一种轨道交通超级电容优化控制装置的制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种轨道交通超级电容优化控制装置，包括连接单元、DC/DC变换器单元和超级电容储能单元，所述连接单元通过双极隔离开关S与外部直流馈线相连接，外部接触网直流馈线首先经过双极隔离开关S,再通过直流快速断路器S1/S2与由制动电阻Ro和第一绝缘栅双极型晶体管To组成的制动电阻斩波器并联,输出直流，再经过所述DC/DC变换器单元，最终将电能存储到所述超级电容储能单元。本实用新型可以减小电压波动，同时还能限制充放电电流，避免过大电流损坏器件，同时将超级电容储能量控制在一个合理的范围，既能提供一定功率输出，也可留有一定的吸收能量空间，优化每个单体超级电容器及阵列的效率和寿命。
【专利说明】
一种轨道交通超级电容优化控制装置
技术领域
[0001]本实用新型涉及一种电容控制装置，特别涉及轨道交通超级电容优化控制装置。
【背景技术】
[0002]超级电容器储能系统是一个由若干个超级电容器经串、并联连接而成的超级电容器阵列。储能阵列中超级电容器的个数由待存储能量的多少来决定。在确定了超级电容器储能阵列需要的超级电容器单体个数后，超级电容器的串并联组合方式不影响储能阵列的释能效率。对于由η个超级电容器串联、m个超级电容器并联组成的nXm超级电容器阵列，超级电容器储能阵列的串、并联设计，可以从有利于双向直流变换器工作的角度进行优化。在输出功率一定时，如果储能阵列的超级电容器串联个数过多，则双向直流变换器的功率开关器件承受的电压应力较大，所选器件的电压等级较高;如果超级电容器并联个数较多，则开关器件的电压应力降低，但流过开关管的电流较大，线路阻抗及开关器件的导通损耗都会相应增大。所以在设计超级电容器储能阵列时，要考虑实际应用，灵活确定储能阵列中超级电容器的串、并联个数。目前超级电容器组在经串、并联接而成的超级电容器阵列，在每个单体超级电容及阵列的相关电气参数控制方面比较落后，单体超级电容容易损坏，超级电容器阵列寿命短。
【实用新型内容】
[0003]有鉴于此，本实用新型提供一种能够提高整个系统的效率和寿命的轨道交通超级电容优化控制装置。
[0004]本实用新型通过以下技术手段解决上述问题:
[0005]—种轨道交通超级电容优化控制装置，包括连接单元、DC/DC变换器单元和超级电容储能单元，所述连接单元通过双极隔离开关S与外部直流馈线相连接，外部接触网直流馈线首先经过双极隔离开关S，再通过直流快速断路器S1/S2与由制动电阻Ro和第一绝缘栅双极型晶体管To组成的制动电阻斩波器并联，输出直流，再经过所述DC/DC变换器单元，最终将电能存储到所述超级电容储能单元。
[0006]优选地，所述DC/DC变换器单元由滤波电抗器Lo、滤波电容Co、第二绝缘栅双极型晶体管Tl、第三绝缘栅双极型晶体管T2和变换器储能电抗L组成，所述滤波电抗器Lo与所述连接单元电连接，所述滤波电抗器Lo、所述滤波电容Co、所述第二绝缘栅双极型晶体管Tl、所述第三绝缘栅双极型晶体管T2和所述变换器储能电抗L并联。
[0007]优选地，所述超级电容储能单元包括由电阻R和超级电容C组成的等效超级电容器组。
[0008]优选地，所述直流快速断路器S1/S2包括直流快速断路器S1、直流快速断路器S2和预充电回路Rl，所述直流快速断路器S2和所述预充电回路Rl串联，再与所述直流快速断路器SI并联。
[0009]优选地，还包括设置在所述双极隔离开关S与所述直流快速断路器S1/S2之间的熔断器F。
[0010]采用上述技术方案后，本实用新型可以减小电压波动，同时还能限制充放电电流，避免过大电流损坏器件。将超级电容储能量控制在一个合理的范围，既能提供一定功率输出，也可留有一定的吸收能量空间，优化每个单体超级电容器及阵列的效率和寿命。
【附图说明】
[0011]为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例的附图作简单介绍，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0012]图1为本实用新型的电路原理结构图。
【具体实施方式】
[0013]为了使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚地描述。
[0014]超级电容器储能系统是一个由若干个超级电容器经串、并联连接而成的超级电容器阵列，储能阵列中超级电容器的个数由待存储能量的多少来决定，在确定了超级电容器储能阵列需要的超级电容器单体个数后，超级电容器的串并联组合方式不影响储能阵列的释能效率。
[0015]如图1所示:本实用新型的一种轨道交通超级电容优化控制装置包括连接单元、变换器单元和超级电容储能单元，所述超级电容储能单元包括由电阻R和超级电容C组成的等效超级电容器组。
[0016]如图1所示，在连接单元中，第一绝缘栅双极型晶体管TO与制动电阻RO组成制动电阻斩波器，当再生制动能量超过储能装置容量时，剩余再生制动能量消耗在制动电阻RO上。在所述双极隔离开关S与所述直流快速断路器S1/S2之间还设置熔断器F。所述直流快速断路器S1/S2包括直流快速断路器S1、直流快速断路器S2和预充电回路Rl，所述直流快速断路器S2和所述预充电回路Rl串联，再与所述直流快速断路器SI并联。
[0017]在第二绝缘栅双极型晶体管Tl和第三绝缘栅双极型晶体管T2组成Buck/Boost双向DC/DC变流器单元中，所述DC/DC变换器单元由滤波电抗器Lo、滤波电容Co、第二绝缘栅双极型晶体管Tl、第三绝缘栅双极型晶体管T2和变换器储能电抗L组成，所述滤波电抗器Lo与所述连接单元电连接，所述滤波电抗器Lo、所述滤波电容Co、所述第二绝缘栅双极型晶体管Tl、所述第三绝缘栅双极型晶体管T2和所述变换器储能电抗L并联，如图1所示。所述DC/DC变流器单元用于对超级电容器组的能量充放电控制。
[0018]外部接触网直流馈线直接和本实用新型的轨道交通超级电容优化控制装置的连接单元连接，首先经过双极隔离开关S，再通过直流快速断路器S1/S2，并联制动电阻Ro和第一绝缘栅双极型晶体管To，输出直流，再经过DC/DC变换器单元，最终将电能存储到超级电容储能单元。
[0019]对于由η个超级电容器串联、m个超级电容器并联组成的η Xm超级电容器阵列，超级电容器储能阵列的串、并联设计，可以从有利于双向直流变换器工作的角度进行优化。在输出功率一定时，如果储能阵列的超级电容器串联个数过多，则双向直流变换器的功率开关器件承受的电压应力较大，所选器件的电压等级较高;如果超级电容器并联个数较多，则开关器件的电压应力降低，但流过开关管的电流较大，线路阻抗及开关器件的导通损耗都会相应增大。所以在设计超级电容器储能阵列时，要考虑实际应用，灵活确定储能阵列中超级电容器的串、并联个数。
[0020]本实用新型的优化控制装置通过考虑优化回收的制动能量，同时兼顾超级电容器的特性参数。其目的是优化了整个储能装置的寿命周期管理。通过采集相关电气数据参数，减小电压波动，同时还要限制充放电电流，避免过大电流损坏器件。另一方面要将超级电容储能量控制在一个合理的范围，既能提供一定功率输出，也可留有一定的吸收能量空间，优化每个单体超级电容器及阵列的效率和寿命，可以大大提高整个系统的效率和寿命。
[0021]最后说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。
【主权项】
1.一种轨道交通超级电容优化控制装置，其特征在于:包括连接单元、DC/DC变换器单元和超级电容储能单元，所述连接单元通过双极隔离开关S与外部直流馈线相连接，外部接触网直流馈线首先经过双极隔离开关S，再通过直流快速断路器S1/S2与由制动电阻Ro和第一绝缘栅双极型晶体管To组成的制动电阻斩波器并联，输出直流，再经过所述DC/DC变换器单元，最终将电能存储到所述超级电容储能单元。2.根据权利要求1所述的轨道交通超级电容优化控制装置，其特征在于:所述DC/DC变换器单元由滤波电抗器Lo、滤波电容Co、第二绝缘栅双极型晶体管Tl、第三绝缘栅双极型晶体管T2和变换器储能电抗L组成，所述滤波电抗器Lo与所述连接单元电连接，所述滤波电抗器Lo、所述滤波电容Co、所述第二绝缘栅双极型晶体管Tl、所述第三绝缘栅双极型晶体管T2和所述变换器储能电抗L并联。3.根据权利要求1所述的轨道交通超级电容优化控制装置，其特征在于:所述超级电容储能单元包括由电阻R和超级电容C组成的等效超级电容器组。4.根据权利要求1所述的轨道交通超级电容优化控制装置，其特征在于:所述直流快速断路器S1/S2包括直流快速断路器S1、直流快速断路器S2和预充电回路Rl，所述直流快速断路器S2和所述预充电回路Rl串联，再与所述直流快速断路器SI并联。5.根据权利要求1所述的轨道交通超级电容优化控制装置，其特征在于:还包括设置在所述双极隔离开关S与所述直流快速断路器S1/S2之间的熔断器F。
【文档编号】H02J7/34GK205509627SQ201620304251
【公开日】2016年8月24日
【申请日】2016年4月13日
【发明人】张正扬, 刘炜, 宁晓来, 徐毅, 陈浩
【申请人】西安道齐电气科技有限公司