一种轨道交通混合节能供电控制系统的制作方法

1.本发明涉及轨道交通供电技术领域，具体是一种轨道交通混合节能供电控制系统。


背景技术：

2.随着我国经济发展，城市的综合实力不断增强，城市轨道交通具有快捷、舒适、安全和运量大等优势，城市轨道交通的发展不仅影响到人民的生活方式，而且还影响整个国民经济的发展，现有的轨道交通为提高供电的多样性，大多采用交流和直流混合供电的方式，具体为交流供电电源、直流供电电源和光伏供电电源的配合供电，提高供电系统的供电精度的同时，提高带负载能力，但是在轨道交通的混合供电中，由于光伏供电电源的容易出现电压浮动的情况，导致轨道交通的带负载能力变化，影响轨道交通设备的工作效率，并且在进行混合供电时，无法有效的进行节能供电控制，因此有待改进。


技术实现要素：

3.本发明实施例提供一种轨道交通混合节能供电控制系统，以解决上述背景技术中提出的问题。
4.依据本发明实施例中，提供一种轨道交通混合节能供电控制系统，该轨道交通混合节能供电控制系统包括：直流输入控制模块，交流输入控制模块，智能控制模块，光伏控制模块，电能控制模块，电压调节控制模块，输出模块；所述直流输入控制模块，用于提供直流电能并对直流电能进行传输和限流控制，用于输出第一电能；所述交流输入控制模块，用于提供三相交流电能并对三相交流电能进行变压、输入保护和整流处理并输出第二电能；所述智能控制模块，与所述直流输入控制模块、交流输入控制模块、光伏控制模块、电能控制模块和电压调节控制模块连接，用于输出第一控制信号和第二控制信号并分别控制所述直流输入控制模块的限流工作和交流输入控制模块的输入保护工作，用于输出第三控制信号并控制所述光伏控制模块的工作，用于接收所述电能控制模块输出的信号，用于输出第四控制信号并控制电能调节控制模块的工作；所述光伏控制模块，用于将光能转换为电能并通过所述第三控制信号将转换后的电能进行升压处理，用于输出第三电能；所述电能控制模块，与所述光伏控制模块、输出模块和电能调节控制模块连接，用于对所述第三电能进行分压处理并通过分压后的电压值控制第一开关控制电路的工作，用于通过第一开关控制电路将所述光伏控制模块输出的电能传输给输出模块，用于对第一开关控制电路传输的电能进行分压调节处理并输出第一驱动信号控制第二开关控制电路的工作，用于通过第二开关控制电路将所述光伏控制模块输出的电能传输给所述电压调节控制模块，用于将第一驱动信号传输给所述智能控制模块；
所述电压调节控制模块，与所述输出模块连接，用于接收所述第四控制信号并对所述交流输入控制模块输出的电能进行dc-dc调节处理，用于接收所述电能控制模块传输的电能，用于将输入的电能进行存储，用于将存储的电能进行释放并将释放的电能进行dc-dc调节处理，用于将电能传输给所述输出模块；所述输出模块，与所述直流输入控制模块和交流输入控制模块连接，用于通过直流母线接收所述直流输入控制模块、交流输入控制模块、电能调节控制模块和电能控制模块输出的电能，用于对输入的再生电能进行吸收，用于将电能传输给轨道交通设备。
5.与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明轨道交通混合节能供电控制系统由直流输入控制模块和交流输入控制模块进行交直流混合供电，同时由智能控制模块控制光伏控制模块进行光电转换和电压调节，以便为输出模块提供第三种供电电能，电压调节控制模块由智能控制模块控制并对系统中的电能进行存储和释放，在光伏控制模块供电较低时，光伏控制模块通过电能控制模块为电压调节控制模块提供充电电能，提高电源的节能程度，同时由电压调节控制模块替代光伏控制模块为输出模块供电，保证对轨道交通设备的带载能力，提高供电效率。
附图说明
6.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例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。
7.图1为本发明实例提供的轨道交通混合节能供电控制系统的原理方框示意图。
8.图2为本发明实例提供的轨道交通混合节能供电控制系统的电路图。
9.图3为本发明实例提供的电压调节控制模块的电路图。
10.图4为本发明实例提供的电能控制模块的电路图。
实施方式
11.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。
12.在一个实施例中，请参阅图1，一种轨道交通混合节能供电控制系统包括：直流输入控制模块1，交流输入控制模块2，智能控制模块3，光伏控制模块4，电能控制模块5，电压调节控制模块6，输出模块7；具体地，所述直流输入控制模块1，用于提供直流电能并对直流电能进行传输和限流控制，用于输出第一电能；交流输入控制模块2，用于提供三相交流电能并对三相交流电能进行变压、输入保护和整流处理并输出第二电能；智能控制模块3，与所述直流输入控制模块1、交流输入控制模块2、光伏控制模块4、电能控制模块5和电压调节控制模块6连接，用于输出第一控制信号和第二控制信号并分
别控制所述直流输入控制模块1的限流工作和交流输入控制模块2的输入保护工作，用于输出第三控制信号并控制所述光伏控制模块4的工作，用于接收所述电能控制模块5输出的信号，用于输出第四控制信号并控制电能调节控制模块的工作；光伏控制模块4，用于将光能转换为电能并通过所述第三控制信号将转换后的电能进行升压处理，用于输出第三电能；电能控制模块5，与所述光伏控制模块4、输出模块7和电能调节控制模块连接，用于对所述第三电能进行分压处理并通过分压后的电压值控制第一开关控制电路的工作，用于通过第一开关控制电路将所述光伏控制模块4输出的电能传输给输出模块7，用于对第一开关控制电路传输的电能进行分压调节处理并输出第一驱动信号控制第二开关控制电路的工作，用于通过第二开关控制电路将所述光伏控制模块4输出的电能传输给所述电压调节控制模块6，用于将第一驱动信号传输给所述智能控制模块3；电压调节控制模块6，与所述输出模块7连接，用于接收所述第四控制信号并对所述交流输入控制模块2输出的电能进行dc-dc调节处理，用于接收所述电能控制模块5传输的电能，用于将输入的电能进行存储，用于将存储的电能进行释放并将释放的电能进行dc-dc调节处理，用于将电能传输给所述输出模块7；输出模块7，与所述直流输入控制模块1和交流输入控制模块2连接，用于通过直流母线接收所述直流输入控制模块1、交流输入控制模块2、电能调节控制模块和电能控制模块5输出的电能，用于对输入的再生电能进行吸收，用于将电能传输给轨道交通设备。
13.在具体实施例中，上述直流输入控制模块1可采用直流供电电路提供直流电能，在此不做赘述；上述交流输入控制模块2可采用三相交流处理电路对输入的三相交流电能进行变压、保护和整流处理；上述智能控制模块3可采用微控制电路和驱动电路，微控制电路可采用，但并不限于单片机等集成了运算器、控制器、存储器以及输入输出器等诸多部件，实现信号的处理、数据存储、模块控制、定时控制等功能的中央处理器，驱动电路用于提高微控制电路输出的信号的驱动能力；上述光伏控制模块4可采用光伏控制电路，进行光电转换和电压调节；上述电能控制模块5可采用分压电路、第一开关控制电路和第二开关控制电路，由分压电路对输入的电能进行分压处理，并控制第一开关控制电路和第二开关控制电路进行电能的传输；上述电压调节控制模块6可采用双向电能调节电路和储能释放电路，由双向电能调节电路将输入的电能传输给储能释放电路进行储能工作，由储能释放电路进行电能释放并由双向电能调节电路进行传输；上述输出模块7可采用电能吸收电路和电能传输电路，由电能吸收电路吸收再生电能，由电能传输电路与轨道交通设备进行连接并将输入的电能进行汇总和分配。
14.在另一个实施例中，请参阅图2、图3和图4，所述直流输入控制模块1包括直流电源、第一继电开关k1-1、第一双向二极管vd1、第一电阻r1；所述输出模块7包括直流母线、第一输出装置和第二输出装置；具体地，所述直流电源连接第一继电开关k1-1的第一端和第三端，第一继电开关k1-1的第四端通过第一双向二极管vd1连接第一电阻r1的第一端，第一电阻r1的第二端和第一继电开关k1-1的第二端均连接直流母线的第一端，直流母线的第一端还连接第一输出装置的第一端和第二输出装置的第一端，第一输出装置的第二端和第二输出装置的第二端均连接直流母线的第二端，直流母线的第二端还连接地端。
15.在具体实施例中，上述第一双向二极管vd1和第一电阻r1用于输入限流处理；上述第一继电开关k1-1可选用双刀双掷开关，其中第一继电开关k1-1的第一端和第二端为常闭开关，第一继电开关k1-1的第三端和第四端为常开触点，且第一继电开关k1-1由第一继电器（未画出）控制，第一继电器可由智能控制模块3控制，在此不做赘述；上述第一输出装置和第二输出装置可选用，但并不限于逆变装置和直流调节装置，并与轨道交通设备进行连接，在此不做赘述。
16.进一步地，所述交流输入控制模块2包括交流电源、三相变压器、第一电感l1、第二电感l2、第三电感l3、第二电阻r2、第三电阻r3、第四电阻r4、第二继电开关k2-1和三相整流装置；所述输出模块7还包括制动电阻；具体地，所述交流电源与三相变压器的输入端连接，三相变压器的第一输出端通过第一电感l1连接第二继电开关k2-1的第一端和第二电阻r2的一端，三相变压器的第二输出端通过第二电感l2连接第三电阻r3的一端和第二继电开关k2-1的第三端，三相变压器的第三输出端通过第三电感l3连接第四电阻r4的一端和第二继电开关k2-1的第五端，第二继电开关k2-1的第二端和第二电阻r2的另一端均连接三相整流装置的第一输入端，第二继电开关k2-1的第四端和第三电阻r3的另一端均连接三相整流装置的第二输入端，第二继电开关k2-1的第六端和第四电阻r4的另一端均连接三相整流装置的第三输入端，三相整流装置的第一输出端连接制动电阻的第一端和所述直流母线的第一端，三相整流装置的第二输出端连接制动电阻的第二端和所述直流母线的第二端。
17.在具体实施例中，上述第二继电开关k2-1可选用常开式三刀三掷开关，用于控制第二电阻r2、第三电阻r3和第四电阻r4进行输入保护，且第二继电开关k2-1由第二继电器（未画出）控制，第二继电器由智能控制模块3控制，在此不做赘述。
18.进一步地，所述光伏控制模块4包括第四电感l4、第一二极管d1、第一功率管q1、第一电容c1和光伏供电装置；所述智能控制模块3包括第一控制器u1；具体地，所述光伏供电装置的第一端通过第四电感l4连接第一二极管d1的阳极和第一功率管q1的集电极，第一功率管q1的发射极、光伏供电装置的第二端和第一电容c1的一端均接地，第一二极管d1的阴极连接第一电容c1的另一端和所述电能控制模块5，第一功率管q1的栅极连接第一控制器u1的第一io端。
19.在具体实施例中，上述第四电感l4、第一二极管d1、第一功率管q1、第一电容c1和光伏供电装置组成光伏控制电路，其中第四电感l4、第一二极管d1、第一功率管q1、第一电容c1用于升压控制，第一功率管q1可选用igbt；上述第一控制器u1可选用，但并不限于具备igbt驱动装置的stm32芯片。
20.进一步地，所述电压调节控制模块6包括第二电容c2、第二功率管q2、第三功率管q3、第五电感l5、第三电容c3和储能装置；具体地，所述第二电容c2的一端连接第二功率管q2的集电极和所述三相整流装置的第一输出端，第二功率管q2的发射极连接第三功率管q3的集电极并通过第五电感l5连接第三电容c3的一端、储能装置的第一端和所述电能控制模块5，第三功率管q3的发射极连接第三电容c3的另一端、储能装置的第二端、第二电容c2的另一端、地端和所述三相整流装置的第二输出端，第二功率管q2的栅极和第三功率管q3的栅极分别连接所述第一控制器u1的第二io端和第三io端。
21.在具体实施例中，上述第二功率管q2和第三功率管q3均可选用igbt，配合第二电容c2、第五电感l5和第三电容c3组成双向电能调节电路，用于电能的双向传输；上述储能装置组成储能释放电路，进行电能的存储和释放。
22.进一步地，所述电能控制模块5包括第四功率管q4、第六电阻r6、第五电阻r5、第一驱动器u2；具体地，所述第四功率管q4的集电极连接第六电阻r6的一端和所述第一二极管d1的阴极，第六电阻r6的另一端连接第一驱动器u2的第一输入端并通过第五电阻r5接地，第四功率管q4的发射极连接所述直流母线的第一端，第四功率管q4的栅极连接第一驱动器u2的第一输出端。
23.在具体实施例中，上述第四功率管q4可选用igbt，控制光伏控制模块4与输出模块7的连接状态；上述第一驱动器u2可选用，但并不限于md1811驱动器。
24.进一步地，所述电能控制模块5还包括第五功率管q5、第七电阻r7、第八电阻r8、第一开关管vt1、第一电源vcc1、第十电阻r10和第九电阻r9；具体地，所述第五功率管q5的集电极连接所述第四功率管q4的集电极，第五功率管q5的发射极连接所述储能装置的第一端，第八电阻r8的一端连接第四功率管q4的发射极，第八电阻r8的另一端连接第一开关管vt1的基极并通过第七电阻r7接地，第一开关管vt1的发射极连接第一电源vcc1，第一开关管vt1的集电极连接所述第一驱动器u2的第二输入端、第十电阻r10的一端和第九电阻r9的一端，第十电阻r10的另一端接地，第九电阻r9的另一端连接所述第一控制器u1的第四io端，第五功率管q5的栅极连接第一驱动器u2的第二输出端。
25.在具体实施例中，上述第五功率管q5可选用igbt，控制光伏控制模块4与电压调节控制模块6的连接；上述第一开关管vt1可选用pnp型三极管，由第八电阻r8和第七电阻r7分压后的电能控制。
26.本发明一种轨道交通混合节能供电控制系统，在直流电源和交流电源启动供电时，由智能控制模块3控制第一继电开关k1-1的第三端和第四端闭合和第二继电开关k2-1的闭合，实现短暂限流输入，同时交流电源输出的交流电能通过三相变压器和三相整流装置进行变压和整流处理，输出直流电能，由直流母线接收，以便通过第一输出装置和第二输出装置与轨道交通设备进行电能传输，由制动电阻进行再生电能吸收，提高电路使用寿命，同时第一控制器u1控制第一开关管vt1的工作状态，对光伏供电装置输出的电能进行升压处理，并由第六电阻r6和第五电阻r5进行分压处理，分压后的电能通过第一驱动器u2触发第四功率管q4的导通，使得光伏控制模块4输出的电能传输给直流母线，如果分压后的电能无法触发第四功率管q4导通，说明光伏控制模块4输出的电能较低，此时第一开关管vt1将导通，使得第一驱动器u2驱动第五功率管q5导通，光伏控制模块4输出的电能传输给储能装置，由储能装置进行存储，同时第一控制器u1得知光伏控制模块4输出的电能较低，将控制第二功率管q2和第三功率管q3的工作状态，储能装置将电能传输给直流母线，进行电能补偿，保证直流母线的带载能力，同时电压调节控制模块6还可在光伏控制模块4输出电能正常但直流输入控制模块1或交流输入控制模块2输入电能异常进行进行电能补偿工作。
27.对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论
从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
28.此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

技术特征：
1.一种轨道交通混合节能供电控制系统，其特征在于：该轨道交通混合节能供电控制系统包括：直流输入控制模块，交流输入控制模块，智能控制模块，光伏控制模块，电能控制模块，电压调节控制模块，输出模块；所述直流输入控制模块，用于提供直流电能并对直流电能进行传输和限流控制，用于输出第一电能；所述交流输入控制模块，用于提供三相交流电能并对三相交流电能进行变压、输入保护和整流处理并输出第二电能；所述智能控制模块，与所述直流输入控制模块、交流输入控制模块、光伏控制模块、电能控制模块和电压调节控制模块连接，用于输出第一控制信号和第二控制信号并分别控制所述直流输入控制模块的限流工作和交流输入控制模块的输入保护工作，用于输出第三控制信号并控制所述光伏控制模块的工作，用于接收所述电能控制模块输出的信号，用于输出第四控制信号并控制电能调节控制模块的工作；所述光伏控制模块，用于将光能转换为电能并通过所述第三控制信号将转换后的电能进行升压处理，用于输出第三电能；所述电能控制模块，与所述光伏控制模块、输出模块和电能调节控制模块连接，用于对所述第三电能进行分压处理并通过分压后的电压值控制第一开关控制电路的工作，用于通过第一开关控制电路将所述光伏控制模块输出的电能传输给输出模块，用于对第一开关控制电路传输的电能进行分压调节处理并输出第一驱动信号控制第二开关控制电路的工作，用于通过第二开关控制电路将所述光伏控制模块输出的电能传输给所述电压调节控制模块，用于将第一驱动信号传输给所述智能控制模块；所述电压调节控制模块，与所述输出模块连接，用于接收所述第四控制信号并对所述交流输入控制模块输出的电能进行dc-dc调节处理，用于接收所述电能控制模块传输的电能，用于将输入的电能进行存储，用于将存储的电能进行释放并将释放的电能进行dc-dc调节处理，用于将电能传输给所述输出模块；所述输出模块，与所述直流输入控制模块和交流输入控制模块连接，用于通过直流母线接收所述直流输入控制模块、交流输入控制模块、电能调节控制模块和电能控制模块输出的电能，用于对输入的再生电能进行吸收，用于将电能传输给轨道交通设备。2.根据权利要求1所述的一种轨道交通混合节能供电控制系统，其特征在于，所述直流输入控制模块包括直流电源、第一继电开关、第一双向二极管、第一电阻；所述输出模块包括直流母线、第一输出装置和第二输出装置；所述直流电源连接第一继电开关的第一端和第三端，第一继电开关的第四端通过第一双向二极管连接第一电阻的第一端，第一电阻的第二端和第一继电开关的第二端均连接直流母线的第一端，直流母线的第一端还连接第一输出装置的第一端和第二输出装置的第一端，第一输出装置的第二端和第二输出装置的第二端均连接直流母线的第二端，直流母线的第二端还连接地端。3.根据权利要求2所述的一种轨道交通混合节能供电控制系统，其特征在于，所述交流输入控制模块包括交流电源、三相变压器、第一电感、第二电感、第三电感、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第二继电开关和三相整流装置；所述输出模块还包括制动电阻；所述交流电源与三相变压器的输入端连接，三相变压器的第一输出端通过第一电感连
接第二继电开关的第一端和第二电阻的一端，三相变压器的第二输出端通过第二电感连接第三电阻的一端和第二继电开关的第三端，三相变压器的第三输出端通过第三电感连接第四电阻的一端和第二继电开关的第五端，第二继电开关的第二端和第二电阻的另一端均连接三相整流装置的第一输入端，第二继电开关的第四端和第三电阻的另一端均连接三相整流装置的第二输入端，第二继电开关的第六端和第四电阻的另一端均连接三相整流装置的第三输入端，三相整流装置的第一输出端连接制动电阻的第一端和所述直流母线的第一端，三相整流装置的第二输出端连接制动电阻的第二端和所述直流母线的第二端。4.根据权利要求3所述的一种轨道交通混合节能供电控制系统，其特征在于，所述光伏控制模块包括第四电感、第一二极管、第一功率管、第一电容和光伏供电装置；所述智能控制模块包括第一控制器；所述光伏供电装置的第一端通过第四电感连接第一二极管的阳极和第一功率管的集电极，第一功率管的发射极、光伏供电装置的第二端和第一电容的一端均接地，第一二极管的阴极连接第一电容的另一端和所述电能控制模块，第一功率管的栅极连接第一控制器的第一io端。5.根据权利要求4所述的一种轨道交通混合节能供电控制系统，其特征在于，所述电压调节控制模块包括第二电容、第二功率管、第三功率管、第五电感、第三电容和储能装置；所述第二电容的一端连接第二功率管的集电极和所述三相整流装置的第一输出端，第二功率管的发射极连接第三功率管的集电极并通过第五电感连接第三电容的一端、储能装置的第一端和所述电能控制模块，第三功率管的发射极连接第三电容的另一端、储能装置的第二端、第二电容的另一端、地端和所述三相整流装置的第二输出端，第二功率管的栅极和第三功率管的栅极分别连接所述第一控制器的第二io端和第三io端。6.根据权利要求5所述的一种轨道交通混合节能供电控制系统，其特征在于，所述电能控制模块包括第四功率管、第六电阻、第五电阻、第一驱动器；所述第四功率管的集电极连接第六电阻的一端和所述第一二极管的阴极，第六电阻的另一端连接第一驱动器的第一输入端并通过第五电阻接地，第四功率管的发射极连接所述直流母线的第一端，第四功率管的栅极连接第一驱动器的第一输出端。7.根据权利要求6所述的一种轨道交通混合节能供电控制系统，其特征在于，所述电能控制模块还包括第五功率管、第七电阻、第八电阻、第一开关管、第一电源、第十电阻和第九电阻；所述第五功率管的集电极连接所述第四功率管的集电极，第五功率管的发射极连接所述储能装置的第一端，第八电阻的一端连接第四功率管的发射极，第八电阻的另一端连接第一开关管的基极并通过第七电阻接地，第一开关管的发射极连接第一电源，第一开关管的集电极连接所述第一驱动器的第二输入端、第十电阻的一端和第九电阻的一端，第十电阻的另一端接地，第九电阻的另一端连接所述第一控制器的第四io端，第五功率管的栅极连接第一驱动器的第二输出端。

技术总结
本发明公开了一种轨道交通混合节能供电控制系统，涉及轨道交通供电技术领域，包括直流输入控制模块和交流输入控制模块，均用于提供电能；智能控制模块，用于信号接收和模块控制；光伏控制模块，用于光电转换和电压调节；电能控制模块，用于根据光伏控制模块输出的电能选择电能传输通路；电压调节控制模块，用于电能的存储和释放控制；输出模块，用于电能接收和传输。本发明轨道交通混合节能供电控制系统由直流输入控制模块和交流输入控制模块进行交直流混合供电，光伏控制模块进行光电转换并供电，电压调节控制模块进行电能的存储和释放，在光伏供电较低时，为电压调节控制模块提供电能并由电压调节控制模块为输出模块供电。供电能并由电压调节控制模块为输出模块供电。供电能并由电压调节控制模块为输出模块供电。


技术研发人员：黄明
受保护的技术使用者：佛山长意云信息技术有限公司
技术研发日：2023.04.09
技术公布日：2023/8/4