CN110165762B - 一种城市轨道交通地面超级电容储能装置 - Google Patents

一种城市轨道交通地面超级电容储能装置 Download PDF

Info

Publication number
CN110165762B
CN110165762B CN201810195648.7A CN201810195648A CN110165762B CN 110165762 B CN110165762 B CN 110165762B CN 201810195648 A CN201810195648 A CN 201810195648A CN 110165762 B CN110165762 B CN 110165762B
Authority
CN
China
Prior art keywords
resistor
super capacitor
energy storage
storage device
voltage
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201810195648.7A
Other languages
English (en)
Other versions
CN110165762A (zh
Inventor
王晓侃
董海荣
王琼
于宾
潘娜
饶晓慧
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Henan Mechanical and Electrical Vocational College
Original Assignee
Henan Mechanical and Electrical Vocational College
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Henan Mechanical and Electrical Vocational College filed Critical Henan Mechanical and Electrical Vocational College
Priority to CN201810195648.7A priority Critical patent/CN110165762B/zh
Publication of CN110165762A publication Critical patent/CN110165762A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN110165762B publication Critical patent/CN110165762B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/34—Parallel operation in networks using both storage and other dc sources, e.g. providing buffering
    • H02J7/345—Parallel operation in networks using both storage and other dc sources, e.g. providing buffering using capacitors as storage or buffering devices

Abstract

本发明公开了一种城市轨道交通地面超级电容储能装置,包括超级电容储能装置本体、双向功率流统一控制器，在超级电容储能装置本体上设有超级电容器组、变压器、电网、驱动单元、电压均衡电路、双向功率流统一控制器、电压控制器、电流控制器、PWM模块，电容储能装置本体城市轨道交通的典型特点是站间距短，发车密度大，车辆频繁牵引、制动，且牵引和制动能量呈脉冲型，将储能系统应用于城市轨道交通，本发明的城市轨道交通地面式超级电容储能装置和城市轨道交通特性相符合，既可以解决城市轨道交通中存在的网压波动大、再生失效的问题，又能充分发挥储能器件的性能，超级电容储能特性与城市轨道交通典型工况有着良好的匹配性。

Description

一种城市轨道交通地面超级电容储能装置
技术领域
本发明涉及电容储能技术领域，具体为一种城市轨道交通地面超级电容储能装置。
背景技术
城市轨道交通是城市公共交通体系中的重要组成部分，具有运量大、安全舒适、方便快捷等优点，常见的种类主要包括地铁、轻轨、有轨电车等。地铁作为城市轨道交通的典型代表，具有广泛的应用空间。
目前，我国的地铁采用牵引供电的方式为车辆供能，而地铁系统本身的特点是站间距短、车辆运行密度大、整个运行过程中频繁启动和制动。
地铁车辆的制动通常釆用再生制动为主，空气制动(摩擦制动)为辅的电空联合制动方式。所谓再生制动，就是车辆在制动时，电机工作在发电机状态，产生的电能返回电网，供邻近处于牵引状态的列车使用；在制动的过程中，车辆能够产生的电能十分可观，一般来说制动能量能达到牵引能量的，如果能将这部分能量加以合理的利用，将对能量的节约产生很好的正面效果。但是由于地铁牵引整流器通常采用二级管不控整流的方式，制动能量除了一部分被牵引工况的邻车吸收之外，大部分剩余能量无法释放而造成牵引网压抬升，达到上限值后，发生再生失效。
发明内容
本发明的目的在于提供一种既可以解决城市轨道交通中存在的网压波动大、再生失效的问题，又能充分发挥储能器件的性能，超级电容储能特性与城市轨道交通典型工况有着良好的匹配性的一种城市轨道交通地面超级电容储能装置，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种城市轨道交通地面超级电容储能装置,包括超级电容储能装置本体、双向功率流统一控制器，所述超级电容储能装置本体上设有超级电容器组，所述超级电容器组的右端设有双向DC变换器，所述双向DC变换器的右端连接端之间并联第一电容，所述第一电容的一端设有第一带阻尼二极管，所述第一带阻尼二极管的另一端与第二带阻尼二极管的一端连接，所述双向DC变换器与第二带阻尼二极管之间的节点与驱动单元连接，所述驱动单元的另一端设有电压均衡电路，所述电压均衡电路的另一端设有双向功率流统一控制器，所述第一带阻尼二极管、第二带阻尼二极管之间的节点与电感的一端连接，所述电感的另一端与变压器连接，所述变压器的另一侧两接线端与电网连接。
优选的，所述双向功率流统一控制器上设有电压控制器、电流控制器、PWM模块，所述电压控制器、电流控制器、PWM模块相互串联。
优选的，所述超级电容器组的电容密度为1-10Wh/Kg，单体电容电压为1-3V，超级电容单体包括集流器、电极、电解液和隔离层，电解液中设有隔离层。
优选的，所述双向DC-DC变换器中设有放电电阻、隔离开关、断路器、直流斩波电感二、滤波电感。
优选的，所述超级电容储能装置本体上的电极采用多孔活性炭电极。
优选的，所述电压均衡电路上设有第一电阻，所述第一电阻的一端与第二电阻的一端连接，所述第二电阻的另一端与第三电阻的一端连接，所述第一电阻、第二电阻之间的节点与第二电容的一端连接，所述第二电阻与第三电阻之间的节点与第一三极管的基极连接，所述第一三极管的集电极与第五电阻的一端连接，所述第一电阻的一端与第四电阻连接，所述第四电阻的另一端与导线连接，所述第一三极管的发射极与电源连接，所述第二电容的一端与二极管的正极连接，所述二极管的负极与导线连接，所述第四电阻与第五电阻之间的节点与第六电阻的一端连接，第六电阻的另一端与第七电阻的一端连接，所述第六电阻、第七电阻之间的节点与第八电阻连接，所述第七电阻的另一端与第二三极管的基极连接，所述第二三极管的发射极与第九电阻的一端连接，所述第二三极管的集电极与电源连接。
优选的，一种城市轨道交通地面超级电容储能装置的储能方法包括以下步骤：
A、变压器与电网连接，变压器将电能进行基降压处理；
B、经过变压器降压后的电压输送至第一电容，第一电容将电压进行转换；
C、双向功率流统一控制器对电流、电压进行稳定的控制；
D、经过电容转换后的电压输送至过双向DC变换器进行转换，双向DC变换器对超级电容器组进行充电。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明的城市轨道交通地 面式超级电容储能装置和城市轨道交通特性相符合，既可以解决城市轨道交通中存在的网压波动大、再生失效的问题，又能充分发挥储能器件的性能，超级电容储能特性与城市轨道交通典型工况有着良好的匹配性。
附图说明
图1为本发明超级电容储能装置本体结构示意图；
图2为本发明双向功率流统一控制器结构示意图；
图3为本发明电压均衡电路示意图。
图中：1、超级电容储能装置本体；2、超级电容器组；3、双向DC变换器；4、第一电容；5、第一带阻尼二极管；6、第二带阻尼二极管；7、电感；8、变压器；9、电网；10、驱动单元；11、电压均衡电路；12、双向功率流统一控制器；13、电压控制器；14、电流控制器；15、PWM模块；16、第一电阻；17、第二电阻；18、第三电阻；19、第一三极管；20、二极管；21、第二电容；22、第四电阻；23、第五电阻；24、第六电阻；25、第七电阻；26、第八电阻；27、第二三极管；28、第九电阻。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1,本发明提供一种技术方案：一种城市轨道交通地面超级电容储能装置,包括超级电容储能装置本体1、双向功率流统一控制器12，超级电容储能装置本体1上设有超级电容器组2，超级电容器组2的电容密度为1-10Wh/Kg，单体电容电压为1-3V，超级电容单体包括集流器、电极、电解液和隔离层，电解液中设有隔离层，超级电容储能装置本体1上的电极采用多孔活性炭电极，超级电容器组2的右端设有双向DC变换器3，双向DC-DC变换器3中设有放电电阻、隔离开关、断路器、直流斩波电感二、滤波电感，双向DC变换器3的右端连接端之间并联第一电容4，第一电容4的一端设有第一带阻尼二极管5，第一带阻尼二极管5的另一端与第二带阻尼二极管6的一端连接，双向DC变换器3与第二带阻尼二极管6之间的节点与驱动单元10连接，驱动单元10的另一端设有电压均衡电路11，电压均衡电路11的另一端设有双向功率流统一控制器12，第一带阻尼二极管5、第二带阻尼二极管6之间的节点与电感7的一端连接，电感7的另一端与变压器8连接，变压器8的另一侧两接线端与电网9连接。
请参阅图2，双向功率流统一控制器12上设有电压控制器13、电流控制器14、PWM模块15，电压控制器13、电流控制器14、PWM模块15相互串联。
请参阅图3，电压均衡电路11上设有第一电阻16，第一电阻16的一端与第二电阻17的一端连接，第二电阻17的另一端与第三电阻18的一端连接，第一电阻16、第二电阻17之间的节点与第二电容21的一端连接，第二电阻17与第三电阻18之间的节点与第一三极管19的基极连接，第一三极管19的集电极与第五电阻23的一端连接，第一电阻16的一端与第四电阻22连接，第四电阻22的另一端与导线连接，第一三极管19的发射极与电源连接，第二电容21的一端与二极管20的正极连接，二极管20的负极与导线连接，第四电阻22与第五电阻23之间的节点与第六电阻24的一端连接，第六电阻24的另一端与第七电阻25的一端连接，第六电阻24、第七电阻25之间的节点与第八电阻26连接，第七电阻25的另一端与第二三极管27的基极连接，第二三极管27的发射极与第九电阻28的一端连接，第二三极管27的集电极与电源连接。
一种城市轨道交通地面超级电容储能装置的储能方法包括以下步骤：
A、变压器8与电网9连接，变压器8将电能进行基降压处理；
B、经过变压器降压后的电压输送至第一电容4，第一电容4将电压进行转换；
C、双向功率流统一控制器12对电流、电压进行稳定的控制；
D、经过电容转换后的电压输送至过双向DC变换器3进行转换，双向DC变换器3对超级电容器2组进行充电。
本发明的城市轨道交通地 面式超级电容储能装置和城市轨道交通特性相符合，既可以解决城市轨道交通中存在的网压波动大、再生失效的问题，又能充分发挥储能器件的性能，超级电容储能特性与城市轨道交通典型工况有着良好的匹配性。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (6)

1.一种城市轨道交通地面超级电容储能装置,包括超级电容储能装置本体(1)、双向功率流统一控制器(12)，其特征在于：所述超级电容储能装置本体(1)上设有超级电容器组(2)，所述超级电容器组(2)的右端设有双向DC变换器(3)，所述双向DC变换器(3)的右端连接端之间并联第一电容(4)，所述第一电容(4)的一端设有第一带阻尼二极管(5)，所述第一带阻尼二极管(5)的另一端与第二带阻尼二极管(6)的一端连接，所述双向DC变换器(3)与第二带阻尼二极管(6)之间的节点与驱动单元(10)连接，所述驱动单元(10)的另一端设有电压均衡电路(11)，所述电压均衡电路(11)的另一端设有双向功率流统一控制器(12)，所述第一带阻尼二极管(5)、第二带阻尼二极管(6)之间的节点与电感(7)的一端连接，所述电感(7)的另一端与变压器(8)连接，所述变压器(8)的另一侧两接线端与电网(9)连接；
所述电压均衡电路(11)上设有第一电阻(16)，所述第一电阻(16)的一端与第二电阻(17)的一端连接，所述第二电阻(17)的另一端与第三电阻(18)的一端连接，所述第一电阻(16)、第二电阻(17)之间的节点与第二电容(21)的一端连接，所述第二电阻(17)与第三电阻(18)之间的节点与第一三极管(19)的基极连接，所述第一三极管(19)的集电极与第五电阻(23)的一端连接，所述第一电阻(16)的一端与第四电阻(22)连接，所述第四电阻(22)的另一端与导线连接，所述第一三极管(19)的发射极与电源连接，所述第二电容(21)的一端与二极管(20)的正极连接，所述二极管(20)的负极与导线连接，所述第四电阻(22)与第五电阻(23)之间的节点与第六电阻(24)的一端连接，第六电阻(24)的另一端与第七电阻(25)的一端连接，所述第六电阻(24)、第七电阻(25)之间的节点与第八电阻(26)连接，所述第七电阻(25)的另一端与第二三极管(27)的基极连接，所述第二三极管(27)的发射极与第九电阻(28)的一端连接，所述第二三极管(27)的集电极与电源连接。
2.根据权利要求1所述的一种城市轨道交通地面超级电容储能装置，其特征在于：所述双向功率流统一控制器(12)上设有电压控制器(13)、电流控制器(14)、PWM模块(15)，所述电压控制器(13)、电流控制器(14)、PWM模块(15)相互串联。
3.根据权利要求1所述的一种城市轨道交通地面超级电容储能装置，其特征在于：所述超级电容器组(2)的电容密度为1-10Wh/Kg，单体电容电压为1-3V，超级电容单体包括集流器、电极、电解液和隔离层，电解液中设有隔离层。
4.根据权利要求1所述的一种城市轨道交通地面超级电容储能装置，其特征在于：所述双向DC-DC变换器(3)中设有放电电阻、隔离开关、断路器、直流斩波电感二、滤波电感。
5.根据权利要求1所述的一种城市轨道交通地面超级电容储能装置，其特征在于：所述超级电容储能装置本体(1)上的电极采用多孔活性炭电极。
6.实现权利要求1所述的一种城市轨道交通地面超级电容储能装置的储能方法，其特征在于：其储能方法包括以下步骤：
A、变压器(8)与电网(9)连接，变压器(8)将电能进行基降压处理；
B、经过变压器降压后的电压输送至第一电容(4)，第一电容(4)将电压进行转换；
C、双向功率流统一控制器(12)对电流、电压进行稳定的控制；
D、经过电容转换后的电压输送至过双向DC变换器(3)进行转换，双向DC变换器(3)对超级电容器(2)组进行充电。
CN201810195648.7A 2018-03-09 2018-03-09 一种城市轨道交通地面超级电容储能装置 Active CN110165762B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810195648.7A CN110165762B (zh) 2018-03-09 2018-03-09 一种城市轨道交通地面超级电容储能装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810195648.7A CN110165762B (zh) 2018-03-09 2018-03-09 一种城市轨道交通地面超级电容储能装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN110165762A CN110165762A (zh) 2019-08-23
CN110165762B true CN110165762B (zh) 2023-07-18

Family

ID=67635762

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201810195648.7A Active CN110165762B (zh) 2018-03-09 2018-03-09 一种城市轨道交通地面超级电容储能装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110165762B (zh)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101997418A (zh) * 2009-08-25 2011-03-30 赵琳博 一种llc型串并联谐振变换器
CN102358191A (zh) * 2011-08-05 2012-02-22 惠州市标顶空压技术有限公司 新型城市轨道交通再生电能回收系统
US20130215535A1 (en) * 2012-02-16 2013-08-22 Alstom Transport Sa Energy storage subsystem for vehicles, comprising at least one supercapacitor module, energy storage system comprising such a subsystem and rail vehicle comprising such a system
CN206023341U (zh) * 2017-01-22 2017-03-15 昌吉市科达电器制造有限公司 城市轨道交通地面式超级电容储能装置
CN107681879A (zh) * 2017-11-01 2018-02-09 成都塞普奇科技有限公司 一种基于放大滤波式电压调整电路的软启动稳流电路

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101997418A (zh) * 2009-08-25 2011-03-30 赵琳博 一种llc型串并联谐振变换器
CN102358191A (zh) * 2011-08-05 2012-02-22 惠州市标顶空压技术有限公司 新型城市轨道交通再生电能回收系统
US20130215535A1 (en) * 2012-02-16 2013-08-22 Alstom Transport Sa Energy storage subsystem for vehicles, comprising at least one supercapacitor module, energy storage system comprising such a subsystem and rail vehicle comprising such a system
CN206023341U (zh) * 2017-01-22 2017-03-15 昌吉市科达电器制造有限公司 城市轨道交通地面式超级电容储能装置
CN107681879A (zh) * 2017-11-01 2018-02-09 成都塞普奇科技有限公司 一种基于放大滤波式电压调整电路的软启动稳流电路

Also Published As

Publication number Publication date
CN110165762A (zh) 2019-08-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103350647B (zh) 一种接触网和储能装置混合供电的动车组牵引系统
WO2019184488A1 (zh) 城市轨道交通再生制动能量回收装置的配置方法及系统
CN107565826A (zh) 共整流变压器中压型再生制动能量回馈装置及其控制方法
CN107499190B (zh) 高速动车组动力牵引和再生制动的能量储放电系统
CN205509628U (zh) 一种轨道交通超级电容储能系统
CN107910937A (zh) 一种基于铁路试验线牵引变电所再生制动地面吸收装置的控制装置及方法
CN108312889B (zh) 用于地铁车辆的大功率高效率的双向充电机
CN103904736B (zh) 电压均衡型超级电容储能装置
CN205468595U (zh) 集成储能装置充放电控制的轨道车辆牵引逆变系统
CN102983634A (zh) 车辆再生制动能量电容-逆变吸收方法
CN109353367B (zh) 基于飞轮储能和电阻制动的再生能量回收系统及控制方法
CN203675030U (zh) 一种交流伺服驱动系统
CN104821610A (zh) 基于双超级电容器模组的三级式高可靠性再生能量控制方法及装置
CN206465785U (zh) 一种基于新型储能装置的车载式轨道交通制动能量回馈系统
CN110071517A (zh) 一种基于单片机的电梯能量回馈电路及装置
CN110061626A (zh) 一种带高压直流母线的充电站
CN110165762B (zh) 一种城市轨道交通地面超级电容储能装置
CN203301376U (zh) 车载直流转换总成
Lianfu et al. Research on the integrated braking energy recovery strategy based on super-capacitor energy storage
CN209600281U (zh) 应用于电动汽车的再生制动能量混合吸收装置
CN103151806A (zh) 一种牵引供电系统及方法
CN206023341U (zh) 城市轨道交通地面式超级电容储能装置
CN109256764A (zh) 一种适用于中压直流牵引供电的车载网侧变流器
CN104201786B (zh) 基于串联双向变换器的储能系统及其控制方法
CN210007403U (zh) 一种基于单片机的电梯能量回馈电路及装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant