[发明专利]一种矿车储能型再生制动能量回收结构及控制方法

说明书

本发明涉及能量吸收与回馈技术领域，公开了一种矿车储能型再生制动能量回收结构及控制方法，包括本发明公开了一种矿车储能型刹车能量回收与释放结构及控制方法。构造一种串联式储能型DC/DC变换器结构，将双向DC/DC变换器输出与储能单元串联在一起，通过调节双向DC/DC变换器输出，实现直流母线和储能单元之间的能量流动。它包括输入开关保险单元，主储能单元，双向DC/DC变换器1，辅助储能单元，双向DC/DC变换器2，控制单元，滤波电容C1、C2、滤波电感L1。直流母线正极（Ubus+）通过输入开关保险单元连接主储能单元正极，主储能单元负极连接双向DC/DC变换器1的A+极，双向DC/DC变换器1的A‑极接参考地。

技术领域

本发明涉及能量吸收与回馈技术领域，尤其涉及一种矿车储能型再生制动能量回收结构及控制方法。

背景技术

由于露天煤炭开采环境的特殊，需要大型矿车频繁的工作在上坡与下坡路段，其中，在下坡时会产生大量的势能，在刹车时也有很大的惯性能量消耗，目前这两部分能量均是以热能的形式在电阻栅上消耗，产生了大量的能量浪费。若能够采用能量回馈与储能相结合的技术将这些浪费的能量进行回收，并在大型矿车上坡或者起步时将能量进行回馈，将能够有效降低整车油耗，使能源能够循环运用。目前全国大约有上万台左右的大型矿车，还有数量更多的中小型矿车，其油量消耗巨大，温室气体排放也十分严重。

在车辆再生制动能量回收方法中，基于超级电容（或其他储能电池组）的储能型再生制动能量回收方式能够实现全功率范围内的制动能量吸收，且超级电容充电速度快，功率密度高，温度范围宽等优点，最能符合车辆制动时间短，制动功率大的特点，是目前车辆再生制动能量回收系统的重要研究方向。但在超级电容储能及释放过程当中，双向DC/DC变换器是必不可少的。当直流母线电压升高时，通过双向DC/DC变换器向超级电容充电，将直流母线能量传递给超级电容。当直流母线电压降低时，通过双向DC/DC变换器再将超级电容能量输出到直流母线上。再此过程当中，双向DC/DC变换器承担着所有的功率调节。

发动机带动发电机发出交流电后，进行整流，形成直流母线。由直流母线给车辆行走及其他控制的电机提供电能。加储能环节时，常规技术处理方式为图2 所示。直流母线经DC/DC变换器后，将其能量传递给储能模组，DC/DC变换器所承担的变换功率是直流母线转移的所有功率（P1=U1*I1），DC/DC变换器一般采用BUCK/BOOST升降压电路结构。由于直流母线电压较高（1500V），所以DC/DC变换器变换功率很大。实际应用当中，DC/DC变换器开关频率只能在2kHz左右，体积庞大，价格高。提出新的储能模组能量回收结构，降低DC/DC变换器功率，提高开关频率，提高系统总体效率，是矿用卡车刹车能量回收与释放关键技术之一。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种矿车储能型再生制动能量回收结构及控制方法。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种矿车储能型再生制动能量回收结构及控制方法，包括输入开关保险单元，主储能电单元，双向DC/DC变换器1，辅助储能单元，双向DC/DC变换器2，控制单元，滤波电容C1、C2、电感L1；

所述的输入开关保险单元起过流保护及开关隔离作用。主储能单元和辅助储能单元，可由超级电容或锂电池组成。双向DC/DC变换器1和双向DC/DC变换器2为非隔离结构BUCK/BOOST结构。控制单元实现对双向DC/DC变换器1和双向DC/DC变换器2的控制，采用PWM控制。

优选的，直流母线正极（Ubus+）通过输入开关保险单元连接主储能单元正极，主储能单元负极连接双向DC/DC变换器1的A+极，双向DC/DC变换器1的A-极接参考地。

优选的，滤波电容C2并联到双向DC/DC变换器1的A+极和A-极两端。

优选的，双向DC/DC变换器1的B+极接辅助储能单元正极，双向DC/DC变换器1的B-极和辅助储能单元负极接参考地；