[发明专利]基于燃料电池与超级电容的盾构电机车混合动力电源

摘要

本发明公开了一种基于燃料电池与超级电容的盾构电机车混合动力电源，包括1个燃料电池模块，k组设置有超级电容BMS的超级电容模组，以及BOOST变换器、双向DC/DC变换器、DC/AC逆变器、超级电容充电接口和内含CAN接口、PWM接口、信号采集模块的电机车运行控制器。本发明的有益效果在于：所述混合动力电源在盾构电机车启动、加速、爬坡和遇到行驶阻力较大时能够快速地提供大功率电流，提高盾构电机车的动力性与经济性；在制动时能够快速地回收牵引电机产生的瞬间大电流，实现再生制动能量吸收，在燃料电池的工作介质足够时电机车可持续运行。

主权项

1.一种基于燃料电池与超级电容的盾构电机车混合动力电源，包括1个燃料电池模块，k组设置有超级电容BMS的超级电容模组，以及BOOST变换器、双向DC/DC变换器、DC/AC逆变器、超级电容充电接口和内含CAN接口、PWM接口、信号采集模块的电机车运行控制器；其特征是：燃料电池模块的输出经BOOST变换器后连接到直流总线DC_BUS，提供盾构施工配套电机车正常行车所需的电能，其容量按电机车正常运行所需的电能来选择；k组超级电容模组并联后经双向DC/DC变换器连接到直流总线DC_BUS，用于盾构施工配套电机车的启动、加速、爬坡和持续大负荷运行工况下的能量补给，以及制动、下坡工况下的能量回收，其组数k按盾构施工配套电机车的启动能耗和实际运行工况选择；直流总线DC_BUS连接至用于在盾构机附近经充电桩为超级电容补充电能的超级电容充电接口、并经DC/AC逆变器连接盾构施工配套电机车牵引电机，电机车运行控制器内的CAN接口经CAN总线连接至燃料电池模块、k个超级电容BMS、超级电容充电接口；电机车运行控制器根据人机接口给定的运行指标要求，通过信号采集单元采集牵引电机的电流、转速信息，结合通过CAN总线获取燃料电池模块、超级电容模组的状态信息，经智能决策后由PWM接口输出控制信号到双向DC/DC变换器、BOOST变换器、DC/AC逆变器，以实现盾构施工配套电机车在不同运行工况下转换不同的动力工作模式。