[发明专利]一种基于光储互补的列车交直流辅助电源系统

摘要

本发明提供了一种基于光储互补的列车交直流辅助电源系统，系统由铺设在列车车厢顶部的薄膜太阳能电池板组、电能变换装置、储能蓄电池组、电池管理系统、交流母线、直流母线、并网装置、列车插座系统以及能量管理系统构成。系统利用列车车厢顶部的薄膜太阳能电池板获取能量，对获得的能量进行变换可向车厢内提供直流和交流电源，满足列车运行途中旅客用电的需要；系统可将太阳能电池和储能蓄电池中的电能输送到列车自身的电源系统中；系统也可从列车自身的电源系统中获取电能，并对其储存或利用；系统还可为列车提供紧急备用电源。

主权项

一种基于光储互补的列车交直流辅助电源系统，其特征在于：包括一套铺设在列车顶部的薄膜太阳能电池板组 (1)、储能蓄电池组(8)、电池管理系统(27)、电源变换装置(2)、直流母线(12)、交流母线(13)、并网装置(5)、列车插座系统(3)以及能量管理系统(11)；其中，每个部分具体包括如下：1）薄膜太阳能电池板组(1)由列车所有车厢顶部的太阳能电池子串构成，所有太阳能电池子串均并联在汇流母线(26)上，每个太阳能电池子串又由多块并排平行布置的薄膜太阳能电池板通过串、并联的方式构成，而每块薄膜太阳能电池板的外形和列车车厢顶部的结构相同，呈弧形，紧贴在车厢顶部固定；2）储能蓄电池组(8)由一定数量的蓄电池通过串并联的方式构成，由于列车本身并没有集中的空间来放置储能蓄电池组(8)，因此储能蓄电池组(8)采用分布式方式在每节车厢安装一定容量的储能蓄电池，它们按照电压等级和储能容量的要求进行串并联，最终通过汇流母线连接到双向DC‑DC装置(7)的输入侧；此外，电池管理系统(27)负责监测和控制储能蓄电池组(8)中各个蓄电池的工作状态，同时还可和能量管理系统(11)交换数据；3）电源变换装置(2)包括：DC‑DC装置(6)、双向DC‑DC装置(7)、直流输出DC‑DC装置(9)、单相交流输出DC‑AC装置(10)；其中DC‑DC装置(6)的输入侧连接汇流母线(26)，输出侧连接节点一，DC‑DC装置(6)通过MPPT算法实现薄膜太阳能电池板组(1)的最大功率输出跟踪控制，并控制节点一的电压在额定范围内；双向DC‑DC装置(7)的输出连接节点一，并根据能量管理系统(11)的指令，给储能蓄电池组(8)充电或放电；直流输出DC‑DC装置(9)的输入侧连接节点一，输出侧连接直流母线(12)，直流输出DC‑DC装置(9)根据能量管理系统(11)的指令启动或停止给直流母线供电；单相交流输出DC‑AC装置(10)的输入侧连接节点一，输出侧连接交流母线(13)，单相交流输出DC‑AC装置(10)根据能量管理系统(11)的指令启动或停止给交流母线(13)供电；4）并网装置(5)包括：并网控制器(22)、双向并网变流器(21)以及并网开关(25)；其中双向并网变流器(21)一侧连接节点一，另一侧连接并网开关(25)；并网开关(25)另一侧连接节点二；并网控制器(22)根据能量管理系统(11)的指令控制双向并网变流器(21)和并网开关(25)的工作模式，实现辅助电源系统和列车电源系统的能量双向流动；5）列车插座系统(3)包括：车厢插座系统(18)，且每节车厢的插座系统配置都相同，车厢插座系统(18)包括：直流输出USB插口(15)、交流单相插座(17)。