[发明专利]一种大功率储能电源自动充放电装置及方法

说明书

本发明提供了一种大功率储能电源自动充放电装置，包括：直流控制单元，其输入侧与直流电网连接并且其输出侧与充放电变流器连接，用于向充放电变流器提供稳定的直流电压；充放电变流器，包括构成DC/DC变换单元的多个双向斩波支路，用于向所述大功率储能电源进行充放电操作；电抗器单元，与所述充放电变流器连接，用于保证所述自动充放电装置的充电功率，减小直流电压波动；以及电阻单元，其与所述电抗器单元和所述大功率储能电源连接，用于通过调节阻值来设置所述大功率储能电源的放电电流。

技术领域

本发明涉及一种大功率储能电源自动充放电装置及方法。

背景技术

大功率储能电源设备，例如超级电容具有功率密度大的特点，可实现大电流快速充放电，这可以满足城轨列车制动功率大、启动制动频繁的需要，因此超级电容储能装置已经开始应用在城轨供电系统领域，用于地铁、轻轨列车再生制动能量存储、释放，以实现电能的二次利用及稳定直流母线电压的目的。

目前由于超级电容储能装置在地铁上的应用较少，有关超级电容储能装置试验平台的方法也相对较少。现有的再生制动试验系统主要包括：

王俭朴的《城市轨道车辆储能再生制动试验系统研究》主要研究了车辆储能再生制动试验系统，其使用交流电机作为负载，通过逆变器将滞留电能转换为交流，输入交流电机。两台交流电机及逆变器够成对托系统，交流电机在控制电路和牵引逆变器的共同作用下实现牵引工况、再生制动工况和电阻制动工况之间的转换。

尹维恒的《一种超级电容储能装置试验平台及试验方法》研究了包含陪试变流器和超级电容装置的试验平台，通过变流器实现电能在电网与超级电容之间的双向流动。此平台对电压纹波及电流精度控制比较粗糙，难以达到工业应用标准。

发明内容

鉴于以上问题，本发明提出了一种新型的大功率储能电源自动充放电装置，该装置主要应用于DC1500V电源系统，可实现超级电容装置自动循环充放电，用于超级电容装置的充放电性能检测、寿命试验等，其仅通过一套DC/DC变流装置即能实现充电、放电功能，无需增设陪试设备，成本投入少。该装置配置上位机及DCU控制单元，可根据不同超级电容的参数对充放电曲线进行在线编辑。同时，该装置配置电抗器柜和阻值可调放电电阻柜，通过电抗器可以实现直流电压纹波系数、电流精度的有效控制；通过自动调节电阻柜阻值，可实现超级电容不同等级放电电流的设置。该装置充放电工况切换、放电电流等级切换通过控制单元自动实现。

根据本发明的一方面，提供了一种大功率储能电源自动充放电装置，包括：

直流控制单元，其输入侧与直流电网连接并且其输出侧与充放电变流器连接，用于向充放电变流器提供稳定的直流电压；

充放电变流器，包括构成DC/DC变换单元的多个双向斩波支路，用于向所述大功率储能电源进行充放电操作；

电抗器单元，与所述充放电变流器连接，用于保证所述自动充放电装置的充电功率，减小直流电压波动；以及

电阻单元，其与所述电抗器单元和所述大功率储能电源连接，用于通过调节阻值来设置所述大功率储能电源的放电电流。

根据实施例，所述直流控制单元包括：

第一隔离开关QS1，与所述直流电网连接；

第二隔离开关QS2，与所述充放电变流器连接；以及

滤波电抗器单元VD1、R2、L1，与所述第一隔离开关和所述第二隔离开关连接，用于向所述充放电变流器提供稳定的直流电压。

根据实施例，所述充放电变流器包括并联连接的第一至第三双向斩波支路，其中每个双向斩波支路均包括：

串联后与所述第二隔离开关并联的两个绝缘栅双极晶体管（IGBT），用作快速开关；以及