[实用新型]纹波补偿电路和超级电容充放电装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及电气技术，尤其涉及一种纹波补偿电路和超级电容充放电装置。

背景技术

超级电容作为一种新型的储能器件，它具有储存能量大、快速充放电等优点，满足轨道机车车辆在无电区运行的要求，越来越多地应用在轨道机车车辆上。超级电容显著改善轨道机车车辆的动力性能，提高制动能量回收率，达到节约能源和提高经济效益的目的。

现有轨道机车车辆混合动力技术中，如图1所示，超级电容充放电装置（也称超级电容DC（直流）/DC斩波器）是能量转换的核心变流器，包括控制电路11、驱动电路12和主电路13。所述主电路13采用Buck-Boost（降压-升压）拓扑结构，所述驱动电路12向所述主电路13提供驱动脉冲，而所述控制电路11控制调整驱动脉冲的占空比。电能通过超级电容充放电装置可以在电网侧和超级电容之间双向传递。轨道机车车辆在有电网区域和车辆制动时，所述控制电路的控制端输入充电指令，超级电容充放电装置的降压斩波电路工作，为超级电容充电；当车辆运行在无电网区域时，所述控制电路的控制端输入供电指令，超级电容充放电装置的升压斩波电路工作，超级电容为机车车辆的牵引变流器提供电源，保证车辆在无电区平稳运行。

现有的超级电容充放电装置需要体积大、重量大的大容量直流滤波电容以在为超级电容充电时对电网输入侧输入的脉动电压进行滤波，这样造成超级电容充放电装置的体积大、结构笨重，在轨道机车车体上需要较大的空间尺寸；而如果在现有的超级电容充放电装置中取消该大容量直流滤波电容，则会在为超级电容充电过程中因为电网侧的输入电压的周期性脉动而造成超级电容两端很大的输出纹波电压。

实用新型内容

本实用新型提供一种纹波补偿电路和超级电容充放电装置，取消了电网侧直流滤波大容量电容，并在为超级电容充电过程中减小由电网侧输入的脉动电压引起的超级电容两端输出纹波电压。

本实用新型提供了一种纹波补偿电路，应用于连接于电网侧和超级电容之间的超级电容充放电装置，包括：

电网侧充电电压采样单元，用于在为超级电容充电时采样电网侧输入的实时电压；

充电电压比较单元，与所述电网侧充电电压采样单元连接，用于在为超级电容充电时比较该实时电压与预先设定的标准充电电压，得到充电电压校正信号；

第一超级电容电压补偿单元，与所述充电电压比较单元连接，用于在为超级电容充电时根据该充电电压校正信号调整超级电容两端的电压，当该充电电压校正信号指示该实时电压大于该标准充电电压时控制调小超级电容两端的电压，当该充电电压校正信号指示该实时电压小于该标准充电电压时控制调大超级电容两端的电压。

实施时，本实用新型所述的纹波补偿电路还包括：

超级电容充电电压采样单元，用于在为超级电容充电时采样超级电容两端的实时电压；

超级电容电压比较单元，与所述超级电容充电电压采样单元连接，用于在为超级电容充电时比较该实时电压与标准超级电容电压，得到超级电容电压校正信号；

第二超级电容电压补偿单元，与所述超级电容电压比较单元连接，用于在为超级电容充电时根据该超级电容电压校正信号调整超级电容两端的电压，当该超级电容电压校正信号指示该实时电压大于该标准超级电容电压时控制调小超级电容两端的电压，当该充电电压校正信号指示该实时电压小于该标准超级电容电压时控制调大超级电容两端的电压；

该标准超级电容电压为当电网侧输入标准充电电压时超级电容两端的电压。

实施时，本实用新型所述的纹波补偿电路还包括：

超级电容电压调整单元，分别与所述充电电压比较单元和所述超级电容电压比较单元连接，用于在为超级电容充电时根据所述充电电压校正信号和所述超级电容电压校正信号，将所述超级电容两端的电压调整为标准超级电容电压。

实施时，所述超级电容电压调整单元，还与所述超级电容充放电装置的驱动电路连接，进一步用于在为超级电容充电时根据所述充电电压校正信号、所述超级电容电压校正信号、所述电网侧输入的实时电压和所述超级电容两端的实时电压，控制调整所述驱动电路输出的驱动脉冲的占空比，以将该超级电容两端的电压调整为标准超级电容电压。

实施时，本实用新型所述的纹波补偿电路还包括：

电网侧放电电压采样单元，用于在超级电容向电网侧放电时采样电网侧的实时电压；

供电电压比较单元，与所述电网侧放电电压采样单元连接，用于在超级电容向电网侧放电时比较该电网侧的实时电压和预先设定的标准供电电压，得到供电电压校正信号；