技術(shù)特征：

1.一種統(tǒng)一能量存儲(chǔ)與變換控制系統(tǒng)，其特征在于，包括：

單相多繞組隔離變壓器，其接入牽引變壓器的供電臂，至少一個(gè)所述單相多繞組隔離變壓器的高壓側(cè)通過連接開關(guān)接入所述牽引變壓器的一個(gè)供電臂，所述單相多繞組隔離變壓器的低壓側(cè)包括至少一個(gè)低壓繞組，所述單相多繞組隔離變壓器用于接入供電臂并隔離降壓；

能量存儲(chǔ)與變換器，其包括至少一個(gè)能量存儲(chǔ)與變換子模塊，所述能量存儲(chǔ)與變換子模塊的輸入側(cè)連接所述單相多繞組隔離變壓器對(duì)應(yīng)的副邊繞組，所述能量存儲(chǔ)與變換子模塊包括至少一個(gè)雙向AC-DC變換器、一個(gè)電容、一個(gè)雙向DC-DC變換器和一個(gè)能量存儲(chǔ)模塊，所述雙向AC-DC變換器的交流側(cè)與所述單相多繞組隔離變壓器對(duì)應(yīng)的副邊繞組連接，所述雙向AC-DC變換器的直流側(cè)與所述雙向DC-DC變換器的一側(cè)連接，所述雙向DC-DC變換器的另一側(cè)與所述能量存儲(chǔ)模塊連接，所述電容經(jīng)過所述雙向AC-DC變換器并聯(lián)在直流側(cè)，至少一個(gè)所述能量存儲(chǔ)與變換器的輸入側(cè)與所述單相多繞組隔離變壓器對(duì)應(yīng)的副邊繞組連接，所述能量存儲(chǔ)模塊實(shí)時(shí)對(duì)牽引機(jī)車再生制動(dòng)能量進(jìn)行存儲(chǔ)和釋放，在無牽引負(fù)荷時(shí)蓄電、優(yōu)先谷時(shí)充電蓄能、峰時(shí)放電供能，并補(bǔ)償供電臂的無功功率；

測(cè)量電路，其輸入端與所述牽引變壓器電網(wǎng)側(cè)和所述牽引變壓器牽引側(cè)連接，所述測(cè)量電路對(duì)所述牽引變壓器電網(wǎng)側(cè)的三相電壓和三相電流、所述牽引變壓器牽引側(cè)的兩相饋線電壓和兩相饋線電流進(jìn)行采樣；

綜合優(yōu)化控制器，其輸入端與所述測(cè)量電路的輸出端連接，所述綜合優(yōu)化控制器包括狀態(tài)監(jiān)測(cè)模塊、多源優(yōu)化控制模塊、電壓恒定控制模塊和高次諧波諧振抑制模塊，所述測(cè)量電路與所述狀態(tài)監(jiān)測(cè)模塊連接，所述狀態(tài)監(jiān)測(cè)模塊分別與所述多源優(yōu)化控制模塊、所述電壓恒定控制模塊、所述高次諧波諧振抑制模塊連接，所述綜合優(yōu)化控制器接收所述測(cè)量電路采樣的數(shù)據(jù)并進(jìn)行優(yōu)化計(jì)算，產(chǎn)生優(yōu)化控制信號(hào)；

能量存儲(chǔ)與變換控制器，其輸入端與所述綜合優(yōu)化控制器的輸出端連接，所述能量存儲(chǔ)與變換控制器的輸出端與所述雙向AC-DC變換器、所述雙向DC-DC變換器連接，所述能量存儲(chǔ)與變換控制器接收所述綜合優(yōu)化控制器產(chǎn)生的優(yōu)化控制信號(hào)，根據(jù)所述能量存儲(chǔ)模塊狀態(tài)為所述雙向AC-DC變換器和所述雙向DC-DC變換器提供補(bǔ)償功率調(diào)制信號(hào)，從而控制流入、流出或流經(jīng)所述能量存儲(chǔ)模塊的功率。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的統(tǒng)一能量存儲(chǔ)與變換控制系統(tǒng)，其特征在于，還包括兩個(gè)濾波器，兩個(gè)所述濾波器通過連接開關(guān)分別接入所述牽引變壓器的兩供電臂，所述濾波器用于濾除負(fù)載產(chǎn)生的諧波電流，并實(shí)現(xiàn)兩供電臂的無功補(bǔ)償。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的統(tǒng)一能量存儲(chǔ)與變換控制系統(tǒng)，其特征在于，所述濾波器包括至少一路濾波支路。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的統(tǒng)一能量存儲(chǔ)與變換控制系統(tǒng)，其特征在于，所述能量存儲(chǔ)模塊包括超級(jí)電容、電化學(xué)電池或它們的組合或其它能量存貯單元。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的統(tǒng)一能量存儲(chǔ)與變換控制系統(tǒng)，其特征在于，所述牽引變壓器電網(wǎng)側(cè)采用直接供電方式、帶回流線的直接供電方式、自耦變壓器AT供電方式或吸流變壓器BT供電方式進(jìn)行供電。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的統(tǒng)一能量存儲(chǔ)與變換控制系統(tǒng)，其特征在于，所述牽引變壓器采用單相V/v變壓器、三相V/v變壓器、V/x變壓器、Scott變壓器、阻抗匹配平衡變壓器、YNd11變壓器或全三相Δ/ψ變壓器。

7.一種如權(quán)利要求1-6中任意一項(xiàng)所述的統(tǒng)一能量存儲(chǔ)與變換控制系統(tǒng)的綜合優(yōu)化控制方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：

步驟1，在每個(gè)采樣周期的起始點(diǎn)，所述測(cè)量電路對(duì)所述牽引變壓器電網(wǎng)側(cè)的三相電壓u_ABC、三相電流i_ABC及所述牽引變壓器牽引側(cè)的兩相饋線電壓u₁、u₂和兩相饋線電流i_s1、i_s2分別進(jìn)行采樣，并將采樣數(shù)據(jù)輸入所述狀態(tài)監(jiān)測(cè)模塊；

步驟2，將三相電壓不平衡度給定值ε^*_u、功率因數(shù)給定值PF^*和兩相饋線電壓給定值U^*_1,2輸入所述狀態(tài)監(jiān)測(cè)模塊，采用快速傅立葉算法和瞬時(shí)功率算法，獲得所述牽引變壓器電網(wǎng)側(cè)和所述牽引變壓器牽引側(cè)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)及運(yùn)行狀態(tài)；

步驟3，將所述牽引變壓器電網(wǎng)側(cè)和所述牽引變壓器牽引側(cè)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)及運(yùn)行狀態(tài)輸入所述多源優(yōu)化控制模塊、所述電壓恒定控制模塊和所述高次諧波諧振抑制模塊；

步驟4，所述綜合優(yōu)化控制器根據(jù)接收到的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)及運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行判斷，選取優(yōu)化控制方法，得到優(yōu)化控制信號(hào)，具體如下：

當(dāng)接收到的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)及運(yùn)行狀態(tài)正常時(shí)，所述多源優(yōu)化控制模塊采用多源優(yōu)化控制方法，產(chǎn)生優(yōu)化控制信號(hào)，控制兩供電臂潮流，保證兩供電臂多源實(shí)時(shí)功率最優(yōu)運(yùn)行；

當(dāng)接收到的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)及運(yùn)行狀態(tài)不正常時(shí)，所述電壓恒定控制模塊和所述高次諧波諧振抑制模塊分別進(jìn)行判斷，并進(jìn)行相應(yīng)的控制得到控制信號(hào)，所述多源優(yōu)化控制模塊綜合所述電壓恒定控制模塊和所述高次諧波諧振抑制模塊的控制信號(hào)，產(chǎn)生優(yōu)化控制信號(hào)，具體包括：

如果所述電壓恒定控制模塊判斷所述牽引變壓器牽引側(cè)的兩相饋線電壓不滿足運(yùn)行要求，所述電壓恒定控制模塊采用電壓恒定控制方法，動(dòng)態(tài)調(diào)整所述多源優(yōu)化控制方法的約束條件，得到調(diào)節(jié)信號(hào)，實(shí)現(xiàn)電壓恒定控制；

如果所述高次諧波諧振抑制模塊判斷發(fā)生高次諧波諧振，所述高次諧波諧振抑制模塊采用高次諧波諧振抑制方法動(dòng)態(tài)調(diào)整所述多源優(yōu)化控制方法的控制目標(biāo)，將所述統(tǒng)一能量存儲(chǔ)與變換控制系統(tǒng)控制成線路等效特征阻抗，產(chǎn)生諧振抑制的調(diào)節(jié)信號(hào)，抑制兩供電臂線路的高次諧波諧振；

所述多源優(yōu)化控制模塊根據(jù)所述電壓恒定控制模塊和所述高次諧波諧振抑制模塊的調(diào)節(jié)信號(hào)，調(diào)整多源優(yōu)化控制參數(shù)，產(chǎn)生優(yōu)化控制信號(hào)；

步驟5，將所述優(yōu)化控制信號(hào)輸入所述能量存儲(chǔ)與變換控制器，得到所述能量存儲(chǔ)模塊的補(bǔ)償功率，包括流入、流出或流經(jīng)所述能量存儲(chǔ)模塊的功率，并根據(jù)所述能量存儲(chǔ)模塊狀態(tài)產(chǎn)生所述雙向AC-DC變換器和所述雙向DC-DC變換器的補(bǔ)償功率調(diào)制信號(hào)；

步驟6，將所述補(bǔ)償功率調(diào)制信號(hào)輸入所述雙向AC-DC變換器和所述雙向DC-DC變換器，產(chǎn)生調(diào)制信號(hào)輸入所述能量存儲(chǔ)與變換器中的觸發(fā)電路，控制所述雙向AC-DC變換器和所述雙向DC-DC變換器的運(yùn)行，從而控制流入、流出或流經(jīng)所述能量存儲(chǔ)模塊的功率，實(shí)現(xiàn)牽引機(jī)車再生制動(dòng)能量的充放電。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的綜合優(yōu)化控制方法，其特征在于，步驟4中，所述多源優(yōu)化控制方法采用微分進(jìn)化優(yōu)化算法，具體為：

將所述能量存儲(chǔ)模塊的補(bǔ)償功率S_C作為目標(biāo)函數(shù)，將補(bǔ)償系數(shù)ΔI_P、ψ_A和ψ_B作為決策變量，以電壓不平衡度ε和功率因數(shù)PF與ΔI_P、ψ_A和ψ_B的不等式作為約束條件，對(duì)決策變量ΔI_P、ψ_A和ψ_B進(jìn)行微分進(jìn)化尋優(yōu)計(jì)算，獲得優(yōu)化控制信號(hào)。

9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的綜合優(yōu)化控制方法，其特征在于，步驟4中，所述電壓恒定控制方法具體為：

采集兩供電臂母線電壓的有效值U₁和U₂，當(dāng)U₁或U₂超過國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的上限或下限時(shí)，增加電壓不平衡度給定值ε^*_u或減少功率因數(shù)給定值PF^*，然后將修改后的ε^*_u或PF^*送回所述多源優(yōu)化控制模塊，從而計(jì)算出新的優(yōu)化控制信號(hào)。

10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的綜合優(yōu)化控制方法，其特征在于，步驟4中，所述高次諧波諧振抑制方法具體為：

首先，檢測(cè)所述牽引變壓器牽引側(cè)的k相饋線電壓v_fk，將其生成v_fk的正交量v_fk⊥，并將其通過鎖相環(huán)電網(wǎng)的頻率信號(hào)得到的v_fk、v_fk⊥變換至d、q坐標(biāo)系，經(jīng)過高通濾波器HPF，再經(jīng)過T^-1(ω₁t)獲得饋線電壓的高頻分量v_fhk、v_fhk⊥，得到變流器的高頻補(bǔ)償電流i_chk，其中，k為1或2；

其次，將檢測(cè)回來的各種諧波電壓平方值v_fnk²與對(duì)應(yīng)的諧波電壓總畸變率THD_n^*的諧波電壓平方值v_fnk^*2進(jìn)行運(yùn)算調(diào)整，得到各次諧波電壓分量的導(dǎo)納值，分配至各次諧波篩選回路，達(dá)到高次諧波諧振抑制，其中，v_fnk^*＝V_f1k×THD_n^*，V_f1k為k相饋線基波電壓有效值。