阅读说明：本技术 一种全线路再生制动能量调控方法及装置 (A kind of full line regenerating braking energy regulation method and device ) 是由 卢其威 车程 何棒棒 高志宣 于 2019-08-09 设计创作，主要内容包括：本发明提供了一种全线路再生制动能量调控方法及装置,根据各供电区段的牵引功率或再生制动功率信息,利用再生制动功率优化分配算法,计算得到各变换器的传输功率,并分配给各变换器作为其给定,通过中央控制器和ETC的协调控制,共同完成再生制动能量的有序流动和优化分配,提高再生制动能量在牵引供电系统中的有效利用率。(The present invention provides a kind of full line regenerating braking energies to regulate and control method and device, according to the traction power or regenerative brake power information of each power supply section, optimize allocation algorithm using regenerative brake power, the transimission power of each converter is calculated, and it is given as it to distribute to each converter, by the coordinated control of central controller and ETC, the common olderly flowage for completing regenerating braking energy and optimization distribution improve effective rate of utilization of the regenerating braking energy in tractive power supply system.)

一种全线路再生制动能量调控方法及装置

技术领域

本发明涉及制动能量调控技术领域，尤其涉及一种全线路再生制动能量调控方法及装置。

背景技术

再生制动(Regenerative braking)亦称反馈制动，是一种使用在汽车或铁路列车上的制动技术。在制动时把车辆的动能转化及储存起来；而不是变成无用的热。

普通的制动方法会把车的动能，以摩擦直接转化成热能。“再生制动”是把电动机转成发电机使用，把车辆的动能转成电能。再生制动则会把电力储起来或透过电网送走，再生循环使用。使用再生制动的车辆仍然会有传统的摩擦制动，提供快速、强力的制动。一般的再生制动只会把约百分之三十的动能再生使用，其余的动能还是成为热。这效率根据不同的使用环境而有所不同。

因此，设计一种能够提高全线路再生制动能量有效利用率的调控方案成为亟待解决的问题。

发明内容

本发明旨在提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的全线路再生制动能量调控方法及装置。

为达到上述目的，本发明的技术方案具体是这样实现的：

本发明的一个方面提供了一种全线路再生制动能量调控方法，包括：S1，初始化各个能量转移变换器的传输功率为0；S2，计算各个能量转移变换器的传输功率和各个供电区段的馈线功率；S3，判断各个供电区段的馈线功率是否均大于等于0，如果各个供电区段的馈线功率均大于等于0，则执行S18，否则执行S4；S4，判断同一TS内的两个相邻供电区段的功率情况，确定各个奇数编号的能量转移变换器的传输功率；S5，提取馈线功率小于0的供电区段，判断馈线功率小于0的供电区段的再生制动能量是否可以通过偶数编号的能量转移变换器被转移到与之相邻的供电区段，如果可以，执行S6；S6，按照第一预设规则进行调控，计算各个能量转移变换器的传输功率和各个供电区段的馈线功率；S7，判断各个供电区段的馈线功率是否均大于等于0，如果各个供电区段的馈线功率均大于等于0，则执行S18，否则执行S8；S8，设置δ＝2；S9，提取馈线功率小于0的供电区段，判断馈线功率小于0的供电区段的再生制动能量是否可以通过相邻的δ个能量转移变换器传输给邻近的供电区段，如果可以，执行S10；S10，按照第δ预设规则进行调控，计算各个能量转移变换器的传输功率和各个供电区段的馈线功率；S11，判断各个供电区段的馈线功率是否均大于等于0，如果各个供电区段的馈线功率均大于等于0，则执行S18，否则执行S12；S12，设置δ＝δ+1，并判断δ是否等于预设值，如果不等于预设值，返回执行S9，如果等于预设值，执行S13；S13，如果变电所的个数大于等于(δ+1)/2，判断各个供电区段的馈线功率是否均大于等于0，如果各个供电区段的馈线功率均大于等于0，则执行S18，否则执行S14；S14，判断馈线功率小于0的供电区段的再生制动能量是否可以通过相邻的δ个能量转移变换器传输给邻近的供电区段，如果可以，执行S15；S15，按照第三预设规则进行调控，计算各个能量转移变换器的传输功率和各个供电区段的馈线功率；S16，判断各个供电区段的馈线功率是否均大于等于0，如果各个供电区段的馈线功率均大于等于0，则执行S18，否则执行S17；S17，直到各供电区段内均不含再生制动能量，或者完成同时利用ρ个能量转移变换器对某供电区段内的再生制动能量进行转移；S18，输出各个能量转移变换器的传输功率。

其中，第一预设规则包括：若i＝2μ-1，其中，μ＝1,2,…,n，第i个供电区段内的再生制动能量通过第i-1个能量转移变换器提供给第i-1个供电区段内的牵引列车；若i＝2μ，其中，μ＝1,2,…,n，第i个供电区段内的再生制动能量通过第i个能量转移变换器提供给第i+1个供电区段内的牵引列车。

其中，第δ预设规则包括：若j≤δ，第j+δ能量转移变换器的传输功率大于0时，第j个供电区段内的再生制动能量提供给第j+δ个供电区段内的牵引列车；若j≥2n-1，第j-δ能量转移变换器的传输功率大于0时，第j个供电区段内的再生制动能量提供给第j-δ个供电区段内的牵引列车；若δ<j<2n-1，第j-δ能量转移变换器的传输功率大于0且第j+δ能量转移变换器的传输功率大于0时，通过相邻两个能量转移变换器传递再生制动功率；若第j-δ能量转移变换器的传输功率小于等于0且第j+δ个能量转移变换器的传输功率大于0，第j个供电区段内的再生制动能量提供给第j+δ个供电区段内的牵引列车；若第j-δ能量转移变换器的传输功率大于0且第j+δ个能量转移变换器的传输功率小于等于0，第j个供电区段内的再生制动能量提供给第j-δ个供电区段内的牵引列车使用。

其中，第三预设规则包括：若r≤min{δ,2n-δ}，第r+δ个能量转移变换器的转换功率大于0时，第r个供电区段内的再生制动能量提供给第r+δ个供电区段内的牵引列车；若max{δ,2n-δ}≤r≤2n，第r-δ个能量转移变换器的转换功率大于0时，第r个供电区段内的再生制动能量提供给第r-δ个供电区段内的牵引列车；若2n≥2δ+1且δ<r<2n-δ+1，若第r-δ个能量转移变换器的转换功率大于0且第r+δ个能量转移变换器的转换功率大于0时，通过相邻两个能量转移变换器传递再生制动功率；若第r-δ个能量转移变换器的转换功率小于等于0且第r+δ个能量转移变换器的转换功率大于0时，第r个供电区段内的再生制动能量提供给第r+δ个供电区段内的牵引列车；若第r-δ个能量转移变换器的转换功率大于0且第r+δ个能量转移变换器的转换功率小于等于0时，第r个供电区段内的再生制动能量提供给第r-δ个供电区段内的牵引列车。

其中，S4，输出各个能量转移变换器的传输功率之后，方法还包括：计算再生制动能量利用率。

本发明另一方面提供了一种全线路再生制动能量调控装置，包括：初始化模块，用于初始化各个能量转移变换器的传输功率为0；计算模块，用于计算各个能量转移变换器的传输功率和各个供电区段的馈线功率；判断模块，用于判断各个供电区段的馈线功率是否均大于等于0，如果各个供电区段的馈线功率均大于等于0，则通知输出模块，否则判断同一TS内的两个相邻供电区段的功率情况，确定各个奇数编号的能量转移变换器的传输功率；提取馈线功率小于0的供电区段，判断馈线功率小于0的供电区段的再生制动能量是否可以通过偶数编号的能量转移变换器被转移到与之相邻的供电区段，如果可以，通知调控模块；调控模块，还用于按照第一预设规则进行调控，通知计算模块计算各个能量转移变换器的传输功率和各个供电区段的馈线功率；判断模块，还用于判断各个供电区段的馈线功率是否均大于等于0，如果各个供电区段的馈线功率均大于等于0，则通知输出模块，否则通知设置模块；设置模块，用于设置δ＝2；判断模块，还用于提取馈线功率小于0的供电区段，判断馈线功率小于0的供电区段的再生制动能量是否可以通过相邻的δ个能量转移变换器传输给邻近的供电区段，如果可以，通知调控模块；调控模块，还用于按照第δ预设规则进行调控，通知计算模块计算各个能量转移变换器的传输功率和各个供电区段的馈线功率；判断模块，还用于判断各个供电区段的馈线功率是否均大于等于0，如果各个供电区段的馈线功率均大于等于0，则通知输出模块，否则通知设置模块；设置模块，还用于设置δ＝δ+1，并判断δ是否等于预设值，如果不等于预设值，通知判断模块执行判断馈线功率小于0的供电区段的再生制动能量是否可以通过相邻的δ个能量转移变换器传输给邻近的供电区段的操作，如果等于预设值，通知判断模块在变电所的个数大于等于(δ+1)/2时，判断各个供电区段的馈线功率是否均大于等于0，如果各个供电区段的馈线功率均大于等于0，则通知输出模块，否则判断馈线功率小于0的供电区段的再生制动能量是否可以通过相邻的δ个能量转移变换器传输给邻近的供电区段，如果可以，则通知调控模块；调控模块，还用于按照第三预设规则进行调控，通知计算模块计算各个能量转移变换器的传输功率和各个供电区段的馈线功率；判断模块，还用于判断各个供电区段的馈线功率是否均大于等于0，如果各个供电区段的馈线功率均大于等于0，则通知输出模块，否则直到各供电区段内均不含再生制动能量，或者完成同时利用ρ个能量转移变换器对某供电区段内的再生制动能量进行转移；输出模块，输出各个能量转移变换器的传输功率。

其中，第一预设规则包括：若i＝2μ-1，其中，μ＝1,2,…,n，第i个供电区段内的再生制动能量通过第i-1个能量转移变换器提供给第i-1个供电区段内的牵引列车；若i＝2μ，其中，μ＝1,2,…,n，第i个供电区段内的再生制动能量通过第i个能量转移变换器提供给第i+1个供电区段内的牵引列车。

其中，第δ预设规则包括：若j≤δ，第j+δ能量转移变换器的传输功率大于0时，第j个供电区段内的再生制动能量提供给第j+δ个供电区段内的牵引列车；若j≥2n-1，第j-δ能量转移变换器的传输功率大于0时，第j个供电区段内的再生制动能量提供给第j-δ个供电区段内的牵引列车；若δ<j<2n-1，第j-δ能量转移变换器的传输功率大于0且第j+δ能量转移变换器的传输功率大于0时，通过相邻两个能量转移变换器传递再生制动功率；若第j-δ能量转移变换器的传输功率小于等于0且第j+δ个能量转移变换器的传输功率大于0，第j个供电区段内的再生制动能量提供给第j+δ个供电区段内的牵引列车；若第j-δ能量转移变换器的传输功率大于0且第j+δ个能量转移变换器的传输功率小于等于0，第j个供电区段内的再生制动能量提供给第j-δ个供电区段内的牵引列车使用。

其中，第三预设规则包括：若r≤min{δ,2n-δ}，第r+δ个能量转移变换器的转换功率大于0时，第r个供电区段内的再生制动能量提供给第r+δ个供电区段内的牵引列车；若max{δ,2n-δ}≤r≤2n，第r-δ个能量转移变换器的转换功率大于0时，第r个供电区段内的再生制动能量提供给第r-δ个供电区段内的牵引列车；若2n≥2δ+1且δ<r<2n-δ+1，若第r-δ个能量转移变换器的转换功率大于0且第r+δ个能量转移变换器的转换功率大于0时，通过相邻两个能量转移变换器传递再生制动功率；若第r-δ个能量转移变换器的转换功率小于等于0且第r+δ个能量转移变换器的转换功率大于0时，第r个供电区段内的再生制动能量提供给第r+δ个供电区段内的牵引列车；若第r-δ个能量转移变换器的转换功率大于0且第r+δ个能量转移变换器的转换功率小于等于0时，第r个供电区段内的再生制动能量提供给第r-δ个供电区段内的牵引列车。

其中，输出模块，还用于在输出各个能量转移变换器的传输功率之后，计算再生制动能量利用率。

由此可见，通过本发明提供的全线路再生制动能量调控方法及装置，根据各供电区段的牵引功率或再生制动功率信息，利用再生制动功率优化分配算法，计算得到各变换器的传输功率，并分配给各变换器作为其给定，通过中央控制器和ETC的协调控制，共同完成再生制动能量的有序流动和优化分配，提高再生制动能量在牵引供电系统中的有效利用率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对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，对于本领域的普通技术人员来讲，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附图。

图1为本发明实施例提供的牵引供电系统中EMS的结构与位置示意图；

图2为本发明实施例提供的全线路再生制动能量调控方法的流程图；

图3为本发明实施例提供的编号后各供应段示意图；

图4为本发明实施例提供的ETC_2k-1将SS_2k-1中的再生制动功率传输到SS_2k的示意图；

图5为本发明实施例提供的ETC将再生制动电源传输到相邻的供电部分的示意图；

图6为本发明实施例提供的当j≤2时，相邻两台变换器传递再生制动功率示意图；

图7为本发明实施例提供的当j≥2n-1时，相邻两台变换器传递再生制动功率示意图；

图8为本发明实施例提供的当2<j<2n-1时，由相邻两台变换器传递再生制动功率示意图；

图9为本发明实施例提供的全线路再生制动能量调控方法的一个具体的流程图；

图10为本发明实施例提供的全线路再生制动能量调控装置的结构示意图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

图1为本发明实施例提供的牵引供电系统中EMS的结构与位置示意图，参见图1，EMS由中央控制器和并联在所有中性区两侧的能量转移变换器(Energy TransferConverter,ETC)组成。ETC采用与RPC(Remote Procedure Call Protocol，远程过程调用协议)相同的电路拓扑，均为双向AC-DC-AC变换器。EMS采用2n–1个ETC连接所有的供电区段，使得整条铁路供电系统“贯通”，为扩大再生制动能量的流动范围提供了硬件基础。中央控制器根据各供电区段的牵引功率或再生制动功率信息，利用再生制动功率优化分配算法，计算得到各变换器的传输功率，并分配给各变换器作为其给定。各变换器的控制器完成对传输功率的闭环控制。通过中央控制器和ETC的协调控制，共同完成再生制动能量的有序流动和优化分配，提高再生制动能量在牵引供电系统中的有效利用率。

本发明实现全线路再生制动能量调控的原则基于以下三点：

1、利用EMS对全线路再生制动功率进行优化分配的过程中，再生制动能量在线路和功率开关器件中的损耗是无法避免的。然而无论再生制动能量是直接流入公共电网，还是由EMS调控后流向牵引负荷，都会产生线路损耗。同时，由于接触网单位长度的交流电阻值较小，其线路损耗的占比较小，例如高速铁路系统中再生制动能量的线路损耗约占0.2％。因此本发明忽略线路损耗，只考虑变换器效率。若ETC采用级联H桥结构，还需要在其输入和输出侧增加降压变压器，故其效率为η＝γ·γ1·γ2，其中，γ为双向电力电子变换器的效率，γ1和γ2分别为左右两侧降压变压器的效率。若ETC采用MMC结构，则可以直接连接供电臂，无需变压器，则其效率η＝γ。无论采用哪一种结构，本发明将各个ETC的效率统一记为η。

2、由于再生制动能量同时经过多个ETC传输会造成效率较低、能源浪费。因此，可以设各供电区段内的再生制动功率至多可同时经过ρ个ETC传输。同时，为了尽可能减少变换器损耗，以优先邻近供电区段最大化利用再生制动能量为原则，优化分配相应供电区段内的再生制动功率。

3、当某一供电区段内存在再生制动功率需要转移，且其两侧的相邻供电区段均为用电状态时，无论向哪一侧传输再生制动能量，均能达到提高再生制动能量利用率的目的，但是由于TS输入侧三相电流不平衡对电网的安全运行将造成极大的威胁，而这种不平衡的主要原因来自于同一TS内两个供电区段的功率差。因此，首先考虑将再生制动能量传输给同一TS内的供电区段，剩余部分再考虑传输给与其相邻的另一侧的供电区段。这将有利于减小同一TS内两个供电区段的功率差，并缓解三相电流的不平衡。

本发明实施例提供的全线路再生制动能量调控方法应用在中央控制器中，具体参见图2，本发明实施例提供的全线路再生制动能量调控方法，包括：

S1，初始化各个能量转移变换器的传输功率为0；

S2，计算各个能量转移变换器的传输功率和各个供电区段的馈线功率；

S3，判断各个供电区段的馈线功率是否均大于等于0，如果各个供电区段的馈线功率均大于等于0，则执行S18，否则执行S4；

S4，判断同一TS内的两个相邻供电区段的功率情况，确定各个奇数编号的能量转移变换器的传输功率；

S5，提取馈线功率小于0的供电区段，判断馈线功率小于0的供电区段的再生制动能量是否可以通过偶数编号的能量转移变换器被转移到与之相邻的供电区段，如果可以，执行S6；

S6，按照第一预设规则进行调控，计算各个能量转移变换器的传输功率和各个供电区段的馈线功率；

S7，判断各个供电区段的馈线功率是否均大于等于0，如果各个供电区段的馈线功率均大于等于0，则执行S18，否则执行S8；

S8，设置δ＝2；

S9，提取馈线功率小于0的供电区段，判断馈线功率小于0的供电区段的再生制动能量是否可以通过相邻的δ个能量转移变换器传输给邻近的供电区段，如果可以，执行S10；

S10，按照第δ预设规则进行调控，计算各个能量转移变换器的传输功率和各个供电区段的馈线功率；

S11，判断各个供电区段的馈线功率是否均大于等于0，如果各个供电区段的馈线功率均大于等于0，则执行S18，否则执行S12；

S12，设置δ＝δ+1，并判断δ是否等于预设值，如果不等于预设值，返回执行S9，如果等于预设值，执行S13；

S13，如果变电所的个数大于等于(δ+1)/2，判断各个供电区段的馈线功率是否均大于等于0，如果各个供电区段的馈线功率均大于等于0，则执行S18，否则执行S14；

S14，判断馈线功率小于0的供电区段的再生制动能量是否可以通过相邻的δ个能量转移变换器传输给邻近的供电区段，如果可以，执行S15；

S15，按照第三预设规则进行调控，计算各个能量转移变换器的传输功率和各个供电区段的馈线功率；

S16，判断各个供电区段的馈线功率是否均大于等于0，如果各个供电区段的馈线功率均大于等于0，则执行S18，否则执行S17；

S17，直到各供电区段内均不含再生制动能量，或者完成同时利用ρ个能量转移变换器对某供电区段内的再生制动能量进行转移；

S18，输出各个能量转移变换器的传输功率。

以下，针对上述步骤进行详细说明，说明如下：

参见图3，从左向右依次给各供电区段编号：SS₁,SS₂,…,SS_2n。相应地，P₁,P₂,…,P_2n依次为各供电区段的馈线功率。EMS调控前，各馈线功率等于相应供电区段内的列车功率。p₁,p₂,…,p_l,…,p_2n-1依次为各ETC的传输功率。本发明实施例中，将ETC的左端口输入功率定义为其传输功率的正方向。

步骤S1的具体执行为：初始化各ETC的传输功率p₁,p₂,…,p_2n-1为0，并将各供电区段内的列车功率依次赋值给P₁,P₂,…,P_2n。当P_x>0(x＝1,2,…,2n)时，机车用电；当P_x<0时，机车再生制动。

步骤S2的具体执行为：根据P₁,P₂,…,P_2n判断同一TS内的两个相邻供电区段的功率情况，以确定各个奇数编号的ETC的传输功率。

如图3所示，若ETC_2k-1(k＝1,2,…,n)两侧的供电区段SS_2k-1和SS_2k内的列车均为牵引工况或再生制动工况，即P_2k-1P_2k>0，则p_2k-1＝0；若P_2k-1P_2k<0，则应使一个供电区段的再生制动能量被另一个供电区段最大化利用，即ETC_2k-1的传输功率为

若按照式(1)进行调控，则此时各馈线功率应为

若此时的馈线功率P₁,P₂,…,P_2n均大于等于0，则表示各供电区段的再生制动能量均被有效利用。且由式(1)得到的p₁,p₂,…,p_2n-1的数值即为各ETC的传输功率给定值。算法结束。

否则，继续进行下一步。

作为本发明实施例的一个可选实施方式，第一预设规则包括：若i＝2μ-1，其中，μ＝1,2,…,n，第i个供电区段内的再生制动能量通过第i-1个能量转移变换器提供给第i-1个供电区段内的牵引列车；若i＝2μ，其中，μ＝1,2,…,n，第i个供电区段内的再生制动能量通过第i个能量转移变换器提供给第i+1个供电区段内的牵引列车。

步骤S3-S6的具体执行为：提取此时P₁,P₂,…,P_2n中小于0的项对应的供电区段，并判断这些供电区段的再生制动能量是否可以通过偶数编号的ETC被转移到与之相邻的供电区段。本发明中，可以设这样的供电区段有ξ₁个，且SS_i(i＝2,3,…,2n-1)为其中一个。

具体地：

1)若i为奇数，即i＝2μ-1(μ＝1,2,…,n)：

如图5(a)所示，在实现步骤1的前提下有P_i+1≤0。故SS_i内的再生制动能量只能考虑通过ETC_i-1提供给SS_i-1内的牵引列车使用。故ETC_i-1的传输功率为

p_i-1＝-ηmin{|P_i|,P_i-1/η},whenP_i-1>0. (3)

若按照式(3)进行调控，则此时SS_i-1和SS_i对应的馈线功率应为

2)若i为偶数，即i＝2μ：

如图5(b)所示，同样有P_i-1≤0。故SS_i内的再生制动能量只能考虑通过ETC_i提供给SS_i+1内的牵引列车使用。故ETC_i的传输功率为

p_i＝min{|P_i|,P_i+1/η},whenP_i+1>0. (5)

若按照式(5)进行调控，则此时SS_i和SS_i+1对应的馈线功率应为

对每一个P_x<0对应的供电区段均按照上述方法处理，并计算得到对应的ETC的传输功率和此时的各馈线功率。

若此时的馈线功率P₁,P₂,…,P_2n均大于等于0，则表示各供电区段的再生制动能量均被有效利用。且由式(3)和式(5)得到的p₁,p₂,…,p_2n-1的数值即为各ETC的传输功率给定值。算法结束。否则，继续进行下一步。

作为本发明实施例的一个可选实施方式，第δ预设规则包括：若j≤δ，第j+δ能量转移变换器的传输功率大于0时，第j个供电区段内的再生制动能量提供给第j+δ个供电区段内的牵引列车；若j≥2n-1，第j-δ能量转移变换器的传输功率大于0时，第j个供电区段内的再生制动能量提供给第j-δ个供电区段内的牵引列车；若δ<j<2n-1，第j-δ能量转移变换器的传输功率大于0且第j+δ能量转移变换器的传输功率大于0时，通过相邻两个能量转移变换器传递再生制动功率；若第j-δ能量转移变换器的传输功率小于等于0且第j+δ个能量转移变换器的传输功率大于0，第j个供电区段内的再生制动能量提供给第j+δ个供电区段内的牵引列车；若第j-δ能量转移变换器的传输功率大于0且第j+δ个能量转移变换器的传输功率小于等于0，第j个供电区段内的再生制动能量提供给第j-δ个供电区段内的牵引列车使用。

步骤S7-S12的具体执行为：提取此时P₁,P₂,…,P_2n中小于0的项对应的供电区段，并判断这些供电区段的再生制动能量是否可以通过相邻的δ个ETC传输给邻近的供电区段。本实施例中，以δ为2进行说明，可以设这样的供电区段有ξ₂个，且SS_j(j＝1,2,…,2n)为其中一个。

具体地：

1)若j≤2：

这种情况下，SS_j左侧没有供电区段或其左侧供电区段对应的馈线功率均小于等于0。如图6所示，在完成上述的前提下有P_j+1≤0。当P_j+2>0时，为使得SS_j内的再生制动能量尽可能被SS_j+2内的牵引列车利用，需要从SS_j内转移的再生制动功率为a₀＝min{P_j+2/η²,|P_j|}，即此时p_j和p_j+1为

p_j←p_j+a₀,p_j+1←p_j+1+ηa₀. (7)

若按照式(7)进行调控，则此时SS_j和SS_j+2对应的馈线功率应为

2)若j≥2n-1

这种情况下，SS_j右侧没有供电区段或其右侧供电区段对应的馈线功率均小于等于0。如图7所示，同样有P_j-₁≤0。当P_j-₂>0时，为使得SS_j内的再生制动能量尽可能被SS_j-₂内的牵引列车利用，需要从SS_j内转移的再生制动功率为b₀＝min{P_j-2/η²,|P_j|}，即此时p_j-1和p_j为

p_j-1←p_j-1-ηb₀,p_j-2←p_j-2-η²b₀ (9)

若按照式(9)进行调控，则此时SS_j-₂和SS_j对应的馈线功率应为

3)若2<j<2n-1

如图8所示，同样有Pj-1≤0,Pj+1≤0。若Pj-2>0且Pj+2>0时，需要从SSj内向左右两侧转移的再生制动功率c0和d0分别为

若P_j-₂≤0且P_j+2>0时，SS_j内的再生制动能量只能向右侧转移，提供给SS_j+2内的牵引列车使用，需要向SS_j内转移的再生制动功率d₀＝a₀，而c₀＝0。

若P_j-₂>0且P_j+2≤0时，SS_j内的再生制动能量只能向左侧转移，提供给SS_j-₂内的牵引列车使用，需要向SS_j内转移的再生制动功率c₀＝b₀，而d₀＝0。

此时四个变换器的传输功率p_j-2,p_j-1,p_j和p_j+1分别为

若按照式(12)进行调控，则此时SS_j-2,SS_j和SS_j+2对应的馈线功率应为

对每一个P_x<0对应的供电区段均按照上述方法处理，并计算得到对应的各ETC的传输功率和此时的各馈线功率。

若此时的馈线功率P₁,P₂,…,P_2n均大于等于0，则表示各供电区段的再生制动能量均被有效利用。且由式(7)、式(9)和式(12)得到的p₁,p₂,…,p_2n-1的数值即为各ETC的传输功率给定值。算法结束。否则，继续进行下一步。

作为本发明实施例的一个可选实施方式，第三预设规则包括：若r≤min{δ,2n-δ}，第r+δ个能量转移变换器的转换功率大于0时，第r个供电区段内的再生制动能量提供给第r+δ个供电区段内的牵引列车；若max{δ,2n-δ}≤r≤2n，第r-δ个能量转移变换器的转换功率大于0时，第r个供电区段内的再生制动能量提供给第r-δ个供电区段内的牵引列车；若2n≥2δ+1且δ<r<2n-δ+1，若第r-δ个能量转移变换器的转换功率大于0且第r+δ个能量转移变换器的转换功率大于0时，通过相邻两个能量转移变换器传递再生制动功率；若第r-δ个能量转移变换器的转换功率小于等于0且第r+δ个能量转移变换器的转换功率大于0时，第r个供电区段内的再生制动能量提供给第r+δ个供电区段内的牵引列车；若第r-δ个能量转移变换器的转换功率大于0且第r+δ个能量转移变换器的转换功率小于等于0时，第r个供电区段内的再生制动能量提供给第r-δ个供电区段内的牵引列车。

步骤S13-S15的具体执行为：若变电所的个数n≥(δ+1)/2，且经过步骤δ(2<δ<ρ)后，P₁,P₂,…,P_2n中仍存在小于0的项，提取这些项，并判断这些供电区段的再生制动能量是否可以通过相邻的δ个ETC传输给邻近的供电区段。本发明实施例可以设这样的供电区段有ξ_δ个，且SS_r(r＝1,2,…,2n)为其中一个。

具体地：

1)若r≤min{δ,2n-δ}

这种情况下，SS_r左侧没有供电区段或其左侧供电区段对应的馈线功率均小于等于0。在完成步骤δ的前提下有P_r+1≤0,…,P_r+δ-1≤0。当P_r+δ>0时，为使得SS_r内的再生制动能量尽可能被SS_r+δ内的牵引列车利用，需要从SS_r内转移的再生制动功率为a₀＝min{P_r+δ/η^δ,|P_j|}，即此时p_r,…,p_r+δ-1分别为

p_r←p_r+a₀,p_r+1←p_r+1+ηa₀,…,p_r+δ←p_r+δ+η^δ-1a₀. (14)

若按照式(14)进行调控，则此时SS_r和SS_r+δ对应的馈线功率应为

2)若max{δ,2n-δ}≤r≤2n

这种情况下，SS_r右侧没有供电区段或其右侧供电区段对应的馈线功率均小于等于0。且同样有P_r-1≤0,…,P_r-δ+1≤0。当P_r-δ>0时，为使得SS_r内的再生制动能量尽可能被SS_r-δ内的牵引列车利用，需要从SS_r内转移的再生制动功率为b₀＝min{P_r-δ/η^δ,|P_j|}，即此时p_r-1,…,p_r-δ+1分别为

p_r-1←p_r-1-ηb₀,p_r-2←p_r-2-η²b₀,…,p_r-δ+1←p_r-δ+1-η^δb₀. (16)

若按照式(16)进行调控，则此时SS_r和SS_r-δ对应的馈线功率应为

3)若2n≥2δ+1且δ<r<2n-δ+1

同样有P_r-δ+1≤0,…,P_r-1≤0,P_r+1≤0,…,P_r+δ-1≤0。若P_r-δ>0且P_r+δ>0时，需要从SS_r内向左右两侧转移的再生制动功率c₀和d₀分别为

若P_r-δ≤0且P_r+δ>0时，SS_r内的再生制动能量只能向右侧转移，提供给SS_r+δ内的牵引列车使用，需要向SS_r内转移的再生制动功率d₀＝a₀，而c₀＝0。

若P_r-δ>0且P_r+δ≤0时，SS_r内的再生制动能量只能向左侧转移，提供给SS_r-δ内的牵引列车使用，需要向SS_r内转移的再生制动功率c₀＝b₀，而d₀＝0。

此时2δ个ETC的传输功率p_r-δ,p_r-δ+1,…,p_r+δ-1分别为

若按照式(18)进行调控，则此时SS_r-δ,SS_r和SS_r+δ对应的馈线功率应为

对每一个P_x<0对应的供电区段均按照上述方法处理，并计算得到对应的各ETC的传输功率和此时的各馈线功率。

若此时的馈线功率P₁,P₂,…,P_2n均大于等于0，则表示各供电区段的再生制动能量均被有效利用。且由式(14)、式(16)和式(19)得到的p₁,p₂,…,p_2n-1的数值即为各ETC的传输功率给定值。算法结束。否则，继续进行下一步。

直到每一个P_x≥0，即各供电区段内均不含再生制动能量，或者已经完成同时利用ρ个ETC对某供电区段内的再生制动能量进行转移。

作为本发明实施例的一个可选实施方式，S4，输出各个能量转移变换器的传输功率之后，本发明实施例提供的全线路再生制动能量调控方法还包括：计算再生制动能量利用率。由此可以计算再生制动能量利用率后，算法结束。

由此可见，利用本发明实施例提供的全线路再生制动能量调控方法，根据各供电区段的牵引功率或再生制动功率信息，利用再生制动功率优化分配算法，计算得到各变换器的传输功率，并分配给各变换器作为其给定，通过中央控制器和ETC的协调控制，共同完成再生制动能量的有序流动和优化分配，提高再生制动能量在牵引供电系统中的有效利用率。

图9示出了本发明实施例提供的全线路再生制动能量调控方法的一种具体的流程图，以下结合图9对本发明实施例提供的全线路再生制动能量调控方法的具体方式进行进一步说明，但本发明并不局限于此：

各个能量转移变换器的传输功率初始化为0；

计算得到个ETC的传输功率和此时各区间的馈线功率p₁,p₂，……p_n；

每次转移再生制动事件RBE经过的能量转移变换器个数计数h＝0；

区间编号计数k＝1，馈线功率小于0的区间计数q＝0；

判断第k个能量转移变换器的转换功率是否小于0，如果不小于0，则令q＝q+1，并判断q是否等于2n；如果小于0，计算各ETC的传输功率p₁,p₂，……p_2n-1和此时各区间的馈线功率p₁,p₂，……p_2n，并判断k是否等于2n；

如果q不等于2n，则判断k是否等于2n，如果q等于2n，则执行输出各个ETC的传输功率p₁,p₂，……p_2n-1；

如果k不等于2n，则令k＝k+1，并返回执行判断第k个能量转移变换器的转换功率是否小于0的操作；如果k＝2n，则判断h是否等于ρ；

如果h不等于ρ，则令h＝h+1，并返回执行区间编号计数k＝1，馈线功率小于0的区间计数q＝0的操作；如果h等于ρ，则输出各个ETC的传输功率p₁,p₂，……p_2n-1；

输出各个ETC的传输功率p₁,p₂，……p_2n-1的操作之后，计算再生制动能量利用率。

由此可见，利用本发明实施例提供的全线路再生制动能量调控方法，根据各供电区段的牵引功率或再生制动功率信息，利用再生制动功率优化分配算法，计算得到各变换器的传输功率，并分配给各变换器作为其给定，通过中央控制器和ETC的协调控制，共同完成再生制动能量的有序流动和优化分配，提高再生制动能量在牵引供电系统中的有效利用率。

图10示出了本发明实施例提供的全线路再生制动能量调控装置的结构示意图，本发明实施例提供的全线路再生制动能量调控装置利用上述全线路再生制动能量调控方法，在此仅对本发明实施例提供的全线路再生制动能量调控装置进行简要说明，其他未尽事宜，请参照上述全线路再生制动能量调控方法的相关说明，在此不再赘述，参见图10，本发明实施例提供的全线路再生制动能量调控装置，包括：

初始化模块，用于初始化各个能量转移变换器的传输功率为0；

计算模块，用于计算各个能量转移变换器的传输功率和各个供电区段的馈线功率；

判断模块，用于判断各个供电区段的馈线功率是否均大于等于0，如果各个供电区段的馈线功率均大于等于0，则通知输出模块，否则判断同一TS内的两个相邻供电区段的功率情况，确定各个奇数编号的能量转移变换器的传输功率；提取馈线功率小于0的供电区段，判断馈线功率小于0的供电区段的再生制动能量是否可以通过偶数编号的能量转移变换器被转移到与之相邻的供电区段，如果可以，通知调控模块；

调控模块，还用于按照第一预设规则进行调控，通知计算模块计算各个能量转移变换器的传输功率和各个供电区段的馈线功率；

判断模块，还用于判断各个供电区段的馈线功率是否均大于等于0，如果各个供电区段的馈线功率均大于等于0，则通知输出模块，否则通知设置模块；

设置模块，用于设置δ＝2；

判断模块，还用于提取馈线功率小于0的供电区段，判断馈线功率小于0的供电区段的再生制动能量是否可以通过相邻的δ个能量转移变换器传输给邻近的供电区段，如果可以，通知调控模块；

调控模块，还用于按照第δ预设规则进行调控，通知计算模块计算各个能量转移变换器的传输功率和各个供电区段的馈线功率；

判断模块，还用于判断各个供电区段的馈线功率是否均大于等于0，如果各个供电区段的馈线功率均大于等于0，则通知输出模块，否则通知设置模块；

设置模块，还用于设置δ＝δ+1，并判断δ是否等于预设值，如果不等于预设值，通知判断模块执行判断馈线功率小于0的供电区段的再生制动能量是否可以通过相邻的δ个能量转移变换器传输给邻近的供电区段的操作，如果等于预设值，通知判断模块在变电所的个数大于等于(δ+1)/2时，判断各个供电区段的馈线功率是否均大于等于0，如果各个供电区段的馈线功率均大于等于0，则通知输出模块，否则判断馈线功率小于0的供电区段的再生制动能量是否可以通过相邻的δ个能量转移变换器传输给邻近的供电区段，如果可以，则通知调控模块；

调控模块，还用于按照第三预设规则进行调控，通知计算模块计算各个能量转移变换器的传输功率和各个供电区段的馈线功率；

判断模块，还用于判断各个供电区段的馈线功率是否均大于等于0，如果各个供电区段的馈线功率均大于等于0，则通知输出模块，否则直到各供电区段内均不含再生制动能量，或者完成同时利用ρ个能量转移变换器对某供电区段内的再生制动能量进行转移；

输出模块，输出各个能量转移变换器的传输功率。

作为本发明实施例的一个可选实施方式，第一预设规则包括：若i＝2μ-1，其中，μ＝1,2,…,n，第i个供电区段内的再生制动能量通过第i-1个能量转移变换器提供给第i-1个供电区段内的牵引列车；若i＝2μ，其中，μ＝1,2,…,n，第i个供电区段内的再生制动能量通过第i个能量转移变换器提供给第i+1个供电区段内的牵引列车。

作为本发明实施例的一个可选实施方式，第δ预设规则包括：若j≤δ，第j+δ能量转移变换器的传输功率大于0时，第j个供电区段内的再生制动能量提供给第j+δ个供电区段内的牵引列车；若j≥2n-1，第j-δ能量转移变换器的传输功率大于0时，第j个供电区段内的再生制动能量提供给第j-δ个供电区段内的牵引列车；若δ<j<2n-1，第j-δ能量转移变换器的传输功率大于0且第j+δ能量转移变换器的传输功率大于0时，通过相邻两个能量转移变换器传递再生制动功率；若第j-δ能量转移变换器的传输功率小于等于0且第j+δ个能量转移变换器的传输功率大于0，第j个供电区段内的再生制动能量提供给第j+δ个供电区段内的牵引列车；若第j-δ能量转移变换器的传输功率大于0且第j+δ个能量转移变换器的传输功率小于等于0，第j个供电区段内的再生制动能量提供给第j-δ个供电区段内的牵引列车使用。

作为本发明实施例的一个可选实施方式，第三预设规则包括：若r≤min{δ,2n-δ}，第r+δ个能量转移变换器的转换功率大于0时，第r个供电区段内的再生制动能量提供给第r+δ个供电区段内的牵引列车；若max{δ,2n-δ}≤r≤2n，第r-δ个能量转移变换器的转换功率大于0时，第r个供电区段内的再生制动能量提供给第r-δ个供电区段内的牵引列车；若2n≥2δ+1且δ<r<2n-δ+1，若第r-δ个能量转移变换器的转换功率大于0且第r+δ个能量转移变换器的转换功率大于0时，通过相邻两个能量转移变换器传递再生制动功率；若第r-δ个能量转移变换器的转换功率小于等于0且第r+δ个能量转移变换器的转换功率大于0时，第r个供电区段内的再生制动能量提供给第r+δ个供电区段内的牵引列车；若第r-δ个能量转移变换器的转换功率大于0且第r+δ个能量转移变换器的转换功率小于等于0时，第r个供电区段内的再生制动能量提供给第r-δ个供电区段内的牵引列车。

作为本发明实施例的一个可选实施方式，输出模块，还用于在输出各个能量转移变换器的传输功率之后，计算再生制动能量利用率。

由此可见，利用本发明实施例提供的全线路再生制动能量调控装置，根据各供电区段的牵引功率或再生制动功率信息，利用再生制动功率优化分配算法，计算得到各变换器的传输功率，并分配给各变换器作为其给定，通过中央控制器和ETC的协调控制，共同完成再生制动能量的有序流动和优化分配，提高再生制动能量在牵引供电系统中的有效利用率。

以上仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。