一種超級電容儲能緩沖型快速充電裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于大功率電源技術(shù)領(lǐng)域，特別的提供了一種超級電容儲能緩沖型快速充電裝置。能在不顯著增加電網(wǎng)造價(jià)前提下，實(shí)現(xiàn)超級電容電動車輛的快速充電。
【背景技術(shù)】
[0002]能源危機(jī)和環(huán)境問題促使城市大力發(fā)展純電動公共交通工具已成必然趨勢，其中采用超級電容作為動力的100%低地板城市輕軌電車全線無觸網(wǎng)供電，爬坡能力強(qiáng)，轉(zhuǎn)彎半徑小，是當(dāng)今世界最先進(jìn)、研究最熱烈的城市交通系統(tǒng)之一。
[0003]對于超級電容純電動低地板輕軌電車，保障行車區(qū)間內(nèi)維持正常續(xù)航的有效方式是在每個(gè)上下乘客的站點(diǎn)設(shè)置快速充電裝置為車載超級電容進(jìn)行充電。由于限定的充電時(shí)間短，一般在30-50秒之間，因此，短時(shí)間內(nèi)充電裝置輸出的充電電流可達(dá)幾千安培。如此大的電流對應(yīng)的充電功率將經(jīng)由變電站的配電變壓器、開關(guān)設(shè)備、整流變壓器、整流器、斬波器送至車載超級電容元件。因此電網(wǎng)為車輛充電提供的配電容量巨大，不但成本高，占地面積大，而且間歇性的快速充電，使得電網(wǎng)接入點(diǎn)的電能質(zhì)量擾動非常嚴(yán)重。較為突出的影響是引起充電設(shè)備接入點(diǎn)電壓波動和閃變、電壓暫降、整流器特征諧波以及較低的功率因數(shù)導(dǎo)致的電壓偏差等。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種超級電容儲能緩沖型快速充電裝置，基于超級電容儲能型快速充電系統(tǒng)新型拓?fù)?，在保證電動車輛快速充電前提下，能顯著降低電力系統(tǒng)的充電配電容量，消除充電過程對電網(wǎng)的電能質(zhì)量擾動，在提高牽引供電可靠性、電能質(zhì)量的同時(shí)，還能降低牽引網(wǎng)建設(shè)成本，縮短建設(shè)周期。
[0005]本發(fā)明包括直流牽引網(wǎng)1、慢充環(huán)節(jié)2、緩沖儲能環(huán)節(jié)3、快充環(huán)節(jié)4、車載超級電容5五部分;直流牽引網(wǎng)I的正負(fù)極饋線接至慢充環(huán)節(jié)2的輸入側(cè)，慢充環(huán)節(jié)2的輸出側(cè)與緩沖儲能環(huán)節(jié)3相連，緩沖儲能環(huán)節(jié)3的輸出連至快充環(huán)節(jié)4，快充環(huán)節(jié)4的輸出連至車載超級電容5，如圖1所示。
[0006]直流牽引網(wǎng)I的輸出側(cè)的正極母線上串聯(lián)一個(gè)二極管，確保牽引網(wǎng)充電功率只能流向充電負(fù)載的單向流動;慢充環(huán)節(jié)2由降壓斬波元件IGBT、續(xù)流二極管和慢充電感構(gòu)成，通過控制降壓斬波元件IGBT的通斷狀態(tài)，靈活控制對下級緩沖儲能環(huán)節(jié)3的充電電流，從而有效控制充電時(shí)間；緩沖儲能環(huán)節(jié)3由超級電容模組通過串并聯(lián)組合構(gòu)成，形成一定容量和耐壓的儲能系統(tǒng);快充環(huán)節(jié)4由兩個(gè)快充模塊41、42并聯(lián)構(gòu)成，每個(gè)快充模塊又由三條并聯(lián)斬波支路及三個(gè)充電電感構(gòu)成，每條斬波支路由IGBT和續(xù)流二極管構(gòu)成;車載超級電容5是車載充電負(fù)荷，根據(jù)系統(tǒng)容量適應(yīng)性，既能滿足一列車輛充電，也能滿足兩列車輛51、52同時(shí)充電。
[0007]直流牽引網(wǎng)I通過慢充環(huán)節(jié)2對緩沖儲能環(huán)節(jié)3進(jìn)行緩慢充電；緩沖儲能環(huán)節(jié)3通過快充環(huán)節(jié)4對車載超級電容5進(jìn)行快速充電。
[0008]構(gòu)成快充環(huán)節(jié)4的兩個(gè)快充模塊41、42，互為冗余，當(dāng)一路并聯(lián)快充模塊出現(xiàn)故障需要檢修時(shí)，另外一路模塊能完全承擔(dān)快充任務(wù)，每個(gè)快充模塊中的三條斬波支路，有一路為冗余支路，當(dāng)三條支路中一條出現(xiàn)故障時(shí)，另外兩條支路可完全承當(dāng)快充任務(wù)。
[0009]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于，本發(fā)明提出了基于超級電容儲能型快速充電系統(tǒng)新型拓?fù)?，在保證電動車輛快速充電前提下，能顯著降低電力系統(tǒng)的充電配電容量，消除充電過程對電網(wǎng)的電能質(zhì)量擾動，在提高牽引供電可靠性、電能質(zhì)量的同時(shí)，還能降低牽引網(wǎng)建設(shè)成本，縮短建設(shè)周期。同時(shí)主電路采用模塊化結(jié)構(gòu)，具有可靠性高，冗余性好，可擴(kuò)展性強(qiáng)的特點(diǎn)。
【附圖說明】
[0010]圖1為本發(fā)明的主電路示意圖，其中，直流牽引網(wǎng)1、慢充環(huán)節(jié)2、緩沖儲能環(huán)節(jié)3、快充環(huán)節(jié)4、車載超級電容5、快充模塊41、42、車輛51、52。
【具體實(shí)施方式】
[0011]本發(fā)明包括直流牽引網(wǎng)1、慢充環(huán)節(jié)2、緩沖儲能環(huán)節(jié)3、快充環(huán)節(jié)4、車載超級電容5五部分;直流牽引網(wǎng)I的正負(fù)極饋線接至慢充環(huán)節(jié)2的輸入側(cè)，慢充環(huán)節(jié)2的輸出側(cè)與緩沖儲能環(huán)節(jié)3相連，緩沖儲能環(huán)節(jié)3的輸出連至快充環(huán)節(jié)4，快充環(huán)節(jié)4的輸出連至車載超級電容5，如圖1所示。
[0012]直流牽引網(wǎng)I的輸出側(cè)的正極母線上串聯(lián)一個(gè)二極管，確保牽引網(wǎng)充電功率只能流向充電負(fù)載的單向流動;慢充環(huán)節(jié)2由降壓斬波元件IGBT、續(xù)流二極管和慢充電感構(gòu)成，通過控制降壓斬波元件IGBT的通斷狀態(tài)，靈活控制對下級緩沖儲能環(huán)節(jié)3的充電電流，從而有效控制充電時(shí)間；緩沖儲能環(huán)節(jié)3由超級電容模組通過串并聯(lián)組合構(gòu)成，形成一定容量和耐壓的儲能系統(tǒng);快充環(huán)節(jié)(4)由兩個(gè)快充模塊41、42并聯(lián)構(gòu)成，每個(gè)快充模塊又由三條并聯(lián)斬波支路及三個(gè)充電電感構(gòu)成，每條斬波支路由IGBT和續(xù)流二極管構(gòu)成;車載超級電容
(5)是車載充電負(fù)荷，根據(jù)系統(tǒng)容量適應(yīng)性，既能滿足一列車輛充電，也能滿足兩列車輛51、52同時(shí)充電。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種超級電容儲能緩沖型快速充電裝置，其特征在于:包括，直流牽引網(wǎng)(I)、慢充環(huán)節(jié)(2)、緩沖儲能環(huán)節(jié)(3)、快充環(huán)節(jié)(4)、車載超級電容(5);直流牽引網(wǎng)(I)的正負(fù)極饋線接至慢充環(huán)節(jié)(2)的輸入側(cè)，慢充環(huán)節(jié)(2)的輸出側(cè)與緩沖儲能環(huán)節(jié)(3)相連，緩沖儲能環(huán)節(jié)(3)的輸出連至快充環(huán)節(jié)(4)，快充環(huán)節(jié)(4)的輸出連至車載超級電容(5)。2.按權(quán)利要求1所述的超級電容儲能緩沖型快速充電裝置，其特征在于，直流牽引網(wǎng)(I)的輸出側(cè)的正極母線上串聯(lián)一個(gè)二極管，確保牽引網(wǎng)充電功率只能流向充電負(fù)載的單向流動;慢充環(huán)節(jié)(2)由降壓斬波元件IGBT、續(xù)流二極管和慢充電感構(gòu)成，通過控制降壓斬波元件IGBT的通斷狀態(tài)，控制對下級緩沖儲能環(huán)節(jié)(3)的充電電流，從而有效控制充電時(shí)間；緩沖儲能環(huán)節(jié)(3)由超級電容模組通過串并聯(lián)組合構(gòu)成，形成一定容量和耐壓的儲能系統(tǒng);快充環(huán)節(jié)(4)由兩個(gè)快充模塊并聯(lián)構(gòu)成，每個(gè)快充模塊又由三條并聯(lián)斬波支路及三個(gè)充電電感構(gòu)成，每條斬波支路由IGBT和續(xù)流二極管構(gòu)成;車載超級電容(5)是車載充電負(fù)荷，根據(jù)系統(tǒng)容量適應(yīng)性，既能滿足一列車輛充電，也能滿足兩列車輛同時(shí)充電。3.按權(quán)利要求1所述的超級電容儲能緩沖型快速充電裝置，其特征在于，直流牽引網(wǎng)(I)通過慢充環(huán)節(jié)(2)對緩沖儲能環(huán)節(jié)(3)進(jìn)行緩慢充電；緩沖儲能環(huán)節(jié)(3)通過快充環(huán)節(jié)(4)對車載超級電容(5)進(jìn)行快速充電。4.按照權(quán)利要求1所述的超級電容儲能緩沖型快速充電裝置，其特征在于，構(gòu)成快充環(huán)節(jié)(4)的兩個(gè)快充模塊互為冗余，當(dāng)一路并聯(lián)快充模塊出現(xiàn)故障需要檢修時(shí)，另外一路模塊能完全承擔(dān)快充任務(wù)，每個(gè)快充模塊中的三條斬波支路，有一路為冗余支路，當(dāng)三條支路中一條出現(xiàn)故障時(shí)，另外兩條支路可完全承當(dāng)快充任務(wù)。
【專利摘要】一種超級電容儲能緩沖型快速充電裝置，屬于大功率電源技術(shù)領(lǐng)域。包括，直流牽引網(wǎng)(1)、慢充環(huán)節(jié)(2)、緩沖儲能環(huán)節(jié)(3)、快充環(huán)節(jié)(4)、車載超級電容(5)；直流牽引網(wǎng)(1)的正負(fù)極饋線接至慢充環(huán)節(jié)(2)的輸入側(cè)，慢充環(huán)節(jié)(2)的輸出側(cè)與緩沖儲能環(huán)節(jié)(3)相連，緩沖儲能環(huán)節(jié)(3)的輸出連至快充環(huán)節(jié)(4)，快充環(huán)節(jié)(4)的輸出連至車載超級電容(5)。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：在保證電動車輛快速充電前提下，能顯著降低電力系統(tǒng)的充電配電容量，消除充電過程對電網(wǎng)的電能質(zhì)量擾動，同時(shí)主電路采用模塊化結(jié)構(gòu)，具有可靠性高，冗余性好，可擴(kuò)展性強(qiáng)的特點(diǎn)。
【IPC分類】H02J7/00
【公開號】CN105529779
【申請?zhí)枴緾N201610065699
【發(fā)明人】尹忠東, 邢甲第, 趙允剛, 王帥, 徐廣軍, 李健
【申請人】中鐵電氣化局集團(tuán)有限公司, 中鐵電氣工業(yè)有限公司, 北京鐵電通聯(lián)環(huán)保科技有限公司
【公開日】2016年4月27日
【申請日】2016年1月29日