[發明專利]一種用于超級電容儲能式有軌電車的供電方法及充電裝置

在審

• 申請號: 201810708583.1
• 申請日: 2018-07-02
• 公開（公告）號: CN108988447A
• 公開（公告）日: 2018-12-11
• 發明（設計）人: 張文波;封阿明;石磊;田煒;孫祖勇;尚效周;雷磊;王琴;陶正華;李盼盼
• 申請（專利權）人: 國電南瑞科技股份有限公司;南瑞集團有限公司
• 主分類號: H02J7/02
• 分類號: H02J7/02;H02J7/34;B60L11/18
• 代理公司: 南京縱橫知識產權代理有限公司 32224
• 代理人: 朱妃;董建林

1.一種用于超級電容儲能式有軌電車的供電方法，其特征在于：當具有車載超級電容的有軌電車到站后，有軌電車上的受電弓升起受電，受電弓從DC/DC斬波器的輸出端獲電至車載超級電容，從電網輸入的380V三相交流經AC/DC變流器整流后輸出直流能量至DC/DC斬波器的輸入端，同時，地面超級電容輸出預儲直流能量至DC/DC斬波器的輸入端，受電弓獲電滿足設定充電時間后，車載超級電容充電完成；

當車載超級電容充滿電或有軌電車離站時，DC/DC斬波器的輸出端停止對車載超級電容充電，其輸出開關斷開，受電弓降落回位，AC/DC變流器的輸出端經開關切換給地面超級電容充電，地面超級電容獲得預儲直流能量的繼續補充。

2.根據權利要求1所述的一種用于超級電容儲能式有軌電車的供電方法，其特征在于：所述設定充電時間為30秒。

3.根據權利要求1所述的一種用于超級電容儲能式有軌電車的供電方法，其特征在于：所述車載超級電容充電和地面超級電容充電均運行充電控制模式，所述充電控制模式包括恒流限壓模式和恒壓限流模式；

當車載超級電容或地面超級電容充電達到設定充電閾值后，由恒流限壓模式切換至恒壓限流模式運行，并將切換前電流PI調節器的積分輸出值作為切換后電壓PI調節器的積分初始值，實現恒流限壓模式和恒壓限流模式的無縫切換；

所述恒流限壓模式采用直流電流PI控制，維持充電電流的恒定，電流給定值和電流反饋值做差后輸入電流PI調節器，電流PI調節器輸出恒流信號至電流比較器，與電流三角波比較后輸出恒流限壓PWM信號至控制接口；其中，電流給定值為車載超級電容充電或地面超級電容允許的電流值，電流反饋值由測量元件直接測得充電電流；

所述恒壓限流模式采用充電電壓PI調節，維持充電電壓的恒定，電壓給定值和電壓反饋值做差后輸入電壓PI調節器，電壓PI調節器輸出恒壓信號至電壓比較器，與電壓三角波比較后輸出恒壓限流PWM信號至控制接口，其中，電壓給定值為車載超級電容充電或地面超級電容允許的電壓值，電壓反饋值由測量元件直接測得充電電壓。

4.根據權利要求1所述的一種用于超級電容儲能式有軌電車的供電方法，其特征在于：所述車載超級電容充電和地面超級電容充電均運行智能監控；

所述智能監控，具體為，

a）運行參數初始化；

b）通過能量管理系統EMS、遠程監控系統和人機界面進行數據通訊，并對采樣數據進行處理；

c）判斷充電裝置是否存在故障；

若是，則封脈沖，跳開關；若否，則進行運行狀態判斷；

d）當智能監控系統檢測到射頻卡進站信號和車載超級電容的電壓時，判斷充電裝置需給有軌電車供電，則輸出充電運行指令，確定充電控制模式后，輸出脈沖；

當智能監控系統檢測到射頻卡出站信號和車載超級電容的電壓消失時，判斷充電裝置需待機，則輸出待機指令，并封鎖脈沖。

5.采用權利要求1至4任一項所述的一種用于超級電容儲能式有軌電車的供電方法的充電裝置，其特征在于：包括AC/DC變流器、地面超級電容和DC/DC斬波器，所述AC/DC變流器的輸入端從電網輸入380V三相交流，AC/DC變流器的輸出端通過第一接觸器輸出直流能量，第一接觸器的輸出端通過第二接觸器與DC/DC斬波器的輸入端相連，第一接觸器的輸出端通過第三接觸器與地面超級電容的輸入端相連，所述DC/DC斬波器的輸出端用于供受電弓獲電至車載超級電容。

6.根據權利要求5所述的充電裝置，其特征在于：所述AC/DC變流器包括依次相連的交流斷路器、交流接觸器、交流濾波器、三相隔離變壓器、LCL濾波器、三相整流橋、直流濾波器、直流接觸器和直流斷路器，并聯于交流接觸器兩端的交流預充電接觸器，以及并聯于直流接觸器兩端的直流預充電接觸器；

所述LCL濾波器包括依次相連的第一濾波電抗器和第二濾波電抗器，以及連接于第一濾波電抗器和第二濾波電抗器之間的交流濾波電容；所述三相整流橋由六個絕緣柵雙極型晶體管IGBT三相全橋搭建。

7.根據權利要求6所述的充電裝置，其特征在于：所述三相隔離變壓器選用電壓比380/200VAC。

8.根據權利要求5所述的充電裝置，其特征在于：所述DC/DC斬波器包括輸入直流接觸器，并聯于輸入直流接觸器兩端的直流預充電接觸器，均與輸入直流接觸器輸出端相連的四相IGBT模組，以及輸出直流接觸器；

每相IGBT模組均通過直流濾波電抗器與輸入直流接觸器輸出端相連，每相IGBT模組均由并聯的兩個絕緣柵雙極型晶體管IGBT搭建，形成的四相IGBT模組呈四個交錯并聯的橋臂結構，每兩個橋臂組成一個斬波回路；每兩相IGBT模組的輸出端均并聯有濾波電容，每兩相IGBT模組的輸出端均通過防反二極管與輸出直流接觸器的輸入端相連。