[發明專利]一種超級電容儲能裝置的控制系統

有效

• 申請號: 201510341040.7
• 申請日: 2015-06-18
• 公開（公告）號: CN105162178B
• 公開（公告）日: 2018-01-19
• 發明（設計）人: 陳鋮;李偉;吳家猛
• 申請（專利權）人: 安徽天瞳智能科技有限公司
• 主分類號: H02J7/00
• 分類號: H02J7/00;H02J15/00
• 代理公司: 合肥市長遠專利代理事務所(普通合伙)34119
• 代理人: 程篤慶,黃樂瑜

技術領域

本發明涉及儲能設備領域，尤其涉及一種超級電容儲能裝置的控制系統。

背景技術

隨著軌道交通和智能直流電網的不斷發展，提高軌道交通的能源利用效率與更智能穩定的直流電網已成為必然趨勢。目前，國內地鐵列車制動時產生的電能，一部分被沿線車輛設備吸收使用，而另一部分則是通過制動電阻發熱的形式進行消耗，或者通過機械制動(地鐵列車中沒有制動電阻)摩擦消耗。這樣，大量可再生能量以發熱的方式白白浪費，同時還造成電直流電網電壓劇烈波動，進而對牽引供電直流電網構成巨大壓力。

發明內容

基于上述背景技術存在的技術問題，本發明提出一種超級電容儲能裝置的控制系統，以實現能量回收、儲存和再利用并保證超級電容儲能裝置的控制系統可靠運行的目的。

本發明提出了一種超級電容儲能裝置的控制系統，包括：儲能模塊、功率電路模塊、線路開關模塊、線路開關控制模塊、控制電路模塊和采樣模塊；

儲能模塊與功率電路模塊連接，功率電路模塊與線路開關模塊連接，線路開關模塊與線路開關控制模塊連接，線路開關控制模塊與控制電路模塊連接，控制電路模塊與采樣模塊連接，采樣模塊分別與儲能模塊、功率電路模塊和線路開關模塊連接；

采樣模塊用于對儲能模塊的電壓信號、功率電路模塊的電壓信號和線路開關模塊的狀態信號進行采樣并將采樣數據傳遞給控制電路模塊；

線路開關模塊包括主開關單元、功率開關單元和儲能開關單元；

控制電路模塊根據主開關單元的采樣信號發出控制指令；

線路開關控制模塊根據控制電路模塊發出的控制指令，令功率開關單元動作，使得功率電路模塊進行充電或不動作；

控制電路模塊根據功率電路模塊在充電狀態下的電壓信號發出控制指令，令儲能開關單元動作，使得儲能模塊進行充電、放電或不動作。

優選地，主開關單元包括斷路器和隔離開關；功率開關單元包括預充電接觸器；儲能開關單元包括線路接觸器和放電接觸器；當控制電路模塊接收到主開關單元中斷路器和隔離開關的狀態信號是閉合狀態時，控制電路模塊向線路開關控制模塊發出指令，令線路預充電接觸器閉合為功率電路模塊進行充電；功率電路模塊在充電狀態下，當控制電路模塊接收到功率電路模塊的電壓信號低于儲能模塊的電壓信號時，控制電路模塊向線路開關控制模塊下達指令，令放電接觸器閉合，儲能模塊進行放電；當控制電路模塊接收到功率電路模塊電壓信號高于儲能模塊的電壓信號時，控制電路模塊向線路開關控制模塊下達指令，令放電接觸器斷開，線路接觸器閉合，儲能模塊進行充電；當控制電路模塊接收到功率電路模塊電壓信號與儲能模塊電壓信號相等時，控制電路模塊向線路開關控制模塊下達指令，令線路接觸器斷開，儲能模塊進入待機狀態。

優選地，還包括為線路開關模塊的動作提供功率輸出的輔助電源模塊，輔助電源模塊與線路開關控制模塊連接。

優選地，電容組模塊由12個電容模塊串聯形成。

優選地，每個電容模塊由18個超級電容采用先并聯后串聯的方式形成。

優選地，還包括均衡電路模塊，均衡電路模塊與儲能模塊連接用于檢測儲能模塊中各電容模塊的電壓狀態，當出現電容模塊電壓不均時，均衡電路模塊開始工作，采用能量轉移的均衡方法，使得各個電容模塊間的電壓均等。

本發明中，通過采樣模塊對線路開關模塊中各個開關單元的狀態信號進行采樣并將采樣數據傳遞給控制電路模塊，當狀態合適時(無故障狀態、隔離開關閉合)，控制電路模塊會向線路開關控制模塊發出控制指令，令功率開關單元動作，此時，功率電路模塊與外部直流電網系統接通，功率電路模塊開始充電工作；采樣模塊對工作狀態下的功率電路模塊的電壓信號進行采樣并將采樣數據傳遞給控制電路模塊，控制電路模塊根據功率電路模塊的電壓變化情況推算出直流電網的工作電壓的情況，當推算的結果是直流電網電壓值低于所采集到的儲能模塊的電壓信號時，控制線路模塊向線路開關控制模塊發出控制指令，令儲能開關單元動作，使得儲能模進行放電，即向直流電網輸送能量；當推算的結果是直流電網電壓值高于所采集到的儲能模塊的電壓信號時，控制線路模塊向線路開關控制模塊發出控制指令，令儲能開關單元動作，使得儲能模進行充電，即儲存能量；當推算的結果是直流電網電壓值等于所采集到的儲能模塊的電壓信號時，控制線路模塊向線路開關控制模塊發出控制指令，令儲能開關單元動作，使得儲能模處于待機狀態；當出現故障保護時，控制電路模塊發出保護信號，令整機停止工作，等待檢修。