[发明专利]一种电容充电装置及其控制方法

说明书

本发明公开了一种电容充电装置及其控制方法，该装置包括：三相整流电路模块、升降压斩波电路模块、输出转换电路模块。所述输出转换电路模块配置成：在两个电容组充电时，输出转换电路模块使得两个电容组形成并联连接，并将升降压斩波电路模块输出的充电电压同时提供给两个电容组，以使两个电容组同时充电；在两个电容组放电时，输出转换电路模块不再将升降压斩波电路模块输出的充电电压提供给两个电容组，并使得两个电容组形成串联连接，以利用两个电容组上的电压之和为负载供电。本发明、降低了充电装置的功率器件开关的损耗，缩小了输入输出电压的转换比从而提高了电源转换效率、降低了充电装置中升降压斩波电路模块的功率器件开关管的电压等级。

技术领域

本发明属于电容充放电技术领域，尤其涉及一种电容充电装置及其控制方法。

背景技术

轨道工程机车主要用于铁路维护，一般采用内燃+电力牵引的双动力系统。一方面，轨道工程机车需要具备很高的机动灵活作业性能；另一方面，当轨道工程机车处于山洞、隧道等无电区进行检修作业，因内燃柴油机工作会排出大量烟雾而无法长时间工作时，电力牵引动力系统需要为机车提供一定时间的清洁、环保的动力。

随着超级电容器技术的飞速发展和日渐成熟，超级电容器越来越广泛地应用于国内外工程机车上，超级电容器一般设置在机车的牵引变流器中间直流环节。一方面，超级电容器可以回收机车制动时的回馈能量；另一方面，超级电容器还可以在库内或电网供电时进行充电。在超级电容器充满电后，当机车处于无电区或不起动内燃柴油机时，可为工程机车牵引和辅助供电系统提供电能。这有利于工程机车的机动灵活作业，提高了机车的环保和节能两大性能指标。

超级电容器的充电离不开充电装置，目前的超级电容充电装置主要采用先升压后降压的斩波方式对电容器中串联的电容组进行充电。此种方式中的升/降压斩波电路相互独立，方便控制；但是在升压斩波电路和降压斩波电路中分别存在一个电抗器，即安装了两个电抗器，这无疑增加了充电装置的成本。另外，升/降压斩波电路同时工作，这也增加了功率器件开关管的开关损耗，降低了电源转换效率。

由于轨道工程机车的中间直流环节电压比较高，通常额定电压的等级为直流1800V。因此在现有的充电装置中，升/降压斩波电路中的功率器件开关管需要采用电压等级更高的功率器件开关管(例如3300V)进行电压的处理。电压等级越高的功率器件开关管的开关频率越低，损耗越大，进而导致充电装置开关频率低，电抗器体积变大、重量变重，而且充电装置工作时电磁噪音大。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种能够对为机车供电的超级电容充电的电容充电装置及其控制方法，以解决现有技术中电容充电装置升降压斩波电路中分别设置有电抗器导致成本高、功率器件开关管损耗大、电源转换效率低的问题，以及升/降压斩波电路中采用电压等级较高的功率器件开关管从而导致充电装置的开关频率低、损耗大、电抗器体积大、系统工作时电磁噪声大的问题。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种电容充电装置，包括：

三相整流电路模块，其用于将三相交流电压转换成直流电压；

升降压斩波电路模块，其输入端电连接所述三相整流电路的输出端，用于将所述三相整流电路输出的直流电压通过升压或降压的处理转换成电容充电所需的充电电压；

输出转换电路模块，其输入端电连接所述升降压斩波电路模块的输出端，其输出端电连接两个电容组；

其中所述输出转换电路模块配置成：

在所述两个电容组充电时，所述输出转换电路模块使得所述两个电容组形成并联连接，并将所述升降压斩波电路模块输出的充电电压同时提供给所述两个电容组，以使所述两个电容组同时充电；