一種軌道交通超級電容優(yōu)化控制裝置的制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種軌道交通超級電容優(yōu)化控制裝置，包括連接單元、DC/DC變換器單元和超級電容儲能單元，所述連接單元通過雙極隔離開關S與外部直流饋線相連接，外部接觸網直流饋線首先經過雙極隔離開關S,再通過直流快速斷路器S1/S2與由制動電阻Ro和第一絕緣柵雙極型晶體管To組成的制動電阻斬波器并聯(lián),輸出直流，再經過所述DC/DC變換器單元，最終將電能存儲到所述超級電容儲能單元。本實用新型可以減小電壓波動，同時還能限制充放電電流，避免過大電流損壞器件，同時將超級電容儲能量控制在一個合理的范圍，既能提供一定功率輸出，也可留有一定的吸收能量空間，優(yōu)化每個單體超級電容器及陣列的效率和壽命。
【專利說明】
一種軌道交通超級電容優(yōu)化控制裝置
技術領域
[0001]本實用新型涉及一種電容控制裝置，特別涉及軌道交通超級電容優(yōu)化控制裝置。
【背景技術】
[0002]超級電容器儲能系統(tǒng)是一個由若干個超級電容器經串、并聯(lián)連接而成的超級電容器陣列。儲能陣列中超級電容器的個數由待存儲能量的多少來決定。在確定了超級電容器儲能陣列需要的超級電容器單體個數后，超級電容器的串并聯(lián)組合方式不影響儲能陣列的釋能效率。對于由η個超級電容器串聯(lián)、m個超級電容器并聯(lián)組成的nXm超級電容器陣列，超級電容器儲能陣列的串、并聯(lián)設計，可以從有利于雙向直流變換器工作的角度進行優(yōu)化。在輸出功率一定時，如果儲能陣列的超級電容器串聯(lián)個數過多，則雙向直流變換器的功率開關器件承受的電壓應力較大，所選器件的電壓等級較高;如果超級電容器并聯(lián)個數較多，則開關器件的電壓應力降低，但流過開關管的電流較大，線路阻抗及開關器件的導通損耗都會相應增大。所以在設計超級電容器儲能陣列時，要考慮實際應用，靈活確定儲能陣列中超級電容器的串、并聯(lián)個數。目前超級電容器組在經串、并聯(lián)接而成的超級電容器陣列，在每個單體超級電容及陣列的相關電氣參數控制方面比較落后，單體超級電容容易損壞，超級電容器陣列壽命短。
【實用新型內容】
[0003]有鑒于此，本實用新型提供一種能夠提高整個系統(tǒng)的效率和壽命的軌道交通超級電容優(yōu)化控制裝置。
[0004]本實用新型通過以下技術手段解決上述問題:
[0005]—種軌道交通超級電容優(yōu)化控制裝置，包括連接單元、DC/DC變換器單元和超級電容儲能單元，所述連接單元通過雙極隔離開關S與外部直流饋線相連接，外部接觸網直流饋線首先經過雙極隔離開關S，再通過直流快速斷路器S1/S2與由制動電阻Ro和第一絕緣柵雙極型晶體管To組成的制動電阻斬波器并聯(lián)，輸出直流，再經過所述DC/DC變換器單元，最終將電能存儲到所述超級電容儲能單元。
[0006]優(yōu)選地，所述DC/DC變換器單元由濾波電抗器Lo、濾波電容Co、第二絕緣柵雙極型晶體管Tl、第三絕緣柵雙極型晶體管T2和變換器儲能電抗L組成，所述濾波電抗器Lo與所述連接單元電連接，所述濾波電抗器Lo、所述濾波電容Co、所述第二絕緣柵雙極型晶體管Tl、所述第三絕緣柵雙極型晶體管T2和所述變換器儲能電抗L并聯(lián)。
[0007]優(yōu)選地，所述超級電容儲能單元包括由電阻R和超級電容C組成的等效超級電容器組。
[0008]優(yōu)選地，所述直流快速斷路器S1/S2包括直流快速斷路器S1、直流快速斷路器S2和預充電回路Rl，所述直流快速斷路器S2和所述預充電回路Rl串聯(lián)，再與所述直流快速斷路器SI并聯(lián)。
[0009]優(yōu)選地，還包括設置在所述雙極隔離開關S與所述直流快速斷路器S1/S2之間的熔斷器F。
[0010]采用上述技術方案后，本實用新型可以減小電壓波動，同時還能限制充放電電流，避免過大電流損壞器件。將超級電容儲能量控制在一個合理的范圍，既能提供一定功率輸出，也可留有一定的吸收能量空間，優(yōu)化每個單體超級電容器及陣列的效率和壽命。
【附圖說明】
[0011]為了更清楚地說明本實用新型實施例的技術方案，下面將對實施例的附圖作簡單介紹，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
[0012]圖1為本實用新型的電路原理結構圖。
【具體實施方式】
[0013]為了使本實用新型實施例的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術方案進行清楚地描述。
[0014]超級電容器儲能系統(tǒng)是一個由若干個超級電容器經串、并聯(lián)連接而成的超級電容器陣列，儲能陣列中超級電容器的個數由待存儲能量的多少來決定，在確定了超級電容器儲能陣列需要的超級電容器單體個數后，超級電容器的串并聯(lián)組合方式不影響儲能陣列的釋能效率。
[0015]如圖1所示:本實用新型的一種軌道交通超級電容優(yōu)化控制裝置包括連接單元、變換器單元和超級電容儲能單元，所述超級電容儲能單元包括由電阻R和超級電容C組成的等效超級電容器組。
[0016]如圖1所示，在連接單元中，第一絕緣柵雙極型晶體管TO與制動電阻RO組成制動電阻斬波器，當再生制動能量超過儲能裝置容量時，剩余再生制動能量消耗在制動電阻RO上。在所述雙極隔離開關S與所述直流快速斷路器S1/S2之間還設置熔斷器F。所述直流快速斷路器S1/S2包括直流快速斷路器S1、直流快速斷路器S2和預充電回路Rl，所述直流快速斷路器S2和所述預充電回路Rl串聯(lián)，再與所述直流快速斷路器SI并聯(lián)。
[0017]在第二絕緣柵雙極型晶體管Tl和第三絕緣柵雙極型晶體管T2組成Buck/Boost雙向DC/DC變流器單元中，所述DC/DC變換器單元由濾波電抗器Lo、濾波電容Co、第二絕緣柵雙極型晶體管Tl、第三絕緣柵雙極型晶體管T2和變換器儲能電抗L組成，所述濾波電抗器Lo與所述連接單元電連接，所述濾波電抗器Lo、所述濾波電容Co、所述第二絕緣柵雙極型晶體管Tl、所述第三絕緣柵雙極型晶體管T2和所述變換器儲能電抗L并聯(lián)，如圖1所示。所述DC/DC變流器單元用于對超級電容器組的能量充放電控制。
[0018]外部接觸網直流饋線直接和本實用新型的軌道交通超級電容優(yōu)化控制裝置的連接單元連接，首先經過雙極隔離開關S，再通過直流快速斷路器S1/S2，并聯(lián)制動電阻Ro和第一絕緣柵雙極型晶體管To，輸出直流，再經過DC/DC變換器單元，最終將電能存儲到超級電容儲能單元。
[0019]對于由η個超級電容器串聯(lián)、m個超級電容器并聯(lián)組成的η Xm超級電容器陣列，超級電容器儲能陣列的串、并聯(lián)設計，可以從有利于雙向直流變換器工作的角度進行優(yōu)化。在輸出功率一定時，如果儲能陣列的超級電容器串聯(lián)個數過多，則雙向直流變換器的功率開關器件承受的電壓應力較大，所選器件的電壓等級較高;如果超級電容器并聯(lián)個數較多，則開關器件的電壓應力降低，但流過開關管的電流較大，線路阻抗及開關器件的導通損耗都會相應增大。所以在設計超級電容器儲能陣列時，要考慮實際應用，靈活確定儲能陣列中超級電容器的串、并聯(lián)個數。
[0020]本實用新型的優(yōu)化控制裝置通過考慮優(yōu)化回收的制動能量，同時兼顧超級電容器的特性參數。其目的是優(yōu)化了整個儲能裝置的壽命周期管理。通過采集相關電氣數據參數，減小電壓波動，同時還要限制充放電電流，避免過大電流損壞器件。另一方面要將超級電容儲能量控制在一個合理的范圍，既能提供一定功率輸出，也可留有一定的吸收能量空間，優(yōu)化每個單體超級電容器及陣列的效率和壽命，可以大大提高整個系統(tǒng)的效率和壽命。
[0021]最后說明的是，以上實施例僅用以說明本實用新型的技術方案而非限制，盡管參照較佳實施例對本實用新型進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解，可以對本實用新型的技術方案進行修改或者等同替換，而不脫離本實用新型技術方案的宗旨和范圍，其均應涵蓋在本實用新型的權利要求范圍當中。
【主權項】
1.一種軌道交通超級電容優(yōu)化控制裝置，其特征在于:包括連接單元、DC/DC變換器單元和超級電容儲能單元，所述連接單元通過雙極隔離開關S與外部直流饋線相連接，外部接觸網直流饋線首先經過雙極隔離開關S，再通過直流快速斷路器S1/S2與由制動電阻Ro和第一絕緣柵雙極型晶體管To組成的制動電阻斬波器并聯(lián)，輸出直流，再經過所述DC/DC變換器單元，最終將電能存儲到所述超級電容儲能單元。2.根據權利要求1所述的軌道交通超級電容優(yōu)化控制裝置，其特征在于:所述DC/DC變換器單元由濾波電抗器Lo、濾波電容Co、第二絕緣柵雙極型晶體管Tl、第三絕緣柵雙極型晶體管T2和變換器儲能電抗L組成，所述濾波電抗器Lo與所述連接單元電連接，所述濾波電抗器Lo、所述濾波電容Co、所述第二絕緣柵雙極型晶體管Tl、所述第三絕緣柵雙極型晶體管T2和所述變換器儲能電抗L并聯(lián)。3.根據權利要求1所述的軌道交通超級電容優(yōu)化控制裝置，其特征在于:所述超級電容儲能單元包括由電阻R和超級電容C組成的等效超級電容器組。4.根據權利要求1所述的軌道交通超級電容優(yōu)化控制裝置，其特征在于:所述直流快速斷路器S1/S2包括直流快速斷路器S1、直流快速斷路器S2和預充電回路Rl，所述直流快速斷路器S2和所述預充電回路Rl串聯(lián)，再與所述直流快速斷路器SI并聯(lián)。5.根據權利要求1所述的軌道交通超級電容優(yōu)化控制裝置，其特征在于:還包括設置在所述雙極隔離開關S與所述直流快速斷路器S1/S2之間的熔斷器F。
【文檔編號】H02J7/34GK205509627SQ201620304251
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2016年4月13日
【發(fā)明人】張正揚, 劉煒, 寧曉來, 徐毅, 陳浩
【申請人】西安道齊電氣科技有限公司