[發明專利]一種用于軌道交通的三電平拓撲儲能裝置及其控制方法

在審

• 申請號: 201911345537.0
• 申請日: 2019-12-24
• 公開（公告）號: CN110932256A
• 公開（公告）日: 2020-03-27
• 發明（設計）人: 胡順全;吳建華;郭少明;姬脈勝;丁寧;亢麗平;邵景紅
• 申請（專利權）人: 新風光電子科技股份有限公司
• 主分類號: H02J1/14
• 分類號: H02J1/14;H02J7/34;H02M3/335;B60L7/12
• 代理公司: 北京華際知識產權代理有限公司 11676
• 代理人: 褚慶森

1.一種用于軌道交通的三電平拓撲儲能裝置，包括預充電電路、中點電位箝位電路、超級電容器Cap和n個雙向DC/DC變流支路；其特征在于：中點電位箝位電路由電容C1和電容C2組成，電容C1的一端經預充電電路接于直流牽引電網的正極，C1的另一端與C2串聯后接于直流牽引電網的負極；雙向DC/DC變流支路由四個IGBT器件V1、V2、V3和V4以及電抗器L1組成，V1、V2、V3和V4依次串聯后的兩端分別接于C1與C2串聯后的兩端，V2與V3的連接點接于C1與C2的連接點；V1與V2的連接點、V3與V4的連接點分別接于電抗器L1的兩個輸入端上，L1的兩個輸出端分別接于超級電容器Cap的兩端。

2.根據權利要求1所述的用于軌道交通的三電平拓撲儲能裝置，其特征在于：所述預充電電路由繼電器KM1、繼電器KM2和預充電電阻R1組成，繼電器KM2的常開點與電阻R1串聯再與繼電器KM1的常開點并聯后，一端接于直流牽引電網的正極，另一端與電容C1相連接。

3.根據權利要求1或2所述的用于軌道交通的三電平拓撲儲能裝置，其特征在于：所述IGBT器件為1700V的IGBT。

4.根據權利要求1或2所述的用于軌道交通的三電平拓撲儲能裝置，其特征在于：所述超級電容器Cap由多個超級電容單體串并聯組成。

5.一種基于權利要求1所述的用于軌道交通的三電平拓撲儲能裝置的制動能量吸收再利用控制方法，其特征在于，通過以下步驟來實現：

a).檢測電壓：實時檢測直流牽引電網的電壓，設檢測的電壓值為Vpn；

b).電壓比較：將檢測到的直流牽引電網的電壓Vpn與設定參考電壓Vref作比較，如果Vpn＞Vref，則判斷出列車處于制動狀態引起電網電壓上升，此時進入儲能模式，充電命令信號進行置1有效；如果Vpn＜Vref，則判斷出列車處于啟動加速狀態引起電網電壓下降，此時進入釋放模式，放電命令信號進行置1有效；

c).電壓外環：將電壓Vpn與設定參考電壓Vref做差并經比例積分處理后，生成超級電容充放電的控制信號；

d).電流閉環：將超級電容器的充放電電流與步驟c)產生的超級電容充放電的控制信號做差，得到電流閉環的控制輸出信號；

e).中點電位調節：將電容C1兩端的電壓Vpm與電容C2兩端的電壓Vmn做差，得到中點電位的偏差信號；將中點電位的偏差信號與電流閉環的控制輸出信號疊加得到一路調制信號，與電流閉環的控制輸出信號做差得到另一路調制信號；

f).驅動信號的生成：將步驟e)中得到的兩路調制信號均與載波信號作比較，得到兩路PWM驅動信號；一路PWM驅動信號分成兩路分別與充電命令和放電命令進行與運算后，分別接于所有雙向DC/DC變流支路中的V1和V3的控制端；另一路PWM驅動信號分成兩路分別與充電命令和放電命令進行與運算后，分別接于所有雙向DC/DC變流支路中的V2和V4的控制端。