梯曳引机系统等，当上位机系统中设置输出电流为负时，直流母线通过第一双向DC/DC变换器向第一锂电池储能系统充电，可模拟车辆或者曳引机的牵引状态；当上位机系统中设置输出电流为正时，第一锂电池储能系统通过第一双向DC/DC变换器向直流母线放电，可模拟车辆或者曳引机的制动状态，此时即向直流母线回馈再生电能。