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利用雙向直流-直流變換器的城市鐵路儲(chǔ)能裝置的制作方法

文檔序號(hào):7470209閱讀:197來源:國(guó)知局
專利名稱:利用雙向直流-直流變換器的城市鐵路儲(chǔ)能裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及一種利用雙向直流-直流變換器的城市鐵路儲(chǔ)能裝置,更詳細(xì)而言,涉及一種通過考慮關(guān)聯(lián)裝置的動(dòng)作而設(shè)計(jì)控制部來提高充放電效率性,并為了滿足儲(chǔ)能容量或變動(dòng)而以最少的構(gòu)成要素來變更或追加,由此提高經(jīng)濟(jì)性及使用方便性的利用雙向直流-直流變換器的城市鐵路儲(chǔ)能裝置。
背景技術(shù)
眾所周知,因氣候變化,全世界處于環(huán)境被破壞的危機(jī),出現(xiàn)高油價(jià)現(xiàn)象,進(jìn)而面臨資源枯竭的危機(jī),隨著石油能源的枯竭及環(huán)境污染越來越嚴(yán)重,自為防止全球暖化的京都議定書生效以來,為抑制排放二氧化碳的新再生能源當(dāng)務(wù)之急。這種情況下,技術(shù)開發(fā)的方向集中在利用風(fēng)力、潮力、太陽(yáng)光、水力等自然能源的新再生能源的開發(fā),同時(shí),進(jìn)行通過改善現(xiàn)有能源發(fā)生系統(tǒng)或儲(chǔ)能系統(tǒng)中被損失處理的能源系統(tǒng)或裝置來減低損失率的開發(fā)。最近,在電動(dòng)車的制動(dòng)方式中,為了節(jié)約能源采用再生制動(dòng)方式,S卩,當(dāng)快速行駛中的電動(dòng)車為了停車而減速時(shí),將電動(dòng)車的動(dòng)能作為電能再回收的方式。這種再生制動(dòng)方式具有不僅能夠減少整個(gè)系統(tǒng)的耗電量,還能防止因機(jī)械制動(dòng)而產(chǎn)生的噪聲問題及制動(dòng)蹄片的磨損的問題,因此其適用范圍逐漸擴(kuò)大。但是,現(xiàn)有再生制動(dòng)方式的儲(chǔ)能裝置,由于控制部的功能極其有限,并沒有考慮關(guān)聯(lián)裝置的動(dòng)作,而單純地檢測(cè)電壓及電流,監(jiān)控儲(chǔ)能部的超級(jí)電容器,因此,存在通過儲(chǔ)能部的充放電效率低的問題。而且,現(xiàn)有再生制動(dòng)方式的儲(chǔ)能裝置存在當(dāng)需要增加或改變?nèi)萘繒r(shí),應(yīng)重新設(shè)計(jì)直流-直流變換器和儲(chǔ)存媒介的問題。例如,直流-直流變換器和儲(chǔ)存媒介從750V、IOMJ增加容量為750VU5MJ時(shí),不能改變使用現(xiàn)有再生電力儲(chǔ)存系統(tǒng),因此,要重新設(shè)計(jì)并制作被設(shè)定為750VU5MJ的再生電力儲(chǔ)存系統(tǒng)。最近開發(fā)了一種當(dāng)需要750V、20MJ的儲(chǔ)存媒介時(shí),連接多個(gè)750VU0MJ的儲(chǔ)存媒介來提高利用度的技術(shù)。但是,此時(shí)的儲(chǔ)能裝置將大部分構(gòu)成例如充電器、濾波器、電流檢測(cè)部及電壓檢測(cè)部、控制部、直流-直流轉(zhuǎn)換部及儲(chǔ)存媒介具備多個(gè),且為了保持電流平衡而進(jìn)一步需要電流平衡控制部,因此存在不僅不能節(jié)儉零件,縮小體積,還需要進(jìn)一步附加構(gòu)成的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是鑒于所述現(xiàn)有問題點(diǎn)而提出的,其目的在于,提供一種通過考慮關(guān)聯(lián)裝置的動(dòng)作而設(shè)計(jì)控制部來提高充放電效率性,并為了滿足儲(chǔ)能容量或變動(dòng)而以最少的構(gòu)成要素來變更或追加,由此提高經(jīng)濟(jì)性及使用方便性的利用雙向直流-直流變換器的城市鐵路儲(chǔ)能裝置。為達(dá)成所述目的,本發(fā)明提供一種利用雙向直流-直流變換器的城市鐵路儲(chǔ)能裝置,其特征在于,包括:電力流入部,電連接于架線而接收電力,在內(nèi)部具備切斷器;濾波器,電連接于架線,用于濾除高頻成分;充電器,具備切斷開關(guān),切斷開關(guān)電連接于所述架線和濾波器之間,在所述濾波器的電容器充電時(shí)防止過電流的流入,并打開或關(guān)閉充電器和架線的電連接;儲(chǔ)存部,由儲(chǔ)存電能的多個(gè)超級(jí)電容器構(gòu)成;電容器監(jiān)控部,測(cè)定所述儲(chǔ)存部的容量、輸出入電流、電力,而輸出到控制部進(jìn)行監(jiān)控;雙向直流-直流變換器,電連接于所述濾波器和儲(chǔ)存部之間,根據(jù)控制信號(hào)打開或關(guān)閉第一晶體管至第六晶體管而進(jìn)行控制,所述多個(gè)雙向直流-直流變換器并列構(gòu)成;電壓檢測(cè)部,電連接于所述濾波器,用于檢測(cè)所述架線的電壓;電流檢測(cè)部,檢測(cè)流入到所述濾波器的電流量,而輸出到控制部;控制部,判斷從所述電流檢測(cè)部及電壓檢測(cè)部檢測(cè)的架線的電流及電壓,對(duì)所述雙向直流-直流變換器的第一晶體管至第六晶體管分別輸出開閉控制信號(hào)。優(yōu)選提供一種利用雙向直流-直流變換器的城市鐵路儲(chǔ)能裝置,其特征在于,所述電容器監(jiān)控部,其數(shù)量與所述雙向直流-直流變換器的數(shù)量相同。優(yōu)選提供一種利用雙向直流-直流變換器的城市鐵路儲(chǔ)能裝置,其特征在于,所述存儲(chǔ)部,其數(shù)量與所述雙向直流-直流變換器的數(shù)量相同。優(yōu)選提供一種利用雙向直流-直流變換器的城市鐵路儲(chǔ)能裝置,其特征在于,所述控制部,包括:模擬接口板,從PT單元實(shí)時(shí)識(shí)別DC鏈路電壓及超級(jí)電容器的電壓,并從CT單元接收DC鏈路電流及超級(jí)電容器的充放電電流;信號(hào)識(shí)別板,對(duì)于所述模擬接口板并列構(gòu)成,識(shí)別連接器的反饋信號(hào)、保險(xiǎn)絲接點(diǎn)、溫度接點(diǎn)、前面板的開關(guān)接點(diǎn)而執(zhí)行控制部的驅(qū)動(dòng)序列及保護(hù)動(dòng)作;信號(hào)控制板,從所述模擬接口板和信號(hào)識(shí)別板接收信號(hào)而執(zhí)行系統(tǒng)的序列、保護(hù)動(dòng)作及通信動(dòng)作;數(shù)字輸出接點(diǎn)部,從所述信號(hào)控制板接收信號(hào)而輸出接點(diǎn)信號(hào);通信板,從所述信號(hào)控制板接收信號(hào)與GP監(jiān)控器進(jìn)行通信,并與超級(jí)電容器監(jiān)控部進(jìn)行通信;PWM控制板,從所述模擬接口板和信號(hào)控制板分別接收信號(hào)而控制PWM脈沖信號(hào);光輸出板,從所述PWM控制板接收PWM脈沖信號(hào),將相應(yīng)PWM脈沖信號(hào)變換為光信號(hào);夕卜部柵極驅(qū)動(dòng)器,從所述光輸出板接收PWM光信號(hào),并產(chǎn)生外部柵極驅(qū)動(dòng)信號(hào)。優(yōu)選提供一種利用雙向直流-直流變換器的城市鐵路儲(chǔ)能裝置,其特征在于,所述PWM控制板,包括:傳感器輸入電路部,接收模擬信號(hào);A/D變換部,將從所述傳感器輸入電路的輸出信號(hào)變換為數(shù)字信號(hào);運(yùn)算部,通過輸入來自所述傳感器輸入電路的輸出信號(hào)和故障基準(zhǔn)值而檢測(cè)故障并輸出中斷請(qǐng)求信號(hào);運(yùn)算控制處理部,接收所述A/D變換部和運(yùn)算部的輸出信號(hào),創(chuàng)建充放電電流指令并產(chǎn)生雙向斬波器的脈沖波形,而控制斬波器的占空比;電源監(jiān)視部,監(jiān)視電源狀態(tài)。優(yōu)選提供一種利用雙向直流-直流變換器的城市鐵路儲(chǔ)能裝置,其特征在于,所述信號(hào)控制板與其他板或主電路之間、TMS進(jìn)行通信,通常記錄驅(qū)動(dòng)信息及故障,在發(fā)生故障時(shí),將各零件的狀態(tài)儲(chǔ)存在NVSRAM。優(yōu)選提供一種利用雙向直流-直流變換器的城市鐵路儲(chǔ)能裝置,其特征在于,所述信號(hào)識(shí)別板,包括:輸入電路部,接收100V的輸入信號(hào);電涌切斷部,連接于輸入電路部的輸出端,用于切斷對(duì)輸入信號(hào)的電涌;濾波器電路部,用于濾波電涌切斷部的輸出信號(hào);隔離電路部,用于與外部信號(hào)隔離。優(yōu)選提供一種利用雙向直流-直流變換器的城市鐵路儲(chǔ)能裝置,其特征在于,所述數(shù)字輸出接點(diǎn)部,包括:隔離電路部,用于隔離母板的輸出信號(hào)和外部信號(hào);繼電器驅(qū)動(dòng)器,用于驅(qū)動(dòng)連接器式繼電器。優(yōu)選提供一種利用雙向直流-直流變換器的城市鐵路儲(chǔ)能裝置,其特征在于,所述光輸出板包括光信號(hào)變換部,所述光信號(hào)變換部從PWM控制板接收12信道的柵極PWM信號(hào)并將其變換為光信號(hào),然后通過驅(qū)動(dòng)?xùn)艠O驅(qū)動(dòng)器來打開或關(guān)閉絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)。優(yōu)選提供一種利用雙向直流-直流變換器的城市鐵路儲(chǔ)能裝置,其特征在于,對(duì)所述控制部施加220V的交流電源,在各連接器正常時(shí),控制各連接器以GCK、MCB、HSCB的順序動(dòng)作,當(dāng)FC的電壓超過基準(zhǔn)電壓以上時(shí)打開CHK,超級(jí)電容器進(jìn)入為了充放電的初期充電模式,當(dāng)初期充電結(jié)束后,根據(jù)高架線電壓的狀態(tài)判斷超級(jí)電容器的動(dòng)作模式,使雙向直流-直流變換器交替進(jìn)行降壓模式和升壓模式。根據(jù)本發(fā)明的利用雙向直流-直流變換器的城市鐵路儲(chǔ)能裝置具有以下優(yōu)點(diǎn),即,根據(jù)增加或變更由超級(jí)電容器而成的存儲(chǔ)部的容量而能夠簡(jiǎn)單地附加箱子形模塊,并通過各種傳感器及信號(hào)檢查,能夠正確且有效地進(jìn)行存儲(chǔ)部的充放電。


圖1是示出根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的利用雙向直流-直流變換器的城市鐵路儲(chǔ)能裝置的結(jié)構(gòu)的電路 圖2是示出根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的利用雙向直流-直流變換器的城市鐵路儲(chǔ)能裝置中所包含的控制部的結(jié)構(gòu)的框構(gòu)成 圖3是示出根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的利用雙向直流-直流變換器的城市鐵路儲(chǔ)能裝置的控制部中所包含的PWM控制板的詳細(xì)框 圖4是示出根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的利用雙向直流-直流變換器的城市鐵路儲(chǔ)能裝置的控制部中所包含的信號(hào)控制板的詳細(xì)框 圖5是示出根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的利用雙向直流-直流變換器的城市鐵路儲(chǔ)能裝置的控制部中所包含的信號(hào)識(shí)別板的詳細(xì)框 圖6是示出根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的利用雙向直流-直流變換器的城市鐵路儲(chǔ)能裝置的控制部中所包含的數(shù)字輸出接點(diǎn)部的詳細(xì)框 圖7是示出根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的利用雙向直流-直流變換器的城市鐵路儲(chǔ)能裝置的控制部中所包含的光輸出板的詳細(xì)框 圖8是示出根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的利用雙向直流-直流變換器的城市鐵路儲(chǔ)能裝置的控制部中所包含的電源輸入板的詳細(xì)框 圖9是示出根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的利用雙向直流-直流變換器的城市鐵路儲(chǔ)能裝置的控制部中所包含的電源控制板的詳細(xì)框 圖10是示出根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的利用雙向直流-直流變換器的城市鐵路儲(chǔ)能裝置的動(dòng)作序列的圖。附圖標(biāo)記說明
4:電力流入部;6:切斷器;
8:濾波器;10:充電器;
20a, 20b, 20c:雙向直流-直流變換器; 28a,28b,28c:存儲(chǔ)部; 32:控制部。
具體實(shí)施例方式以下,參照附圖詳細(xì)說明本發(fā)明。圖1是示出根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的利用雙向直流-直流變換器的城市鐵路儲(chǔ)能裝置的結(jié)構(gòu)的電路圖。根據(jù)圖1,根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的利用雙向直流-直流變換器的城市鐵路儲(chǔ)能裝置2通過考慮關(guān)聯(lián)裝置的動(dòng)作而設(shè)計(jì)控制部來提高充放電效率性,并為了滿足儲(chǔ)能容量或變動(dòng),以最少的構(gòu)成要素來變更或附加,從而提高經(jīng)濟(jì)性及使用方便性。更詳細(xì)而言,根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的利用雙向直流-直流變換器的城市鐵路儲(chǔ)能裝置2,包括:電力流入部4,其電連接于架線而接受電力,在內(nèi)部具備切斷器;濾波器8,其電連接于高架線,用于濾除高頻成分;存儲(chǔ)部28a、28b、28c,由存儲(chǔ)電能的多個(gè)超級(jí)電容器構(gòu)成。并且,根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的利用雙向直流-直流變換器的城市鐵路儲(chǔ)能裝置2,包括:雙向直流-直流變換器20a、20b、20c,其電連接于所述濾波器8和存儲(chǔ)部28a、28b、28c之間,根據(jù)控制信號(hào)打開或關(guān)閉第一晶體管22a至第6晶體管22f而被控制,所述多個(gè)雙向直流-直流變換器20a、20b、20c并列構(gòu)成;電壓檢測(cè)部18,其電連接于所述濾波器8,用于檢測(cè)所述架線的電壓;電流檢測(cè)部16,檢測(cè)流入到所述濾波器8的電流量并輸出到控制部;控制部32,判斷在所述電流檢測(cè)部16及電壓檢測(cè)部18檢測(cè)的架線的電流及電壓,并向所述雙向直流-直流變換器20a、20b、20c的第一晶體管22a至第6晶體管22f分別輸出開閉控制信號(hào)。而且,根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的利用雙向直流-直流變換器的城市鐵路儲(chǔ)能裝置2,還可以進(jìn)一步包括:多個(gè)電容器監(jiān)控部30a、30b、30c,測(cè)量所述存儲(chǔ)部28a、28b、28c的容量、輸出入電流及電力而輸出到所述控制部32進(jìn)行監(jiān)控;充電器10,其具備切斷開關(guān),切斷開關(guān)電連接于所述架線和濾波器8之間,在充電所述濾波器8的電容器時(shí),防止流入過電流,并打開或關(guān)閉充電器和架線的電連接。未說明符號(hào)12、14分別表示電流傳感器及電壓傳感器。具備所述構(gòu)成的各存儲(chǔ)模塊的控制部32,當(dāng)從電流檢測(cè)部檢測(cè)出過電流時(shí)開放充電器的切斷開關(guān),在充電模式下,存儲(chǔ)部被緩沖時(shí),輸出將所述第1,3,5晶體管控制為關(guān)閉(Off)狀態(tài)的信號(hào),在供電模式下,當(dāng)從所述電容器監(jiān)控部輸入的電壓為基準(zhǔn)電壓以下時(shí),輸出將所述第2,4,6晶體管控制為關(guān)閉(Off)狀態(tài)的信號(hào),從而控制存儲(chǔ)部的充放電。此處,所述切斷器6包括在進(jìn)行ESS維修或其他檢查時(shí)用于連接或分離變電站的整流器2次側(cè)和主電路的電動(dòng)式切斷器,包含與現(xiàn)有變電設(shè)備相同的接地繼電器的64P繼電器、輸入平滑用濾波電抗器。切斷器,在維修儲(chǔ)能裝置或檢查裝置異常時(shí),從儲(chǔ)能裝置安全且可靠地分離架線電壓并再連接。這種切斷器的分離及再連接是通過設(shè)置在切斷器單元內(nèi)的RS繼電器及開關(guān)簡(jiǎn)單地按壓打開/關(guān)閉按鈕即可操作。并且,在開關(guān)故障時(shí),可利用手動(dòng)操作用手柄來進(jìn)行關(guān)閉。圖2是示出根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的利用雙向直流-直流變換器的城市鐵路儲(chǔ)能裝置中所包含的控制部的結(jié)構(gòu)的框構(gòu)成圖。根據(jù)圖2,根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的利用雙向直流-直流變換器的城市鐵路儲(chǔ)能裝置2中所包含的控制部3,包括:模擬接口板34 (INF23-1, 2),從PT單元實(shí)時(shí)識(shí)別DC鏈路電壓及超級(jí)電容器的電壓,并從CT單元接收DC鏈路電流及超級(jí)電容器的充放電電流;信號(hào)識(shí)別板36 (DIP13&DIP-AUX),對(duì)于所述模擬接口板34 (INF23-1, 2)并列構(gòu)成,識(shí)別連接器的反饋信號(hào)、保險(xiǎn)絲接點(diǎn)、溫度接點(diǎn)、前面板的開關(guān)接點(diǎn)而執(zhí)行控制部32的驅(qū)動(dòng)序列及保護(hù)動(dòng)作;信號(hào)控制板38 (PUZ33),從所述模擬接口板34 (INF23-1, 2)和信號(hào)識(shí)別板36 (DIP13&DIP-AUX)接收信號(hào)而執(zhí)行系統(tǒng)的序列、保護(hù)動(dòng)作及通信動(dòng)作;數(shù)字輸出接點(diǎn)部46 (RY045),從所述信號(hào)控制板38 (PUZ33)接收信號(hào)而輸出接點(diǎn)信號(hào);通信板48 (INF79),從所述信號(hào)控制板38 (PUZ33)接收信號(hào)而與GP監(jiān)控器進(jìn)行通信,并與超級(jí)電容器監(jiān)控部30a、30b、30c進(jìn)行通信;PWM控制板40 (PWM33),從所述模擬接口板34 (INF23_1,2)和信號(hào)控制板38 (TOZ33)分別接收信號(hào)而控制PWM脈沖信號(hào);光輸出板42 (E0C09-1 ),從所述PWM控制板40 (PWM33)接收PWM脈沖信號(hào),將相應(yīng)PWM脈沖信號(hào)變換為光信號(hào);外部柵極驅(qū)動(dòng)器44 (IGBT Gate Driver),從所述光輸出板42 (E0C09-1)接收PWM光信號(hào),并產(chǎn)生外部柵極驅(qū)動(dòng)信號(hào)。更詳細(xì)而言,所述控制部32位于主機(jī)箱,執(zhí)行系統(tǒng)的所有序列、控制、保護(hù)動(dòng)作及通信功能。為執(zhí)行這些功能的處理器使用32位高性能微處理器(TMS320VC33)。并且,控制部將各板按照其功能進(jìn)行分類,并設(shè)計(jì)成容易擴(kuò)張系統(tǒng)。首先,INF23-1/2板是模擬接口板,INF23-1板是從系統(tǒng)的PT單元實(shí)時(shí)識(shí)別DC鏈路電壓及超級(jí)電容器的電壓的板,INF23-2板構(gòu)成為從系統(tǒng)的CT單元感應(yīng)接收DC鏈路電流及超級(jí)電容器的充放電電流。IS026板構(gòu)成為可利用DA變換器監(jiān)控控制器內(nèi)部的控制序列及模擬值。DIP13及DIP-AUX板是識(shí)別系統(tǒng)的連接器的反饋信號(hào)及保險(xiǎn)絲接點(diǎn)、溫度接點(diǎn)、前面板的開關(guān)接點(diǎn)等,而起將其利用于控制器的序列及保護(hù)動(dòng)作的功能的板。所述數(shù)字接點(diǎn)被構(gòu)成為能利用共32個(gè)接點(diǎn)。RY045板能輸出共8個(gè)數(shù)字輸出接點(diǎn),執(zhí)行勵(lì)磁連接器及繼電器的勵(lì)磁線圈或點(diǎn)滅前面板的燈的功能。E0C09板是光輸出板,執(zhí)行將通過PWM33板控制的PWM的脈沖信號(hào)變換為光后向外部柵極驅(qū)動(dòng)器(IGDU)傳送信號(hào)的功能。光變換目的是為了不受在外部發(fā)生的電子噪聲的影響。INF79板是通信板,被設(shè)計(jì)成可通過內(nèi)部的跳針的設(shè)定將通信接口改變?yōu)镽S-485/422,可使用2個(gè)信道?,F(xiàn)在的系統(tǒng)中,A信道適用RS-422通信,與主裝置前面的GP-監(jiān)控器進(jìn)行通信,B信道適用RS-485,與超級(jí)電容器的狀態(tài)監(jiān)控模塊進(jìn)行通信。這種外部接口裝置的所有信號(hào)被傳送至PWM33板和PUZ33板而執(zhí)行控制、序列及保護(hù)動(dòng)作的功能。PUZ33板是統(tǒng)管系統(tǒng)的序列、保護(hù)動(dòng)作及通信的板,利用2個(gè)處理器來控制。并且,PWM33板是通過DPRAM接受PUZ33板的序列內(nèi)容而執(zhí)行電力變換裝置的控制功倉(cāng)泛。圖3是示出根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的利用雙向直流-直流變換器的城市鐵路儲(chǔ)能裝置的控制部中所包含的PWM控制板的詳細(xì)框圖。根據(jù)圖3,所述PWM控制板40 (PWM33),包括:傳感器輸入電路部62,接受模擬信號(hào)60 ;A/D變換部64,將所述傳感器輸入電路部62的輸出信號(hào)變換為數(shù)字信號(hào);運(yùn)算部68,通過輸入所述傳感器輸入電路部62的輸出信號(hào)及故障基準(zhǔn)值,檢測(cè)故障并輸出中斷請(qǐng)求信號(hào);運(yùn)算控制處理部72,接受所述A/D變換部65和運(yùn)算部68的輸出信號(hào)創(chuàng)建充放電電流指令并產(chǎn)生雙向斬波器的脈沖波形,從而控制斬波器的占空比;電源監(jiān)視部80,監(jiān)視電源狀態(tài)。S卩,PWM33-1卡,為了實(shí)時(shí)執(zhí)行控制算法,作為主運(yùn)算裝置使用高性能32位數(shù)字信號(hào)處理器的由TI (德州儀器(Texas Instrument))公司制造的TMS320VC33。并且,存儲(chǔ)器,為了維修方便使用了將程序可直接下載到ROM的閃存。所述板是儲(chǔ)能裝置重要部分,通過32位DSP用軟件實(shí)現(xiàn)各種處理。該基板接收各種模擬信號(hào)并作為控制信號(hào)使用創(chuàng)建儲(chǔ)能裝置的充放電電流指令,而發(fā)生雙向斬波器的脈沖波形。借此,為了以預(yù)定直流(DC)電壓控制輸入架線電壓變動(dòng),而具有控制斬波器的占空比的功能。在所述板制成的PWM脈沖波形被傳送至E0C09板而變換為光信號(hào)之后驅(qū)動(dòng)各柵極驅(qū)動(dòng)器,最終打開或關(guān)閉IGBT。圖4是示出根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的利用雙向直流-直流變換器的城市鐵路儲(chǔ)能裝置的控制部中所包含的信號(hào)控制板的詳細(xì)框圖。根據(jù)圖4,所述信號(hào)控制板38 (PUZ33)與其他板或主電路之間、TMS進(jìn)行通信,通常記錄驅(qū)動(dòng)信息及故障,在發(fā)生故障時(shí),在NVSRAM儲(chǔ)存各零件的狀態(tài)。S卩,TOZ33A板是為了控制儲(chǔ)能裝置而與PWM33-1卡 主電路之間、TMS進(jìn)行通信而連接的卡。所述卡與PWM33-1進(jìn)行通信接收各種信息,并儲(chǔ)存通常的信息和故障記錄等,而與TMS進(jìn)行通信。而且,在儲(chǔ)能裝置發(fā)生故障時(shí),將各種情況定期地儲(chǔ)存在NVSRAM,并儲(chǔ)存故障記錄等。通過PC和RS232通信下載已儲(chǔ)存的故障記錄,并能夠了解故障時(shí)的情況。圖5是示出根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的利用雙向直流-直流變換器的城市鐵路儲(chǔ)能裝置的控制部中所包含的信號(hào)識(shí)別板的詳細(xì)框圖。根據(jù)圖5,所述信號(hào)識(shí)別板36(DIP13&DIP-AUX),包括:輸入電路部100,接收100V輸入信號(hào);電涌切斷部102,其連接于輸入電路部100的輸出端,用于切斷對(duì)輸入信號(hào)的電涌;濾波器電路部104,用于濾波電涌切斷部102的輸出信號(hào);隔離電路部106,用于與外部
信號(hào)隔離。S卩,DIP13-1/DIP-AUX板,包括:電涌切斷電路部,對(duì)接收100V輸入信號(hào)的數(shù)字輸入信號(hào)切斷電涌;濾波器電路部,用于濾波;隔離電路部,用于隔離外部信號(hào)。DIP13-1板被設(shè)計(jì)成能接收總24個(gè)信道的數(shù)字信號(hào),DIP-AUX板被設(shè)計(jì)成能接收8個(gè)信道的數(shù)字信號(hào)。所輸入的信號(hào)通過母板傳送到PUZ33A板用于控制。圖6是示出根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的利用雙向直流-直流變換器的城市鐵路儲(chǔ)能裝置的控制部中所包含的數(shù)字輸出接點(diǎn)部的詳細(xì)框圖。根據(jù)圖6,所述數(shù)字輸出接點(diǎn)部46 (RY045),包括:隔離電路部114,用于隔離母板110的輸出信號(hào)和外部信號(hào);繼電器驅(qū)動(dòng)器116,用于驅(qū)動(dòng)連接器繼電器。
g卩,RY045 (數(shù)字輸出)板,包括:電源分離電路部,用于分離輸出信號(hào)和外部電源;繼電器電路部,用于驅(qū)動(dòng)連接器繼電器。儲(chǔ)能裝置的控制部32構(gòu)成8個(gè)信道的數(shù)字輸出電路,用于驅(qū)動(dòng)儲(chǔ)能裝置的各連接器或往外輸出數(shù)字信號(hào)。圖7是示出根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的利用雙向直流-直流變換器的城市鐵路儲(chǔ)能裝置的控制部中所包含的光輸出板的詳細(xì)框圖。根據(jù)圖7,所述光輸出板42 (E0C09-1)包括光信號(hào)變換部122,光信號(hào)變換部從PWM控制板40接收12信道的柵極PWM信號(hào)后變換為光信號(hào),通過驅(qū)動(dòng)?xùn)艠O驅(qū)動(dòng)器44來打開或關(guān)閉IGBT。
SP,E0C09-1板是從PWM33-1接收12信道的柵極PWM信號(hào)并變換為光信號(hào)后,通過驅(qū)動(dòng)?xùn)艠O驅(qū)動(dòng)器來打開或關(guān)閉IGBT。
圖8是示出根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的利用雙向直流-直流變換器的城市鐵路儲(chǔ)能裝置的控制部中所包含的電源輸入板的詳細(xì)框圖,圖9是示出根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的利用雙向直流-直流變換器的城市鐵路儲(chǔ)能裝置的控制部中所包含的電源控制板的詳細(xì)框圖。根據(jù)圖8及圖9說明根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的利用雙向直流-直流變換器的城市鐵路儲(chǔ)能裝置的控制部32中所包含的電源輸入板130(PWS24A)和控制電源板150(PWS27A),PWS24板接收100V的直流電源,經(jīng)由濾波器和電源穩(wěn)定化電路輸入至母板后供應(yīng)至PWS27(控制電源裝置)。PWS27板從PWS24接收100V的直流電源,通過SMPS (開關(guān)式電源)制造各控制器所需的控制電源并供應(yīng)。圖10是示出根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的利用雙向直流-直流變換器的城市鐵路儲(chǔ)能裝置的動(dòng)作序列的圖。首先,說明圖10的序列,根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的利用雙向直流-直流變換器的城市鐵路儲(chǔ)能裝置2中所包含的控制部32施加220V的交流電源而執(zhí)行控制器的動(dòng)作,在各連接器正常時(shí),以短時(shí)間差GCK、MCB、HSCB的順序動(dòng)作。當(dāng)FC的電壓超過基準(zhǔn)電壓以上時(shí),CHK被打開,而超級(jí)電容器進(jìn)入為充放電的初期充電模式。初期充電模式的說明是如上所述對(duì)浪涌電流的超級(jí)電容器的保護(hù)動(dòng)作序列。若初期充電結(jié)束,則控制器根據(jù)架線電壓的狀態(tài)判斷超級(jí)電容器的動(dòng)作模式,將雙向直流-直流變換器交替變換為降壓模式和升壓模式而進(jìn)行正常動(dòng)作。另外,根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的利用雙向直流-直流變換器的城市鐵路儲(chǔ)能裝置,并不限定于所述實(shí)施例,在不脫離本發(fā)明的技術(shù)思想范圍內(nèi)可以進(jìn)行各種變更。
權(quán)利要求
1.一種利用雙向直流-直流變換器的城市鐵路儲(chǔ)能裝置,其特征在于,包括: 電力流入部,電連接于架線而接收電力,在內(nèi)部具備切斷器; 濾波器,電連接于架線,用于濾除高頻成分; 充電器,具備切斷開關(guān),切斷開關(guān)電連接于所述架線和濾波器之間,在所述濾波器的電容器充電時(shí)防止過電流的流入,并打開或關(guān)閉充電器和架線的電連接; 儲(chǔ)存部,由儲(chǔ)存電能的多個(gè)超級(jí)電容器構(gòu)成; 電容器監(jiān)控部,測(cè)定所述儲(chǔ)存部的容量、輸出入電流、電力,而輸出到控制部進(jìn)行監(jiān)控; 雙向直流-直流變換器,電連接于所述濾波器和儲(chǔ)存部之間,根據(jù)控制信號(hào)打開或關(guān)閉第一晶體管至第六晶體管而進(jìn)行控制,所述多個(gè)雙向直流-直流變換器并列構(gòu)成;電壓檢測(cè)部,電連接于所述濾波器,用于檢測(cè)所述架線的電壓; 電流檢測(cè)部,檢測(cè)流入到所述濾波器的電流量,而輸出到控制部; 控制部,判斷從所述電流檢測(cè)部及電壓檢測(cè)部檢測(cè)的架線的電流及電壓,對(duì)所述雙向直流-直流變換器的第一晶體管至第六晶體管分別輸出開閉控制信號(hào)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用雙向直流-直流變換器的城市鐵路儲(chǔ)能裝置,其特征在于,所述電容器監(jiān)控部,其數(shù)量與所述雙向直流-直流變換器的數(shù)量相同。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用雙向直流-直流變換器的城市鐵路儲(chǔ)能裝置,其特征在于,所述存儲(chǔ)部,其數(shù)量與所述雙向直流-直流變換器的數(shù)量相同。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用雙向直流-直流變換器的城市鐵路儲(chǔ)能裝置,其特征在于,所述控制部,包括: 模擬接口板,從PT單元實(shí)時(shí)識(shí)別DC鏈路電壓及超級(jí)電容器的電壓,并從CT單元接收DC鏈路電流及超級(jí)電容器的充放電電流; 信號(hào)識(shí)別板,對(duì)于所述模擬接口板并列構(gòu)成,識(shí)別連接器的反饋信號(hào)、保險(xiǎn)絲接點(diǎn)、溫度接點(diǎn)、前面板的開關(guān)接點(diǎn)而執(zhí)行控制部的驅(qū)動(dòng)序列及保護(hù)動(dòng)作; 信號(hào)控制板,從所述模擬接口板和信號(hào)識(shí)別板接收信號(hào)而執(zhí)行系統(tǒng)的序列、保護(hù)動(dòng)作及通信動(dòng)作; 數(shù)字輸出接點(diǎn)部,從所述信號(hào)控制板接收信號(hào)而輸出接點(diǎn)信號(hào); 通信板,從所述信號(hào)控制板接收信號(hào)而與GP監(jiān)控器進(jìn)行通信,并與超級(jí)電容器監(jiān)控部進(jìn)行通信; PWM控制板,從所述模擬接口板和信號(hào)控制板分別接收信號(hào)而控制PWM脈沖信號(hào); 光輸出板,從所述PWM控制板接收PWM脈沖信號(hào),將相應(yīng)PWM脈沖信號(hào)變換為光信號(hào); 外部柵極驅(qū)動(dòng)器,從所述光輸出板接收PWM光信號(hào),并產(chǎn)生外部柵極驅(qū)動(dòng)信號(hào)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的利用雙向直流-直流變換器的城市鐵路儲(chǔ)能裝置,其特征在于,所述PWM控制板,包括: 傳感器輸入電路部,接收模擬信號(hào); A/D變換部,將從所述傳感器輸入電路的輸出信號(hào)變換為數(shù)字信號(hào); 運(yùn)算部,通過輸入來自所述傳感器輸入電路的輸出信號(hào)和故障基準(zhǔn)值而檢測(cè)故障并輸出中斷請(qǐng)求信號(hào); 運(yùn)算控制處理部,接收所述A/D變換部和運(yùn)算部的輸出信號(hào),創(chuàng)建充放電電流指令并產(chǎn)生雙向斬波器的脈沖波形,而控制斬波器的占空比; 電源監(jiān)視部,監(jiān)視電源狀態(tài)。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的利用雙向直流-直流變換器的城市鐵路儲(chǔ)能裝置,其特征在于,所述信號(hào)控制板與其他板或主電路之間、TMS進(jìn)行通信,通常記錄驅(qū)動(dòng)信息及故障,在發(fā)生故障時(shí),將各零件的狀態(tài)儲(chǔ)存在NVSRAM。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的利用雙向直流-直流變換器的城市鐵路儲(chǔ)能裝置,其特征在于,所述信號(hào)識(shí)別板,包括: 輸入電路部,接收IOOV的輸入信號(hào); 電涌切斷部,連接于輸入電路部的輸出端,用于切斷對(duì)輸入信號(hào)的電涌; 濾波器電路部,用于濾波電涌切斷部的輸出信號(hào); 隔離電路部,用于與外部信號(hào)隔離。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的利用雙向直流-直流變換器的城市鐵路儲(chǔ)能裝置,其特征在于,所述數(shù)字輸出接點(diǎn)部,包括: 隔離電路部,用于隔離母板的輸出信號(hào)和外部信號(hào); 繼電器驅(qū)動(dòng)器,用于驅(qū)動(dòng)連接器式繼電器。
9.根據(jù)權(quán)利要求4所述的利用雙向直流-直流變換器的城市鐵路儲(chǔ)能裝置,其特征在于,所述光輸出板包括光信號(hào)變換部,所述光信號(hào)變換部從PWM控制板接收12信道的柵極PWM信號(hào)并將其變換為 光信號(hào),然后通過驅(qū)動(dòng)?xùn)艠O驅(qū)動(dòng)器來打開或關(guān)閉絕緣柵雙極型晶體管。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用雙向直流-直流變換器的城市鐵路儲(chǔ)能裝置,其特征在于,對(duì)所述控制部施加220V的交流電源,在各連接器正常時(shí),控制各連接器以GCK、MCB、HSCB的順序動(dòng)作,當(dāng)FC的電壓超過基準(zhǔn)電壓以上時(shí),打開CHK,超級(jí)電容器進(jìn)入為了充放電的初期充電模式,當(dāng)初期充電結(jié)束后,根據(jù)高架線電壓的狀態(tài)判斷超級(jí)電容器的動(dòng)作模式,使雙向直流-直流變換器交替進(jìn)行降壓模式和升壓模式。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種利用雙向直流-直流變換器的城市鐵路儲(chǔ)能裝置,更詳細(xì)而言,涉及一種通過考慮關(guān)聯(lián)裝置的動(dòng)作而設(shè)計(jì)控制部來提高充放電效率性,并為了滿足儲(chǔ)能容量或變動(dòng),以最少的構(gòu)成要素來變更或追加,由此提高經(jīng)濟(jì)性及使用方便性的利用雙向直流-直流變換器的城市鐵路儲(chǔ)能裝置。若適用本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn),即,根據(jù)增加或變更由超級(jí)電容器而成的存儲(chǔ)部的容量而能夠簡(jiǎn)單地附加箱子形模塊,并通過各種傳感器及信號(hào)檢查,能夠正確且有效地進(jìn)行存儲(chǔ)部的充放電。
文檔編號(hào)H02J7/00GK103199629SQ20121057300
公開日2013年7月10日 申請(qǐng)日期2012年12月26日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月5日
發(fā)明者李恩圭, 金泰奭, 權(quán)景敏, 柳廷昊 申請(qǐng)人:株式會(huì)社宇進(jìn)產(chǎn)電
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