[发明专利]用于磁悬浮电磁推进系统的能量管理与控制系统

说明书

本发明提供了一种用于磁悬浮电磁推进系统的能量管理与控制系统，该系统包括超级电容器储能装置、锂电池储能装置、能量转换装置以及能量管理与控制装置，锂电池储能装置通过能量转换装置与超级电容器储能装置连接，能量管理与控制装置用于根据磁悬浮电磁推进系统的运行工况和超级电容器储能装置的荷电状态SOC以通过能量转换装置分别确定超级电容器储能装置和锂电池储能装置的工作状态以及超级电容器储能装置和锂电池储能装置的功率分配。应用本发明的技术方案，以解决现有技术中能量管理与控制技术无法适用于磁悬浮电磁推进系统，以使得磁悬浮电磁推进达到功率和能量效率最佳的技术问题。

技术领域

本发明涉及飞行器、超高速磁悬浮列车磁悬浮电磁推进控制技术领域，尤其涉及一种用于磁悬浮电磁推进系统的能量管理与控制系统。

背景技术

飞行器、超高速磁悬浮列车磁悬浮电磁推进发射所需的瞬时功率和能量高，需要多台储能装置、变流器等分系统级联。目前适合磁悬浮电磁推进发射的储能形式主要有超级电容器储能、锂电池储能、飞轮储能等。超级电容器功率密度高而能量密度低；锂电池能量密度高而功率密度低飞轮储能功率密度和能量密度均较高，但由于体积庞大且需要复杂的双向大功率变换器而较少采用。为同时满足高功率和高能量需求，储能装置采用功率密度高的超级电容器与能量密度高的锂电池相结合的复合电源形式。如何对超级电容器与锂电池相结合的复合电源进行能量管理与控制，使其满足飞行器、超高速磁悬浮列车磁悬浮电磁推进需求是亟需解决的关键技术之一。

由于磁悬浮电磁推进发射是一种新型的发射技术，其涉及的能量管理与控制技术等目前国内外均未见成熟的研究报道。目前能量管理与控制技术已在纯电动汽车复合电源系统和微电网储能系统等领域有所应用，然而，由于纯电动汽车复合电源系统和微电网储能系统等领域中的工作模式与磁悬浮电磁推进存在较大不同，因此现有技术中的能量管理与控制技术无法适用于磁悬浮电磁推进系统，以使得磁悬浮电磁推进达到功率和能量效率最佳。

发明内容

本发明提供了一种用于磁悬浮电磁推进系统的能量管理与控制系统，能够解决现有技术中能量管理与控制技术无法适用于磁悬浮电磁推进系统，以使得磁悬浮电磁推进达到功率和能量效率最佳的技术问题。

本发明提供了一种用于磁悬浮电磁推进系统的能量管理与控制系统，能量管理与控制系统包括超级电容器储能装置、锂电池储能装置、能量转换装置以及能量管理与控制装置，锂电池储能装置通过能量转换装置与超级电容器储能装置连接，能量管理与控制装置分别与超级电容器储能装置、锂电池储能装置以及能量转换装置连接，能量管理与控制装置用于根据磁悬浮电磁推进系统的运行工况和超级电容器储能装置的荷电状态SOC以通过能量转换装置分别确定超级电容器储能装置和锂电池储能装置的工作状态以及超级电容器储能装置和锂电池储能装置的功率分配。

进一步地，当磁悬浮电磁推进系统的运行工况处于加速工况时，能量管理与控制装置通过能量转换装置控制超级电容器储能装置和锂电池储能装置均处于放电模式；当磁悬浮电磁推进系统的运行工况处于匀速工况时，能量管理与控制装置通过能量转换装置控制超级电容器储能装置和锂电池储能装置均处于放电模式或者仅锂电池储能装置处于放电模式；当磁悬浮电磁推进系统的运行工况处于正常制动工况时，能量管理与控制装置通过能量转换装置控制超级电容器储能装置和锂电池储能装置均处于充电模式或者仅超级电容器储能装置处于充电模式；当磁悬浮电磁推进系统的运行工况处于紧急制动工况时，能量管理与控制装置通过能量转换装置控制超级电容器储能装置和锂电池储能装置均处于静置模式；当磁悬浮电磁推进系统的运行工况处于停止工况时，能量管理与控制装置根据超级电容器储能装置和锂电池储能装置的总能量判断是否使超级电容器储能装置和锂电池储能装置处于充电模式。

进一步地，能量管理与控制系统采用超级电容器储能装置的端电压U_Cap来表征超级电容器储能装置的荷电状态SOC。