[发明专利]基于电压变化率的超级电容储能装置控制系统

权利要求书

1.基于电压变化率的超级电容储能装置控制系统，其特征在于：

所述系统包括超级电容器组（1）、DC/DC变换器（2）、连接单元（3）和控制单元（4）；

超级电容器组（1）与DC/DC变换器（2）连接，DC/DC变换器（2）通过连接单元（3）接入牵引网，控制单元（4）与DC/DC变换器（2）和连接单元（3）连接；

所述超级电容器组（1）用于存储和释放机车再生能量；

所述DC/DC变换器（2）用于实现升压和降压；

所述连接单元（3）用于实现储能装置的投切与保护；

所述控制单元（4）用于控制DC/DC变换器（2）和连接单元（3）的开关状态，实现储能装置的充电、放电和空闲工作。

2.根据权利要求1所述的基于电压变化率的超级电容储能装置控制系统，其特征在于：

所述超级电容器组（1）由多个电容器串联再并联组成。

3.根据权利要求2所述的基于电压变化率的超级电容储能装置控制系统，其特征在于：

所述DC/DC变换器（2）包括Buck电路和Boost电路；

Buck电路用于直流/直流降压变换，实现机车再生制动时将再生能量存储到超级电容器组；

Boost电路用于直流/直流升压变换，实现列车牵引时将超级电容器组能量反馈给列车。

4.根据权利要求3所述的基于电压变化率的超级电容储能装置控制系统，其特征在于：

所述连接单元（3）包括直流断路器（5）和隔离开关（6）；

直流断路器（5）用于隔离电压和倒闸操作；

隔离开关（6）用于开断、保护线路。

5.根据权利要求4所述的基于电压变化率的超级电容储能装置控制系统，其特征在于：

控制单元（4）经数据采集、处理模块生成开关触发信号，用以控制 DC/DC变换器（2）和连接单元（3）的工作状态。

6.根据权利要求5所述的基于电压变化率的超级电容储能装置控制系统，其特征在于：

控制单元（4）对DC/DC变换器（2）的控制采用电压电流双闭环控制，外环为电压环，内环为电流环。

7.根据权利要求6所述的基于电压变化率的超级电容储能装置控制系统，其特征在于：

电压外环控制将直流母线实际电压与参考电压比较，进行PI调节，经电流动态限幅环节产生电流内环参考值。

8.根据权利要求7所述的基于电压变化率的超级电容储能装置控制系统，其特征在于：

电流内环控制将电流内环参考值与实际电流比较，经PI调节后进入PWM调制环节产生开关触发脉冲信号。

9.根据权利要求8所述的基于电压变化率的超级电容储能装置控制系统，其特征在于：

超级电容器组（1）充电时，当牵引网网压达到du/dt+u控制电压时，储能装置投入进行充电，当储能装置未达到最大功率时，储能装置进行恒压充电，当储能装置达到最大功率时，储能装置进行恒流充电，直至储能装置充电充满；

超级电容器组（1）放电时，当牵引网网压达到放电启动电压时，储能装置投入进行放电，当储能装置未达到最大功率时，储能装置进行恒压放电，当储能装置达到最大功率时，储能装置进行恒流放电，直至储能装置放电至最低电量为止。

10.根据权利要求9所述的基于电压变化率的超级电容储能装置控制系统，其特征在于：

控制单元（4）通过基于电压变化率投切策略和电压电流双闭环控制产生开关触发信号用以控制DC/DC变换器（2）和连接单元（3）的开断状态，来调节超级电容储能装置的运行状态。