CN103545901B - 一种有轨电车大功率充电设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种有轨电车大功率充电设备，包括整流变压器（1）、充电装置柜（2）、输出隔离柜（3）、主控制系统（4）和车辆位置监测装置（5），整流变压器、充电装置柜和输出隔离柜依次电连接。整流变压器把从高压供电网输入的交流电压变换为适用于充电装置柜的输入电压；充电装置柜用于从由整流变压器输入的输入电压产生车载超级电容储能装置所需的充电电流或功率；输出隔离柜用于把充电装置柜产生的充电电流或充电功率输出至有轨电车以及实现有轨电车上下行充电切换；主控制系统分别与整流变压器、充电装置柜、输出隔离柜和车辆位置监测装置信号连接和通讯连接。该充电设备能根据超级电容储能装置运行状态自动调节以实现快速安全充电。

Description

一种有轨电车大功率充电设备

技术领域

本发明涉及一种基于新型超级电容的有轨电车大功率充电设备。

背景技术

随着城市轨道交通及新型储能器件超级电容技术的发展，以超级电容储能有轨汽车为代表的新一代节能与环保有轨电车是城市轨道交通发展的必然趋势已经成为普遍共识。充电设备为有轨电车的超级电容储能装置提供能量补给，是新型有轨电车的重要基础支撑系统。大功率充电技术的发展对有轨电车的发展具有决定性的影响。

有轨电车使用电力驱动属于绿色交通，现有有轨电车主要采取架空线网提供电力，但是供电的架空线网在一些特定的环境对景观带来影响、在线路规划时受到制约。新型的超级电容有轨电车采取无架空线网供电方案，通过车载超级储能装置为有轨电车提供能量；在有轨电车线路上各车站设置充电设备，利用有轨电车停站乘客上下车时间，通过充电设备为车载超级电容储能装置提供快速充电，因此需要充电功率大、充电时间短的有轨电车大功率充电设备。

发明内容

本发明的目的是，提供一种基于新型超级电容的有轨电车大功率充电设备，采用可控整流及DC/DC变换技术、通过恒流、恒功等充电模式为新型超级电容有轨电车提供快速充电，提供能量补给。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种基于新型超级电容的有轨电车大功率充电设备，该有轨电车大功率充电设备包括：整流变压器、充电装置柜、输出隔离柜、主控制系统及车辆位置监测装置，所述整流变压器、充电装置柜和输出隔离柜依次电连接，其中，整流变压器用于把从高压供电网输入的交流电压变换为适用于充电装置柜的输入电压；充电装置柜用于从整流变压器输入的输入电压产生有轨电车车载超级电容储能装置所需要的充电电流或充电功率；输出隔离柜用于把充电装置柜产生的充电电流或充电功率输出至有轨电车以及实现有轨电车上、下行充电切换；所述主控制系统分别与整流变压器、充电装置柜、输出隔离柜和车辆位置监测装置信号连接和通讯连接，用于控制充电设备的启动、停止和根据由车辆位置监测装置提供的车辆位置信号来控制充电设备对有轨电车充电的启动和停止。该充电设备的主控制系统根据采集到的车载超级电容储能装置的状态信息，自动调整相适应的充电电流或充电功率。

在本发明中，整流变压器的初级绕组接高压公用电网，该变压器的次级绕组有N组三相交流输出绕组，每组绕组的三相交流输出至相应的充电装置柜内整流充电单元为整流充电单元提供交流电源。

优选地，充电装置柜包括N组整流充电功率单元，这些整流充电功率单元并联连接并且与输出隔离柜连接，其中，N≥1，每个整流充电功率单元由保护电路、功率电路和控制系统组成。

优选地，整流充电功率单元的功率电路包括依次电连接的预充电及输入开关、三相全桥PWM整流器、中间级三相交错关联DC/DC电路和后级三相交错并联DC/DC电路。

优选地，三相全桥PWM整流器用于把从整流变压器输入的电压通过PWM整流控制而产生适合于中间级三相交错并联DC/DC电路的输入电压，该中间级三相交错并联DC/DC电路用于把从三相全桥PWM整流器产生的输出电压变换成后级三相交错并联DC/DC电路所需的输入电压，该后级三相交错并联DC/DC电路用于通过恒流或恒功控制来输出车载超级电容储能装置所需的充电电流或充电功率，其中，中间级三相交错并联DC/DC电路用于控制输出合适的充电电压，后级三相交错并联DC/DC电路用于控制输出所需的充电电流或充电功率。

优选地，输出隔离柜包括两路输出隔离电路，每路均采用电子开关与电动机械开关结合的方式，实现快速充电输出及有轨电车上、下行充电切换，其中，每路输出隔离电路由电子开关与电动机械开关、继电保护电路和车载超级电容运行状态检测电路连接组成，各路输出隔离电路之间设置电气互锁，每路输出隔离电路把充电装置柜产生的充电电流或充电功率输出至充电接触网为有轨电车车载超级电容提供充电能量补给。

优选地，主控制系统包括可编程逻辑控制器PLC和主控板，PLC与主控板通讯连接，其中，主控板用于采集车载超级电容储能装置状态信息及车辆位置监测装置信息并进行逻辑判定计算、然后经由PLC向输出隔离柜发送开通与关断开关信号以便向有轨电车上的车载超级电容储能装置进行充电。

优选地，充电设备设有人机交互界面、远程监控系统和车载无线发送模块；其中，PLC与人机交互界面、远程监控系统、车载无线发送模块、整流充电功率单元的控制系统通讯连接，PLC向人机交互界面、远程监控系统发送充电设备反馈的状态信息和从其接收充电设备的控制指令、参数，PLC向车载无线发送模块发送充电设备的运行状态信息，PLC向整流充电功率单元的控制系统发送控制指令、参数和接收其反馈的状态信息，同时还接收整流变压器的故障状态反馈。

优选地，主控制系统的PLC采用西门子S7-300系列，人机交互界面采用工业控制计算机，可实时动态地监测显示充电设备的运行状态和运行参数以及显示各种故障类型、故障发生时间并且对故障进行存盘记忆和打印记录。

优选地，充电设备和有轨电车分别配有彼此通讯的无线通讯装置，用于将充电设备的状态信息发送到上一站即将离站有轨电车的无线通讯装置接收显示端上，以使车上操作人员能随时掌握下一个站台的充电设备的状态信息。

优选地，车辆位置监测装置设计为车轮位置监测装置，用于监测有轨电车进站、停站、离站的位置及运行速度、方向有关信息，为充电设备提供执行充电功能的信号，该车轮位置监测装置包括车轮传感器、IMC评估板和采集计算系统，其中，IMC评估板安装于充电设备的主控制系统内，车轮传感器安装于车站钢轨上、通过电缆与IMC评估板连接，以及，车轮传感器发送信号至IMC评估板，IMC评估板为车轮传感器供电并进行波形的转换和为计算系统提供包括系统脉冲、方向脉冲和轮轴计数在内的信息，计算系统根据接收到的脉冲信息进行计算处理，以确定车辆的位置。

优选地，远程监控系统通过工业以太网系统或串口通讯接口与车站综合自动化网络联网。

本发明的有益效果是，本发明的充电设备具有为有轨电车车载超级电容储能装置进行快速、安全、自动充满电的能力，能根据车辆位置检测装置实现移动充电的能力；能根据采集检测到的有轨电车车载超级电容运行状态来动态调节充电电流或电压参数，执行相应的动作，完成充电过程。

本发明可使实现有轨电车在固定充电车站或车场进行充电，充电系统的位置和规模可任意选择，满足有轨电车快速充电，推动有轨电车的普及。本发明的充电设备不仅能用在全新的无架空线有轨电车系统上，也能用于对老式架空电线有轨电车进行改造。

本发明的充电设备在输入侧具有高功率因数、低谐波能力，在输出侧具有输出充电电压和电流可调、稳压稳流精度高的能力；充电模式具有多种模式可选，能根据车载超级电容储能装置的运行状态自动调节以最优充电参数实现快速、安全充电。

附图说明

以下结合附图借助实施例对本发明进行详细说明。附图中：

图1是根据本发明的基于新型超级电容的有轨电车大功率充电设备的结构示意图；

图2是根据本发明的充电设备的充电装置柜的结构示意图；

图3是根据本发明的充电设备的整流充电功率单元的结构示意图；

图4是根据本发明的充电设备的整流充电功率单元功率电路的结构示意图；

图5是根据本发明的充电设备的整流充电功率单元功率电路的电路原理示意图；

图6是根据本发明的充电设备的输出隔离柜的结构示意图；

图7是根据本发明的充电设备的整流充电功率单元的控制系统的结构示意图；

图8是根据本发明的充电设备的充电装置柜的主控制系统的结构示意图；

图9是根据本发明的充电设备的有轨电车位置监测装置的结构、测速示意图；

图10是根据本发明的充电设备的监控系统的结构示意图。

具体实施方式

图1示出根据本发明的基于新型超级电容的有轨电车大功率充电设备的结构示意图。如图1所示，根据本发明的充电设备包括整流变压器1、充电装置柜2、输出隔离柜3、主控制系统4及车辆位置监测装置5；其中，所述整流变压器1、充电装置柜2和输出隔离柜3依次电连接，其中，整流变压器1用于把从高压供电网输入的交流电压变换为适用于充电装置柜2的输入电压；充电装置柜2用于从整流变压器1输入的输入电压产生有轨电车车载超级电容储能装置所需要的充电电流或充电功率；输出隔离柜3用于把充电装置柜2产生的充电电流或充电功率输出至有轨电车以及实现有轨电车上、下行充电切换；所述主控制系统4分别与整流变压器1、充电装置柜2、输出隔离柜3和车辆位置监测装置5信号连接和通讯连接，用于控制充电设备的启动、停止和根据由车辆位置监测装置提供的车辆位置信号来控制充电设备对有轨电车充电的启动和停止。其中，该充电装置柜2产生的充电电流或充电功率通过输出隔离柜3输出至充电接触网为有轨电车充电。在本发明中，整流变压器1与高压交流电网连接，提供或输出例如690V的交流电。

图2示出根据本发明的充电设备的充电装置柜的结构示意图。图3示出根据本发明的充电设备的整流充电功率单元的结构示意图。如图2和图3所示，充电装置柜2包括N组整流充电功率单元21、22、……、2N，这些整流充电功率单元并联连接并且与输出隔离柜3连接，其中，N≥1，每个整流充电功率单元21、22、……、2N由保护电路211、功率电路212和控制系统213组成。其中，保护电路211用于对输入电压、电流，直流母线电压、电流，中间级输出电压，后级输出电压、电流进行采样测量，通过控制系统213进行综合判定是否超出保护限值，以保护功率电路。控制系统213用于采集整流充电功率单元的各模拟量，实现数据处理和核心控制算法，包括三相全桥PWM整流器电压外环、电流内环双闭环控制控制、中间级交错DC/DC电压环控制、后级电流内环、功率外环等控制算法及SVPWM或SPWM调制算法等控制处理，生成PWM驱动脉冲、外设控制及故障综合处理逻辑判定。

图4示出根据本发明的充电设备的整流充电功率单元功率电路的结构示意图。如图4所示，本发明所述的整流充电功率单元功率电路212包括依次电连接的预充电及输入开关电路2121、三相全桥PWM整流电路2122、中间级三相交错关联DC/DC电路2123和后级三相交错并联DC/DC电路2124。预充电及输入开关电路采用电阻限流抑制上电时的电流冲击保护整流开关器件。输入侧采用三相全桥PWM整流器，可实现高功率因数和低谐波，采用两级级联N相交错DC/DC电路，可实现低纹波输出充电电流和充电电压。三相全桥PWM整流器2122用于把从整流变压器1输入的电压通过PWM整流控制而产生适合于中间级三相交错并联DC/DC电路的输入电压，该中间级三相交错并联DC/DC电路用于把从三相全桥PWM整流器产生的输出电压变换成后级三相交错并联DC/DC电路所需的输入电压，该后级三相交错并联DC/DC电路通过恒流或恒功控制来输出车载超级电容储能装置所需的充电电流或充电功率，其中，中间级三相交错并联DC/DC电路用于控制输出所需的可变的充电电压，后级三相交错并联DC/DC电路用于控制输出所需的充电电流或充电功率。

图5示出根据本发明的充电设备的整流充电功率单元功率电路的电路原理示意图。如图5所示，输入690VAC/50Hz电压波动范围±10％，经过断路器、快速熔断器、接触器、预充电电路后，送至三相全桥PWM整流电路，经中间级三相交错并联DC/DC电路输出直流电，送至后级三相交错并联DC/DC电路，然后输出充电所需电流和电压。整流充电功率单元具有输入过压、输入欠压、输入过流、输出过流、输出过压、IGBT故障等故障检测、快速保护功能等。由主控制系统提供AC220V交流电压为整流充电功率单元控制系统内开关电源使用，再由开关电源输出为各个控制板提供电源。电压和电流的采集采用霍尔传感器。在本发明中整流充电功率单元放置一个独立的机柜中。在本发明中，整流充电功率单元的功率电路由预充电及输入开关电路、三相全桥PWM整流电路、中间级三相交错并联DC/DC电路、后级三相交错并联DC/DC电路依次连接组成，其中，预充电及输入开关电路采用预充电电阻、预充电接触器与主接触器相互切换，三相全桥PWM整流电路、中间级三相交错并联DC/DC电路、后级三相交错并联DC/DC电路均采用电力电子可控型开关器件(如IGBT、IGCT等)。

如图6所示，输出隔离柜3包括两路输出隔离电路，采用电子开关SCR1、SCR2与电动机械开关K1、K2结合的方式，相互之间设有电气互锁，实现快速充电输出及有轨电车上、下行充电切换，其中，输出隔离电路由电子开关SCR1、SCR2与电动机械开关K1、K2、继电保护电路和车载超级电容运行状态检测电路(未示出)连接组成。各路输出隔离电路之间设置电气互锁；电气互锁采用多重互锁以确保上、下行不能同时充电，其中，电动机械开关通过在合闸回路上串接对方的常闭接点实现互锁，同时两个电动机械开关合闸接触器之间加装互锁机构；电子开关互锁通过控制硬件电路互锁光纤驱动信号，当其中有一路有光时，另一路被拉低锁定是无光。每路输出隔离电路把充电装置柜产生的充电电流或充电功率输出至充电接触网为有轨电车车载超级电容提供充电能量补给。

图7示出根据本发明的充电设备的整流充电功率单元的控制系统的结构示意图。如图7所示，整流充电功率单元控制系统213是由DSP2131、FPGA2132、PWM驱动脉冲2133、故障状态反馈2134、精密电阻网络2135组成；该控制系统通过DSP的485总线与主控制系统4的PLC连接。整流充电功率单元控制系统通过精密电阻网络及DSP内部AD采样实现对充电装置模拟量的采样，DSP与FPGA之间通过地址总线、数据总线和控制信号线进行链接。DSP主要实现数据处理，核心控制算法，包括三相全桥PWM整流器电压外环、电流内环双闭环控制控制、中间级交错DC/DC电压环控制、后级电流内环、功率外环等控制算法及SVPWM或SPWM调制算法等控制处理，FPGA主要实现PWM驱动脉冲生成、外设控制、故障综合处理逻辑判定。

图8示出根据本发明的充电设备的充电装置柜的主控制系统的结构示意图。如图8所示，主控制系统4包括可编程逻辑控制器PLC41和主控板42，PLC41与主控板42通讯连接，其中，主控板42用于采集车载超级电容储能装置状态信息及车辆位置监测装置信息并进行逻辑判定计算、然后经由PLC41向输出隔离柜3发送开通与关断开关信号以便向有轨电车上的车载超级电容储能装置进行充电。充电设备设有人机交互界面43、远程监控系统6和车载无线发送模块7；其中，PLC41与人机交互界面43、远程监控系统6、车载无线发送模块7、整流充电功率单元的控制系统213通讯连接，PLC向人机交互界面、远程监控系统发送充电设备反馈的状态信息和从其接收充电设备的控制指令、参数，PLC向车载无线发送模块发送充电设备的运行状态信息，PLC向整流充电功率单元的控制系统发送控制指令、参数和接收其反馈的状态信息，同时还接收整流变压器1的故障状态反馈。其中，远程监控系统6安装于车站调度监控室，充电设备主控系统的PLC通过光纤以太网与远程监控系统连接，车载无线发送模块7安装于充电设备主控系统内，充电设备主控系统的PLC通过以太网与车载无线发送模块连接，车载无线发送模块接收端安装于有轨电车上。主控制系统4的PLC41采用西门子S7-300系列，人机交互界面43采用工业控制计算机，可实时动态地监测显示充电设备的运行状态和运行参数以及显示各种故障类型、故障发生时间并且对故障进行存盘记忆和打印记录。充电设备和有轨电车分别配有彼此通讯的无线通讯装置，用于将充电设备的状态信息发送到上一站即将离站有轨电车的无线通讯装置接收显示端上，以使车上操作人员能随时掌握下一个站台的充电设备的状态信息。

本发明的充电装置柜是基于新型超级电容充电设备的核心，由整流变压器提供例如690V的交流电源，经过快速保护、预充电电路后，送至三相全桥PWM整流器整流出所需直流电压，经中间级三相交错关联DC/DC电路输出所需直流电压，送至后级三相交错并联DC/DC电路输出所需充电电压和电流；由整流充电功率单元控制系统调节输出充电电流或输出充电功率，使功率电路能够根据车载储能超级电容的需求来输出不同的充电电流或充电功率；整流充电功率单元控制系统能自动根据采集到的车载超级电容的信息来决定使用合适的充电参数和充电模式，也可接收主控制系统传来的充电参数和充电模式，根据电压、电流信息对整流充电输出的充电电压和电流进行相应的调整处理，并调整功率电路的输出充电特性，使功率电路能够根据不同超级电容当前储能状态的需求输出不同的充电功率或电流为超级电容充电。

本发明的主控制系统是以可编程逻辑控制器PLC为核心，通过485总线与各整流充电功率单元控制系统、主控板通讯连接，通过MPI通讯接口与人机交互界面通讯连接，通过以太网模块与远程监控系统和车载无线发送模块通讯，通过I/O接口与整流变压器、充电装置柜和输出隔离柜连接，协调控制和保护与之相连接的设备。

图9示出根据本发明的充电设备的有轨电车位置监测装置的结构、测速示意图。如图9所示，本发明的车辆位置监测装置设计为车轮位置监测装置，用于监测有轨电车进站、停站、离站的位置及运行速度、方向有关信息，为充电设备提供执行充电功能的信号，该车轮位置监测装置包括车轮传感器51、IMC评估板52及采集计算系统(未示出)，其中，IMC评估板52安装于充电设备主控系统内，车轮传感器51安装于车站钢轨61上，通过电缆与IMC评估控制板52连接。车轮传感器发送信号至IMC评估板，IMC评估板为车轮传感器供电并进行波形的转换，为计算系统提供系统脉冲、方向脉冲，轮轴计数等信息，计算系统根据接收到的脉冲信息进行计算处理，以确定车辆的位置。车轮传感器51包括三个传感器511、512和513，通过第一传感器511判定有轨电车进站及进站速度，以确定有轨电车是否进行移动充电；通过第二传感器512判定有轨电车停车，以便进行静态充电；通过第三传感器513表示判定有轨电车离站，以便切除充电设备与供电网的连接。在本发明中，传感器的安装距离根据实际情况进行调整。图9所示的是有轨电车上行线车轮传感器的位置说明。对于车辆下行线，车轮传感器是安装于钢轨62上，与上述相同。

车辆位置监测装置用于监测上、下行有轨电车的位置、运行速度及方向等，其中，监测到上、下行有轨电车同时进站，先执行上行有轨电车充电功能，完成充电且离站后，切换至下行有轨电车充电；下行有轨电车正在充电过程中时，上行有轨电车进站，需等下行充电完成且离站后，再执行上行有轨电车充电。当车辆位置监测装置监测到有轨电车进站时同时判定运行速度小于可执行移动充电功能时向主控制系统中的PLC发送可进行移动充电的信号，当监测到有轨电车停站同时判定运行速度近似等于零时向主控制系统中的PLC发送可进行静止充电的信号，当监测到有轨电车离站同时判定运行速度大于规定的速度时向主控制系统中的PLC发送可切除与接触网63连接的信号，根据该信号主控制系统中的PLC向输出隔离柜发送开通关断电子开关信号对车载超级电容储能装置进行移动充电、静止充电、切除与接触网连接。

图10示出根据本发明的充电设备监控系统的结构示意图。如图10所示，本发明的充电设备监控系统包括远程监控中心、N个充电设备本地监控。整个监控系统包括本地监控和远程监控两部分，远程监控中心与各充电设备采用光纤以太网连接进行通讯，远程监控系统6通过工业以太网系统或串口通讯接口与车站综合自动化网络联网；本地充电设备、整流变流装置和输出隔离柜接入以太网与本地监控进行通讯；本地监控系统可以通过光纤以太网与多个上级监控系统进行通信，实现分级和远程监控。这种结构使系统具备较强的可伸缩性，可以满足充电设施规模不断扩容的要求；每个充电设备可以通过无线通讯方式将本站的充电数据和信息提前发送给进站车辆。

在本发明中，整流变压器直接从高压电网取电经后送至充电装置柜；充电装置柜接收整流变压器提供的交流电，经过快速熔断器保护电路、预充电及输入开关电路后，经三相全桥PWM整流器控制稳定地输出直流电，送至中间级三相交错并联DC/DC电路、滤波成稳定的低纹波可变充电电压，再经后级三相交错并联DC/DC电路后输出低纹波直流充电电流或充电功率；整流充电功率单元控制系统能自动根据采集到的车载超级电容的信息来决定使用合适的充电参数和充电模式，也可接收主控制系统传来的充电参数和充电模式，根据电压、电流信息对整流充电输出充电电压和电流进行相应的调整处理，并调整功率电路的输出充电特性，使功率电路能够根据不同超级电容当前储能状态的需求而输出不同的充电功率或电流来为车载超级电容充电；主控制系统PLC将整流充电功率单元控制系统传来的状态信息汇总判定，根据不同级别保护值判定来保护整流充电功率单元；整流充电功率单元控制系统具有自动调节及保护功能，在故障时可自动切除退出运行；人机交互监控界面与主控制系统PLC连接，提供信息显示、参数设定、手动控制功能；主控制系统PLC同时配合以太网通讯接口可与远程监控系统连接，提供信息显示、手动控制功能；主控制系统配合无线发送接口，可把充电设备的状态信息，传送至有轨电车车载接收口进行信息显示。

Claims (12)

1.一种基于超级电容的有轨电车大功率充电设备，包括：整流变压器(1)、充电装置柜(2)、输出隔离柜(3)、主控制系统(4)和车辆位置监测装置(5),所述整流变压器(1)、充电装置柜(2)和输出隔离柜(3)依次电连接，其中，整流变压器(1)用于把从高压供电网输入的交流电压变换为适用于充电装置柜(2)的输入电压；充电装置柜(2)用于从整流变压器(1)输入的输入电压产生有轨电车车载超级电容储能装置所需要的充电电流或充电功率；输出隔离柜(3)用于把充电装置柜(2)产生的充电电流或充电功率输出至有轨电车以及实现有轨电车上、下行充电切换；所述主控制系统(4)分别与整流变压器(1)、充电装置柜(2)、输出隔离柜(3)、车辆位置监测装置(5)信号连接和通讯连接，用于控制充电设备的启动、停止和根据由车辆位置监测装置提供的车辆位置信号来控制充电设备对有轨电车充电的启动和停止。

2.按照权利要求1所述的充电设备，其特征在于，充电装置柜(2)包括N组整流充电功率单元(21、22、……、2N)，这些整流充电功率单元并联连接并且与输出隔离柜(3)连接，其中，N≥1，每个整流充电功率单元(21、22、……、2N)由保护电路(211)、功率电路(212)和控制系统(213)组成。

3.按照权利要求2所述充电设备，其特征在于，所述整流充电功率单元(21、22、……、2N)的功率电路(212)包括依次电连接的预充电及输入开关电路(2121)、三相全桥PWM整流器(2122)、中间级三相交错并联DC/DC电路(2123)和后级三相交错并联DC/DC电路(2124)。

4.按照权利要求3所述的充电设备，其特征在于，三相全桥PWM整流器(2122)用于把从整流变压器(1)输入的电压通过PWM整流控制而产生适合于中间级三相交错并联DC/DC电路的输入电压，该中间级三相交错并联DC/DC电路用于把从三相全桥PWM整流器产生的输出电压变换成后级三相交错并联DC/DC电路所需的输入电压，该后级三相交错并联DC/DC电路通过恒流或恒功控制来输出车载超级电容储能装置所需的充电电流或充电功率，其中，中间级三相交错并联DC/DC电路用于控制输出所需的可变的充电电压，后级三相交错并联DC/DC电路用于控制输出所需的充电电流或充电功率。

5.按照权利要求1所述的充电设备，其特征在于，输出隔离柜(3)包括两路输出隔离电路，每路均采用电子开关与电动机械开关结合的方式，实现快速充电输出及有轨电车上、下行充电切换，其中，每路输出隔离电路由电子开关(SCR1、SCR2)与电动机械开关(K1、K2)、继电保护电路和车载超级电容运行状态检测电路连接组成，各路输出隔离电路之间设置电气互锁，每路输出隔离电路把充电装置柜产生的充电电流或充电功率输出至充电接触网为有轨电车车载超级电容提供充电能量补给。

6.按照权利要求2所述的充电设备，其特征在于，主控制系统(4)包括可编程逻辑控制器PLC(41)和主控板(42)，PLC(41)与主控板(42)通讯连接，其中，主控板(42)用于采集车载超级电容储能装置状态信息及车辆位置监测装置信息并进行逻辑判定计算、然后经由PLC(41)向输出隔离柜(3)发送开通与关断开关信号以便向有轨电车上的车载超级电容储能装置进行充电。

7.按照权利要求6所述的充电设备，其特征在于，充电设备设有人机交互界面(43)、远程监控系统(6)和车载无线发送模块(7)；其中，PLC(41)与人机交互界面(43)、远程监控系统(6)、车载无线发送模块(7)、整流充电功率单元的控制系统(213)通讯连接，PLC(41)向人机交互界面(43)、远程监控系统(6)发送充电设备反馈的状态信息和从其接收充电设备的控制指令、参数，PLC(41)向车载无线发送模块(7)发送充电设备的运行状态信息，PLC(41)向整流充电功率单元的控制系统(213)发送控制指令、参数和接收其反馈的状态信息，同时还接收整流变压器(1)的故障状态反馈。

8.按照权利要求7所述的充电设备，其特征在于，主控制系统(4)的PLC(41)采用西门子S7-300系列，人机交互界面(43)采用工业控制计算机，可实时动态地监测显示充电设备的运行状态和运行参数以及显示各种故障类型、故障发生时间并且对故障进行存盘记忆和打印记录。

9.按照权利要求7所述的充电设备，其特征在于，充电设备和有轨电车分别配有彼此通讯的无线通讯装置，用于将充电设备的状态信息发送到上一站即将离站有轨电车的无线通讯装置接收显示端上，以使车上操作人员能随时掌握下一个站台的充电设备的状态信息。

10.按照权利要求1或7所述的充电设备，其特征在于，车辆位置监测装置(5)设计为车轮位置监测装置，用于监测有轨电车进站、停站、离站的位置及运行速度、方向有关信息，为充电设备提供执行充电功能的信号，该车轮位置监测装置包括车轮传感器(51)、IMC评估板(52)和采集计算系统，其中，IMC评估板(52)安装于充电设备的主控制系统(4)内，车轮传感器(51)通过夹具安装于车站钢轨(61、62)上、通过电缆与IMC评估板(52)连接，以及，车轮传感器(51)发送信号至IMC评估板(52)，IMC评估板(52)为车轮传感器(51)供电并进行波形的转换和为计算系统提供包括系统脉冲、方向脉冲和轮轴计数在内的信息，计算系统根据接收到的脉冲信息进行计算处理，以确定车辆的位置。

11.按照权利要求10所述的充电设备，其特征在于，所述车轮传感器(51)包括三个传感器(511、512、513)，其中，通过第一传感器(511)判定有轨电车进站及进站速度，以确定有轨电车是否进行移动充电；通过第二传感器(512)判定有轨电车停车，以便进行静态充电；通过第三传感器(513)表示判定有轨电车离站，以便切除充电设备与接触网(63)的连接。

12.按照权利要求7所述的充电设备，其特征在于，远程监控系统(6)通过工业以太网系统或串口通讯接口与车站综合自动化网络联网。