CN103532210A - 一种车载超级电容快速充电装置主电路 - Google Patents

一种车载超级电容快速充电装置主电路 Download PDF

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尹忠东
邢甲第
赵允刚
范永强
刘波峰
张冬冬
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Abstract

一种车载超级电容快速充电装置主电路，属于大功率电源技术领域。包括降压整流变压器（1）、快速充电模块（2）和充电负载（3）三部分。其中快速充电模块（2）由三组完全相同的模块单元构成。充电模块又由LCL滤波器（211）、高频整流器（212）、直流斩波器（213）和斩波电感（214）构成。优点在于：主电路采用模块化结构，具有可靠性高，充电容量大，冗余性好，可扩展性强。

Description

一种车载超级电容快速充电装置主电路
技术领域
本发明属于大功率电源技术领域，特别是提供了一种车载超级电容快速充电装置主电路。
背景技术
我国目前面临既要缓解城市交通的压力，又要保护环境，降低城市大气和噪音污染，因此大力发展城市轨道交通系统，成为必然趋势。以车载超级电容为动力的电动轨道交通车辆因其安全高效、节能环保的优势在城市轨道交通运输模式中十分明显。
采用超级电容作为车载动力源，具有功率密度大、充电时间快、使用寿命长、充放效率高、运行维护成本低等多项优势，加上可实现频繁再生制动，节能降耗效益显著，已成为轨道交通车辆的典型电源配置方案之一。
发明内容
本发明的目的在于提供一种车载超级电容快速充电装置主电路，用于城市轨道交通中超级电容供电的轨道车辆充电。主电路采用模块化结构，具有可靠性高，充电容量大，冗余性好，可扩展性强等。
本发明包括包括降压整流变压器1、快速充电模块2和充电负载3三部分，降压整流变压器1的变比为10kV/690V，原边接入10kV电网，从电网吸收充电功率，降压整流变压器1的副边输出接入快速充电模块2的输入端，快速充电模块2的输出接入充电负载3的输入端；其中，快速充电模块2由三组完全一样的模块单元21、22和23构成；模块单元又由LCL滤波器211、高频整流器212、直流斩波器213和斩波电感214构成。降压整流变压器1的输出同时接入LCL滤波器输入端。LCL滤波器三相对称，每相由两个滤波电感串接，中点接入滤波电容，构成T型结构。三个单相滤波支路的电容支路接为星形。LCL滤波器的输出端接入高频整流器212的输入端，高频整流器212输出的直流电输送给直流斩波器213，直流斩波器213输出连接到斩波电感214输入端，电感末端通过二极管输出。
本发明提出的一种车载超级电容快速充电装置主电路原理图如附图1所示，由三部分组成，分别是降压整流变压器1、快速充电模块2和充电负载3。其中快速充电模块2由三组完全一样的模块单元21、22和23构成。模块单元21又由LCL滤波器211、高频整流器212、直流斩波器213和斩波电感214构成。
降压整流变压器1的变比为10kV/690V，原边接入10kV电网，从电网吸收充电功率，降压整流变压器1的副边输出接入快速充电模块2的输入端，快速充电模块2的输出接入充电负载3的输入端。
快速充电模块2由三个结构完全一致的模块单元构成，降压整流变压器1的输出同时接入LCL滤波器输入端。LCL滤波器三相对称，每相由两个滤波电感串接，中点接入滤波电容，构成T型结构。三个单相滤波支路的电容支路接为星形。LCL滤波器的输出端接入高频整流器212的输入端，高频整流器212输出的直流电输送给直流斩波器213，直流斩波器213输出连接到斩波电感214输入端，电感末端通过二极管输出。
一种车载超级电容快速充电装置主电路的工作原理如下：
降压整流变压器1的变比为10kV/690V，原边接入10kV电网，将10kV电压变换为690V，送到快速充电模块2的输入端，快速充电模块含有三个一样的模块单元。模块单元的LCL滤波器采用T型接线，能用较小的电感和电容量有效滤除高频整流器注入电网的高次谐波，使注入电网谐波水平达到规定要求，并能显著减小装置滤波器体积和降低滤波支路损耗。LCL滤波器的输出端接入高频整流器的输入端，高频整流器通过电压、电流双闭环控制，在交流侧实现单位功率因数控制效果，直流侧稳定输出电压在1100V。高频整流器输出送至直流斩波器，直流斩波器和斩波电感配合通过移相控制，实现对负载的恒电流、恒功率和恒电压等各种工况充电模式的灵活调节。
本发明的优点在于：主电路采用模块化结构，具有可靠性高，充电容量大，冗余性好，可扩展性强。
附图说明
图1为本发明的一种主电路结构图。其中，降压整流变压器1、快速充电模块2、充电负载3。第一模块单元21、第二模块单元22、第三模块单元23、LCL滤波器211、高频整流器212、直流斩波器213、斩波电感214。
具体实施方式
本发明提出的一种车载超级电容快速充电装置主电路原理图如附图1所示，由三部分组成，分别是降压整流变压器1、快速充电模块2和充电负载3。其中快速充电模块2由三组完全一样的模块单元21、22和23构成。模块单元21又由LCL滤波器211、高频整流器212、直流斩波器213和斩波电感214构成。
降压整流变压器1的变比为10kV/690V，原边接入10kV电网，从电网吸收充电功率，降压整流变压器1的副边输出接入快速充电模块2的输入端，快速充电模块2的输出接入充电负载3的输入端。
快速充电模块2由三个结构完全一致的模块单元构成，降压整流变压器1的输出同时接入LCL滤波器输入端。LCL滤波器三相对称，每相由两个滤波电感串接，中点接入滤波电容，构成T型结构。三个单相滤波支路的电容支路接为星形。LCL滤波器的输出端接入高频整流器212的输入端，高频整流器212输出的直流电输送给直流斩波器213，直流斩波器213输出连接到斩波电感214输入端，电感末端通过二极管输出。

Claims (3)

1.一种车载超级电容快速充电装置主电路，其特征在于：包括降压整流变压器1、快速充电模块2和充电负载3三部分；降压整流变压器（1）的变比为10kV/690V，原边接入10kV电网，从电网吸收充电功率，降压整流变压器（1）的副边输出接入快速充电模块（2）的输入端，快速充电模块（2）的输出接入充电负载（3）的输入端；其中，快速充电模块（2）由三组完全相同的充电模块构成；充电模块又由LCL滤波器（211）、高频整流器（212）、直流斩波器（213）和斩波电感（214）构成，降压整流变压器（1）的输出同时接入LCL滤波器（211）输入端，LCL滤波器三相对称，每相由两个滤波电感串接，中点接入滤波电容，构成T型结构；三个单相滤波支路的电容支路接为星形，LCL滤波器（211）的输出端接入高频整流器（212）的输入端，高频整流器（212）输出的直流电输送给直流斩波器（213），直流斩波器（213）输出连接到斩波电感（214）输入端，电感末端通过二极管输出。
2.按照权利要求1所述的主电路，其特征在于：降压整流变压器（1）将10kV电压变换为690V，送到快速充电模块（2）的输入端。
3.按照权利要求1所述的主电路，其特征在于：快速充电模块（2）含有三个相同的模块单元；模块单元的LCL滤波器采用T型接线，能用较小的电感和电容量有效滤除高频整流器注入电网的高次谐波，使注入电网谐波水平达到规定要求；LCL滤波器的输出端接入高频整流器的输入端，高频整流器通过电压、电流双闭环控制，在交流侧实现单位功率因数控制效果，直流侧稳定输出电压在1100V；高频整流器输出送至直流斩波器，直流斩波器和斩波电感配合通过移相控制，实现对负载的恒电流、恒功率和恒电压各种工况充电模式的灵活调节。
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