[发明专利]基于电压变化率的超级电容储能装置控制系统

说明书

本发明涉及一种基于电压变化率的超级电容储能装置控制系统，超级电容器组与DC/DC变换器连接，DC/DC变换器通过连接单元接入牵引网，控制单元与DC/DC变换器和连接单元连接；超级电容器组用于存储和释放机车再生能量；DC/DC变换器用于实现升压和降压；连接单元用于实现储能装置的投切与保护；控制单元用于控制DC/DC变换器和连接单元的开关状态，实现储能装置的充电、放电和空闲工作。本发明的技术方案采用电压变化率投切控制策略，能降低超级电容储能装置的充电频率，尽量多的使相邻列车吸收，超级电容储能装置尽可能多的时间处于低储能状态，可降低额定容量，并且因降低投切频率而提高超级电容储能装置寿命。

技术领域

本发明属于城市轨道交通电气技术领域，具体涉及一种基于电压变化率的超级电容储能装置控制系统。

背景技术

城市轨道交通车辆的制动方式一般采用电制动(再生制动)与空气制动(磨擦制动)相结合的模式，运行中以电制动为主，空气制动为辅。一般情况下，当处于再生制动状况的列车回馈出去的电能完全被其他车辆和本车的用电设备所吸收时，吸收装置不投入工作。然而，由于线路的行车密度等多种因素，列车的再生制动能量并不一定能被完全吸收，此时巨大的能量得不到释放，将会使供电网的电压急剧上升。因此，就需要通过再生制动能量吸收装置吸收这部分制动能量。使直流电压保持在某一设定范围内。

超级电容储能装置从牵引网吸收多余的再生能量，并向牵引网释放电能给牵引列车供电，能量只在牵引网内循环，超级电容储能装置节能效果好，不对交流系统产生影响，避免逆变回馈方案的谐波及有功发送电网的影响可稳定牵引网网压及钢轨电位。

常规的再生能量利用装置投切的方法是达到某个电压值时进行装置的投切，这种方案简单，但是对电压的稳定比较困难。如果把投切电压设置的比较高，系统电压可能控制不住，导致列车机械制动。如果把投切电压设置的比较低，可能被相邻列车吸收的再生能量被再生能量利用装置吸收，这导致装置投切特别频繁，减短装置寿命，增加装置损耗。而采用电压变化率投切控制策略，能降低充电频率，尽量多的使相邻列车吸收，超级电容储能装置尽可能多的时间处于低储能状态，可降低额定容量，并且因降低投切频率而提高超级电容储能装置寿命。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于电压变化率的超级电容储能装置控制系统，解决现有超级电容直接电压控制策略导致装置投切特别频繁，减短装置寿命，增加装置损耗的问题。

本发明所采用的技术方案为：

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、DC/DC变换器、连接单元和控制单元；

超级电容器组与DC/DC变换器连接，DC/DC变换器通过连接单元接入牵引网，控制单元与DC/DC变换器和连接单元连接；

所述超级电容器组用于存储和释放机车再生能量；

所述DC/DC变换器用于实现升压和降压；

所述连接单元用于实现储能装置的投切与保护；

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

所述超级电容器组由多个电容器串联再并联组成。

所述DC/DC变换器包括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。

所述连接单元包括直流断路器和隔离开关；

直流断路器用于隔离电压和倒闸操作；

隔离开关用于开断、保护线路。

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