RU201443U1

RU201443U1 - CHARGER-DISCHARGE DEVICE OF SUPER-CAPACITOR STORAGE FOR URBAN ELECTRIC TRANSPORT

Info

Publication number: RU201443U1
Application number: RU2020126614U
Authority: RU
Inventors: Владимир Анатольевич Шаряков; Борис Лазарьевич Сыркин
Original assignee: Акционерное общество Научно-производственное предприятие "ЭПРО" (АО НПП "ЭПРО")
Priority date: 2020-08-06
Filing date: 2020-08-06
Publication date: 2020-12-15

Abstract

Полезная модель относится к области электротехники, а именно к устройствам управления и регулирования тяговых электроприводов транспортных средств с частыми циклическими режимами движения и в частности к устройствам использования рекуперативной энергии торможения. Технический результат заявленной полезной модели заключается в увеличении мощности заряда бортового накопителя электроэнергии транспортного средства при одновременном снижении токовой нагрузки на подключаемый внешний источник электроэнергии, который обеспечивается за счет того, что зарядно-разрядное устройство содержит накопитель 1, фильтровый реактор 2, силовые диоды 3 и 23, транзисторные ключи 4, 19, 20 с обратным диодом каждый, комплект измерительных датчиков 12, 13, 14 тока и датчиков 15, 16, 17, 18 напряжения, блок управления 5 и один варистор 22, силовой диод 3 анодом подключен через датчик 12 тока к плюсовому зажиму источника питания, а катодом к коллектору вспомогательного транзистора 4, который эмиттером подключен к катоду диода 23; к общему узлу диода 3 и ключа 4 подключен коллектор ключа 19, эмиттером соединенный с коллектором ключа 20, эмиттер которого и анод диода 23 подключены к минусовой шине устройства, которая соединена с минусовым зажимом источника питания и с минусовым выходом устройства; между общими узлами ключей 19, 20 и ключа 4 и диода 23 включена цепь последовательно соединенных фильтрового реактора 2 и накопителя 1, через датчики тока 13 и 14, подключенного к плюсовому выходу устройства; выходы устройства 10, 11 предназначены для подключения к тяговому преобразователю; блок 5 управления по определенным алгоритмам для каждого режима функционирования транспортного средства управляет ключами 4, 19, 20; к блоку управления подключены два канала управления от внешнего командоаппарата "ход" и "тормоз", включающиеся только в соответствующих режимах движения. 2 ил.The utility model relates to the field of electrical engineering, namely to control and regulation devices for traction electric drives of vehicles with frequent cyclic modes of movement, and in particular to devices for the use of regenerative braking energy. The technical result of the claimed utility model is to increase the charge power of the vehicle's on-board electricity storage while simultaneously reducing the current load on the connected external power source, which is provided due to the fact that the charging-discharge device contains a storage device 1, a filter reactor 2, power diodes 3 and 23 , transistor switches 4, 19, 20 with a reverse diode each, a set of current measuring sensors 12, 13, 14 and voltage sensors 15, 16, 17, 18, control unit 5 and one varistor 22, power diode 3 is anode connected via current sensor 12 to the positive terminal of the power source, and the cathode to the collector of the auxiliary transistor 4, which is connected by the emitter to the cathode of the diode 23; a common node of diode 3 and key 4 is connected to the collector of the key 19, the emitter is connected to the collector of the key 20, the emitter of which and the anode of the diode 23 are connected to the negative bus of the device, which is connected to the negative terminal of the power supply and to the negative output of the device; between the common nodes of keys 19, 20 and key 4 and diode 23, a circuit of series-connected filter reactor 2 and storage device 1 is connected through current sensors 13 and 14 connected to the positive output of the device; the outputs of the device 10, 11 are intended for connection to a traction converter; control unit 5 according to certain algorithms for each mode of operation of the vehicle controls the keys 4, 19, 20; the control unit is connected to two control channels from an external controller "travel" and "brake", which are activated only in the corresponding driving modes. 2 ill.

Description

Техническое решение относится к области электротехники, а именно к устройствам управления и регулирования тяговых электроприводов транспортных средств с частыми циклическими режимами движения и в частности к устройствам использования рекуперативной энергии в режиме торможения.The technical solution relates to the field of electrical engineering, namely to devices for controlling and regulating traction electric drives of vehicles with frequent cyclic modes of movement and in particular to devices for using recuperative energy in the braking mode.

Известно техническое решение "Система и способ рекуперации энергии торможения для электрического двигателя" (RU патент №2710850 С2 от 28.07.2016, опубл. 14.01.2020. Бюл. №2), в котором описывается система рекуперации энергии торможения ддя электрического двигателя (62), содержащая первый регулятор (52), устройство (54) хранения энергии, второй регулятор (56), датчик (60) и контроллер (58).Known technical solution "System and method of regeneration of braking energy for an electric motor" (RU patent No. 2710850 C2 from 28.07.2016, publ. 14.01.2020. Bull. No. 2), which describes a system for regenerating braking energy for an electric motor (62) comprising a first regulator (52), an energy storage device (54), a second regulator (56), a sensor (60) and a controller (58).

Первый регулятор (52) выдает напряжение звена постоянного тока на устройство (54) хранения энергии. Второй регулятор (56) соединен с устройством (54) хранения энергии и выдает сигнал привода двигателя на электрический двигатель (62). Датчик (60) обнаруживает рабочую характеристику электрического двигателя (62). Контроллер (58) выдает на первый регулятор сигнал (74) управления энергией, который содержит переменный во времени сигнал в функции от скорости двигателя и/или обратной э.д.с., определенной посредством обнаруженной характеристики. При этом первый регулятор (52) динамически регулирует напряжение звена постоянного тока, с тем чтобы поддерживать по существу постоянным баланс энергии, который содержит сумму вращательной и/или линейной кинетической энергии электрического двигателя и энергии, хранящейся в устройстве (54) хранения энергии.The first regulator (52) outputs the DC link voltage to the energy storage device (54). The second regulator (56) is connected to the energy storage device (54) and provides a motor drive signal to the electric motor (62). The sensor (60) detects the performance of the electric motor (62). The controller (58) provides an energy control signal (74) to the first regulator, which contains a time-varying signal as a function of the motor speed and / or the reverse emf determined by the detected characteristic. The first regulator (52) dynamically adjusts the DC link voltage so as to maintain a substantially constant energy balance, which contains the sum of the rotational and / or linear kinetic energy of the electric motor and the energy stored in the energy storage device (54).

Варианты реализации этого технического решения полезны в оборудовании, питаемом как от батареи, которое должно использовать компактные средства рекуперации для обеспечения продолжительности срока службы батарей, так и к любому устройству или реализации системы, питаемой от источника питания. При этом важно, что энергия рекуперации "курсирует" внутри устройства реализации изобретения, не возвращаясь в источник питания.Implementations of this solution are useful in battery powered equipment that must use compact recuperation means to ensure battery life, or in any device or system implementation powered by a power source. It is important here that the recuperation energy "runs" inside the device for implementing the invention, without returning to the power source.

Варианты реализации могут быть использованы в любом месте, где используется привод ускорения/замедления двигателя, в одном или более конденсаторах которого хранится компактная рекуперированная энергия торможения. В частности они могут быть полезны в применениях двигателя с профилями периодически изменяющейся скорости, таких как транспортное средство с топливным элементом, использующее суперконденсаторы для увеличения потребностей в пиковой мощности.The embodiments can be used anywhere where a motor acceleration / deceleration drive is used, in which one or more capacitors store compact regenerative braking energy. In particular, they can be useful in engine applications with intermittent speed profiles, such as a fuel cell vehicle using supercapacitors to increase peak power requirements.

Однако поскольку накопительный конденсатор подключен к фильтровой емкости тягового преобразователя (к его звену постоянного тока), то выходное напряжение регулятора 52 напряжения всегда равно входному напряжению регулятора 56 двигателя, а следовательно, использование энергии накопителя в режиме разгона двигателя возможно только при условии превышения напряжением накопителя напряжения первичного силового источника энергии. Такое превышение возникает только после приема накопителем энергии рекуперации при торможении двигателя. В результате при разгоне использование энергии накопителя возможно лишь в узком диапазоне его напряжения.However, since the storage capacitor is connected to the filter capacitance of the traction converter (to its DC link), the output voltage of the voltage regulator 52 is always equal to the input voltage of the motor regulator 56, and therefore, the use of energy storage in the engine acceleration mode is possible only if the voltage of the voltage storage exceeds primary power source of energy. Such an excess occurs only after the storage unit has received the regenerative energy when the engine is braking. As a result, during overclocking, the use of the storage energy is possible only in a narrow range of its voltage.

При использовании этого технического решения на транспортном средстве после выравнивания напряжений накопителя и первичного источника питания дальнейший разгон или движение транспортного средства осуществляется с потреблением энергии от первичного источника, что ухудшает его энергетические показатели.When using this technical solution on a vehicle, after equalizing the voltages of the drive and the primary power source, further acceleration or movement of the vehicle is carried out with energy consumption from the primary source, which degrades its energy performance.

Известно другое техническое решение - "Тяговый преобразователь напряжения с интегрированным зарядным устройством", пол. модель №175680 U1 RU от 26.12.2016, опубл. 14.12.2017, Бюл. №35, принятое за прототип.Another technical solution is known - "Traction voltage converter with integrated charger", pol. model No. 175680 U1 RU from 26.12.2016, publ. 12/14/2017, Bul. No. 35, taken as a prototype.

"Тяговый преобразователь напряжения с интегрированным зарядным устройством в качестве основных компонентов содержит зарядный преобразователь (1), инвертор (2) коммутационное переключающее устройство (3), блок (4) управления, Зарядный преобразователь (1) состоит из индуктивного (L1) и емкостного (С1) накопителей электрической энергии, полупроводникового ключа (Т7) и диодов (Д7, Д8). Коллектор ключа (Т7) подключен к плюсовой шине постоянного тока инвертора (2). Коммутация полупроводникового ключа (Т7) обеспечивает заданный режим заряда тягового накопителя (5) электроэнергии. Выходная цепь зарядного преобразователя (1) соединена с силовыми шинами инвертора (2). Инвертор (2) обеспечивает управление электрической машиной (6) и выпрямление переменного напряжения при заряде накопителя электроэнергии (5). Силовые фазные выводы (U0, V0, W0) инвертора (2) соединены с коммутационным устройством (3), которое обеспечивает отключение электрической машины от инвертора (2) и подключение внешнего источника (7) электрической энергии для заряда тягового накопителя (5). Управление работой тягового преобразователя осуществляется блоком (4) управления"."Traction voltage converter with an integrated charger as its main components contains a charging converter (1), an inverter (2) a switching switching device (3), a control unit (4). The charging converter (1) consists of an inductive (L1) and a capacitive ( C1) electric energy storage devices, a semiconductor switch (T7) and diodes (D7, D8). The collector of the key (T7) is connected to the positive DC bus of the inverter (2). The commutation of the semiconductor switch (T7) provides the specified mode of charging the traction storage (5) The output circuit of the charging converter (1) is connected to the power buses of the inverter (2). The inverter (2) controls the electric machine (6) and rectifies the alternating voltage when charging the energy storage device (5). Power phase terminals (U0, V0, W0 ) of the inverter (2) are connected to the switching device (3), which ensures the disconnection of the electric machine from the inverter (2) and the connection of an external source nick (7) of electric energy to charge the traction storage (5). The operation of the traction converter is controlled by the control unit (4) ".

Зарядное устройство включено между бортовым тяговым накопителем энергии и тяговым преобразователем и обеспечивает режим заряда тягового накопителя во время стоянки транспортного средства. При этом внешний источник переменного тока подключается через инвертор по определенному алгоритму от блока управления для выпрямления переменного тока. Через открытый транзисторный ключ зарядного устройства и индуктивный накопитель по алгоритму от блока управления энергия поступает в бортовой накопитель. Емкостный и индуктивный накопители обеспечивают фильтрацию постоянного напряжения. По окончании заряда тягового накопителя транзисторный ключ зарядного устройства закрывается, а коммутационное переключающее устройство отключает внешний источник питания и подключает инвертор к двигателю.The charger is connected between the on-board traction energy storage device and the traction converter and provides a mode of charging the traction storage device when the vehicle is parked. In this case, an external AC source is connected through an inverter according to a certain algorithm from the control unit for AC rectification. Through the open transistor switch of the charger and the inductive storage, according to the algorithm from the control unit, the energy enters the on-board storage. Capacitive and inductive storage provide DC voltage filtering. At the end of the traction storage charging, the transistor switch of the charger is closed, and the switching switching device disconnects the external power supply and connects the inverter to the motor.

В режиме движения тяговый накопитель через обратный диод транзисторного ключа и инвертор беспрепятственно разряжается на подключенный электродвигатель.In the driving mode, the traction drive is unimpededly discharged to the connected electric motor through the reverse diode of the transistor switch and the inverter.

В режиме торможения транспортного средства электроэнергия, генерируемая электрической машиной, обеспечивает заряд тягового накопителя через зарядный преобразователь, который может работать в двух режимах: режиме полностью открытого ключа или режиме широтно-импульсного регулирования заряда тягового накопителя. По окончании рекуперативного торможения энергия, накопленная в емкостных элементах зарядного устройства и входной цепи инвертора, рассеивается, разряжаясь на резистор, включенный параллельно фильтровой емкости инвертора.In the braking mode of the vehicle, the electricity generated by the electric machine provides the charge of the traction storage through the charging converter, which can operate in two modes: fully open key mode or pulse-width control of the traction storage charge. At the end of the regenerative braking, the energy stored in the capacitive elements of the charger and the input circuit of the inverter is dissipated by discharging to a resistor connected in parallel with the filter capacitor of the inverter.

Техническим результатом является увеличение мощности заряда бортового накопителя электроэнергии транспортного средства при одновременном снижении токовой нагрузки на подключаемый внешний источник электроэнергии.The technical result is to increase the charge power of the vehicle's on-board electric power storage unit while reducing the current load on the connected external power source.

Основным недостатком прототипа является отсутствие возможности влияния на ток, потребляемый от первичного силового источника электроэнергии тяговым электроприводом и конденсаторным накопителем С1. В результате отсутствует возможность ограничения тока дозаряда конденсаторного накопителя С1 до напряжения первичного силового источника электроэнергии.The main disadvantage of the prototype is the inability to influence the current consumed from the primary power source of electricity by the traction electric drive and the capacitor storage C1. As a result, there is no possibility of limiting the charging current of the capacitor storage C1 to the voltage of the primary power source of electricity.

Действительно, дозаряд производится в два этапа с амплитудами, определяемыми разностью между напряжением первичного источника и начальным напряжением накопителя С1, а также номинальным значением ограничительного резистора и упомянутой разницей напряжений, при которой происходит шунтирование этого резистора.Indeed, the additional charge is performed in two stages with amplitudes determined by the difference between the voltage of the primary source and the initial voltage of the storage C1, as well as the nominal value of the limiting resistor and the mentioned voltage difference at which this resistor is shunted.

Помимо этого, возникает возможность суммирования токов дозаряда конденсатора С1 и тягового электропривода, работающего в ходовом режиме.In addition, it becomes possible to add the recharge currents of the capacitor C1 and the traction electric drive operating in the running mode.

Кроме того, при глубоком разряде конденсаторного накопителя С1 в режиме разгона транспортного средства исключен безударный перевод питания тягового электропривода от конденсатора С1 на первичный источник.In addition, when the capacitor storage C1 is deeply discharged in the vehicle acceleration mode, the shockless transfer of the traction drive power supply from the capacitor C1 to the primary source is excluded.

Данное техническое решение предполагает использование в качестве первичного источника питания тяговой аккумуляторной батареи, то есть ориентировано на электробусы и электромобили. При применении подобных систем в троллейбусах, в том числе и с протяженным автономным ходом, а также в трамваях, следует учитывать ограничения, накладываемые на потребляемый ток контактной сетью, а именно величин токов и динамичности их изменения.This technical solution involves the use of a traction battery as a primary power source, that is, it is focused on electric buses and electric vehicles. When using such systems in trolleybuses, including those with long autonomous running, as well as in trams, one should take into account the restrictions imposed on the current consumption by the contact network, namely, the values of currents and the dynamics of their change.

Кроме того, к недостаткам относится использование контакторной аппаратуры, что ухудшает массогабаритные показатели и повышает эксплуатационные затраты, а это снижает надежность функционирования системы в целом.In addition, the disadvantages include the use of contactor equipment, which worsens the weight and dimensions and increases operating costs, and this reduces the reliability of the system as a whole.

Техническая задача заключается в повышении надежности работы зарядного устройства и расширении его функциональных возможностей путем усовершенствования его схемы.The technical problem is to improve the reliability of the charger and expand its functionality by improving its circuit.

Задача решается тем, что зарядно-разрядное устройство суперконденсаторного накопителя для городского электротранспорта, содержит емкостный накопитель, фильтровый реактор, один силовой диод, один силовой транзисторный ключ с обратным диодом, блок управления, к которому подключен управляющий вход транзисторного ключа. Входные зажимы зарядно-разрядного устройства предназначены для подключения к первичному силовому источнику питания. Минусовая шина зарядно-разрядного устройства образована его минусовым входом, а его выходные зажимы предназначены для подключения к шинам постоянного тока тягового преобразователя. Емкостным накопителем является суперконденсаторный накопитель.The problem is solved by the fact that the charging and discharging device of the supercapacitor storage for urban electric transport contains a capacitive storage, a filter reactor, one power diode, one power transistor switch with a reverse diode, a control unit to which the control input of the transistor switch is connected. Charger input terminals are designed to be connected to the primary power supply. The minus bus of the charger-discharge device is formed by its minus input, and its output clamps are intended for connection to the DC buses of the traction converter. The capacitive storage is a supercapacitor storage.

Дополнительно устройство содержит комплект из трех измерительных датчиков тока и четырех датчиков напряжения; второй и третий транзисторные ключи с обратным диодом каждый, соединенные последовательно между собой так, что их общий узел образован эмиттером второго и коллектором третьего транзисторных ключей; один варистор, подключенный параллельно к третьему транзисторному ключу; второй силовой диод, своим катодом образующий общий узел с эмиттером первого транзисторного ключа. Коллектор последнего объединен в общий узел с коллектором второго транзисторного ключа и с катодом первого силового диода, анод которого соединен с одним выводом первого датчика тока. Другой его вывод подключен к плюсовому входу зарядно-разрядного устройства, между минусовой шиной которого и общим узлом первого силового диода и первого датчика тока включен первый датчик напряжения. Анод второго силового диода и эмиттер третьего транзисторного ключа соединены с минусовой шиной. К общему узлу второго и третьего транзисторных ключей подключен один вывод фильтрового реактора, другой вывод которого соединен с минусовым зажимом суперконденсаторного накопителя, параллельно к которому подключен второй датчик напряжения. А параллельно ко второму транзисторному ключу подключен третий датчик напряжения. Второй датчик тока включен между плюсовым зажимом суперконденсаторного накопителя и общим узлом первого транзисторного ключа и второго силового диода. К катоду последнего подключен один вывод третьего датчика тока. Между другим выводом этого датчика и минусовой шиной включен четвертый датчик напряжения, оба вывода которого подключены к выходным зажимам зарядно-разрядного устройства.Additionally, the device contains a set of three current measuring sensors and four voltage sensors; the second and third transistor switches with a reverse diode each, connected in series with each other so that their common unit is formed by the emitter of the second and the collector of the third transistor switches; one varistor connected in parallel to the third transistor switch; the second power diode, with its cathode forming a common unit with the emitter of the first transistor switch. The collector of the latter is combined into a common unit with the collector of the second transistor switch and with the cathode of the first power diode, the anode of which is connected to one terminal of the first current sensor. Its other output is connected to the positive input of the charger-discharge device, between the negative bus of which and the common node of the first power diode and the first current sensor, the first voltage sensor is connected. The anode of the second power diode and the emitter of the third transistor switch are connected to the negative bus. One terminal of the filter reactor is connected to the common node of the second and third transistor switches, the other terminal of which is connected to the negative terminal of the supercapacitor storage, in parallel to which the second voltage sensor is connected. A third voltage sensor is connected in parallel to the second transistor switch. The second current sensor is connected between the positive terminal of the supercapacitor storage and the common node of the first transistor switch and the second power diode. One terminal of the third current sensor is connected to the cathode of the latter. A fourth voltage sensor is connected between the other terminal of this sensor and the negative bus, both terminals of which are connected to the output terminals of the charger-discharge device.

Кроме того, управляющие входы второго и третьего транзисторных ключей и сигнальные выходы всех датчиков тока и датчиков напряжения подключены к блоку управления. А дополнительные управляющие входы блока управления с сигналами "ход" и "тормоз" предназначены для подключения к внешнему командоаппарату транспортного средства.In addition, the control inputs of the second and third transistor switches and signal outputs of all current and voltage sensors are connected to the control unit. And the additional control inputs of the control unit with the "run" and "brake" signals are intended for connection to an external vehicle commander.

Новым по сравнению с прототипом является следующее.The following is new in comparison with the prototype.

Емкостный накопитель является суперконденсаторным накопителем, который обладает свойствами накопления большого количества электроэнергии, высокой скоростью заряда и разряда, устойчивостью к сотням тысяч циклов «заряд/разряд», что позволяет обеспечивать необходимые параметры движения подвижной единицы.A capacitive storage is a supercapacitor storage that has the properties of accumulating a large amount of electricity, a high charging and discharging rate, and resistance to hundreds of thousands of charge / discharge cycles, which makes it possible to provide the necessary parameters of the movement of the mobile unit.

Зарядно-разрядное устройство содержит два дополнительных транзисторных ключа с обратным диодом каждый, а также дополнительный силовой диод и варистор. Эти элементы схемы совместно с транзисторным ключом прототипа обеспечивают все режимы работы тягового электропривода. При этом снижается потребление энергии на разгон подвижной единицы из первичного силового источника питания за счет использования для разгона всей накопленной полностью электроэнергии торможения.The charger and discharge device contains two additional transistor switches with a reverse diode each, as well as an additional power diode and a varistor. These elements of the circuit, together with the transistor key of the prototype, provide all modes of operation of the traction electric drive. At the same time, the energy consumption for acceleration of the mobile unit from the primary power source is reduced due to the use of the entire accumulated braking energy for acceleration.

Кроме того, зарядно-разрядное устройство дополнительно содержит комплект измерительных датчиков тока и датчиков напряжения, которые отслеживают токи и напряжения во входных и выходных цепях устройства, а также в цепи суперконденсаторного накопителя и обеспечивают через блок управления алгоритмы управления открытием и закрытием транзисторных ключей, и соответственно, накопление энергии в суперконденсаторе, разряд его в тяговый электропривод и заряд энергией торможения из тягового электропривода. При этом блок управления имеет два дополнительных входа от внешнего командоаппарата, задающего режим движения или торможения транспортного средства.In addition, the charging and discharging device additionally contains a set of measuring current sensors and voltage sensors that monitor currents and voltages in the input and output circuits of the device, as well as in the supercapacitor storage circuit and provide through the control unit control algorithms for opening and closing transistor switches, and accordingly , accumulation of energy in a supercapacitor, its discharge into the traction electric drive and charging with braking energy from the traction electric drive. In this case, the control unit has two additional inputs from an external controller that sets the mode of movement or braking of the vehicle.

В результате энергия, накапливаемая в суперконденсаторе от источника силового питания, используется в режиме разгона транспортного средства. А в режиме его торможения суперконденсатор вновь заряжается, но уже рекуперативной энергией от электропривода, полностью поглощая ее, и не влияет на источник питания, а значит и на другие потребители электроэнергии.As a result, the energy accumulated in the supercapacitor from the power supply source is used in the vehicle acceleration mode. And in the mode of its braking, the supercapacitor is re-charged, but already with recuperative energy from the electric drive, completely absorbing it, and does not affect the power source, and therefore other consumers of electricity.

Сказанное позволяет сделать вывод о соответствии предлагаемого технического решения критерию новизна, а также о том, что между совокупностью существенных признаков и достигаемым техническим результатом существует причинно-следственная связь.The foregoing allows us to conclude that the proposed technical solution meets the criterion of novelty, as well as that there is a causal relationship between the set of essential features and the achieved technical result.

Сущность технического решения иллюстрируется на чертежах, гдеThe essence of the technical solution is illustrated in the drawings, where

на фиг. 1 приведена электрическая схема зарядно-разрядного устройства,in fig. 1 shows the electrical diagram of the charger,

на фиг. 2 приведена таблица алгоритмов управления транзисторами зарядно-разрядного устройства.in fig. 2 shows a table of control algorithms for the transistors of the charger-discharge device.

Рассмотрим работу зарядно-разрядного устройства на конкретном примере.Let's consider the operation of a charger and discharge device using a specific example.

Как показано на фиг. 1, зарядно-разрядное устройство (ЗРУ) суперконденсаторного накопителя для городского электротранспорта содержит емкостный накопитель 1, фильтровый реактор 2, один силовой диод 3, один силовой транзисторный ключ 4 с обратным диодом, блок 5 управления, к которому подключен управляющий вход 6 транзисторного ключа. Входные зажимы 7, 8 зарядно-разрядного устройства предназначены для подключения к первичному силовому источнику питания. Минусовая шина 9 зарядно-разрядного устройства образована его минусовым входом 8, а его выходные зажимы 10, 11 предназначены для подключения к шинам постоянного тока тягового преобразователя.As shown in FIG. 1, a charging-discharging device (ZRU) of a supercapacitor storage for urban electric transport contains a capacitive storage 1, a filter reactor 2, one power diode 3, one power transistor switch 4 with a reverse diode, a control unit 5 to which the control input 6 of the transistor switch is connected. Input terminals 7, 8 of the charger-discharger are intended for connection to the primary power supply. The minus bus 9 of the charger-discharge device is formed by its minus input 8, and its output terminals 10, 11 are designed to connect to the DC buses of the traction converter.

Емкостным накопителем 1 является суперконденсаторный накопитель. Дополнительно устройство содержит комплект из трех измерительных датчиков 12, 13, 14 тока и четырех датчиков 15, 16, 17, 18 напряжения; второй и третий транзисторные ключи 19, 20 с обратным диодом каждый, соединенные последовательно между собой так, что их общий узел 21 образован эмиттером второго 19 и коллектором третьего 20 транзисторных ключей; один варистор 22, подключенный параллельно к третьему транзисторному ключу 20; второй силовой диод 23, своим катодом образующий общий узел 24 с эмиттером первого транзисторного ключа 4. Коллектор последнего объединен в общий узел 25 с коллектором второго транзисторного ключа 19 и с катодом первого силового диода 3, анод которого соединен с одним выводом первого датчика 12 тока. Другой его вывод подключен к плюсовому входу 7 зарядно-разрядного устройства. Между минусовой шиной 9 и общим узлом 26 первого силового диода 3 и первого датчика 12 тока включен первый датчик 15 напряжения. Анод второго силового диода 23 и эмиттер третьего транзисторного ключа 20 соединены с минусовой шиной 9. К общему узлу 21 второго 19 и третьего 20 транзисторных ключей подключен один вывод фильтрового реактора 2, другой вывод которого соединен с минусовым зажимом суперконденсаторного накопителя 1, параллельно к которому подключен второй датчик 16 напряжения. А параллельно ко второму транзисторному ключу 19 подключен третий датчик 17 напряжения. Второй датчик 13 тока включен между плюсовым зажимом суперконденсаторного накопителя 1 и общим узлом 24 первого транзисторного ключа 4 и второго силового диода 23. К катоду второго силового диода 23 подключен один вывод третьего датчика 14 тока. Между другим выводом последнего 14 и минусовой шиной 9 включен четвертый датчик 18 напряжения, оба вывода которого подключены к выходным зажимам 10, 11 зарядно-разрядного устройства.Capacitive storage 1 is a supercapacitor storage. Additionally, the device contains a set of three current measuring sensors 12, 13, 14 and four voltage sensors 15, 16, 17, 18; the second and third transistor switches 19, 20 with a reverse diode each, connected in series with each other so that their common node 21 is formed by the emitter of the second 19 and the collector of the third 20 transistor switches; one varistor 22 connected in parallel to the third transistor switch 20; the second power diode 23, with its cathode forming a common unit 24 with the emitter of the first transistor switch 4. The collector of the latter is combined into a common unit 25 with the collector of the second transistor switch 19 and with the cathode of the first power diode 3, the anode of which is connected to one terminal of the first current sensor 12. Its other output is connected to the positive input 7 of the charger-discharge device. Between the negative bus 9 and the common unit 26 of the first power diode 3 and the first current sensor 12, a first voltage sensor 15 is connected. The anode of the second power diode 23 and the emitter of the third transistor switch 20 are connected to the negative bus 9. To the common node 21 of the second 19 and third 20 transistor switches one terminal of the filter reactor 2 is connected, the other terminal of which is connected to the negative terminal of the supercapacitor storage 1, in parallel to which it is connected the second voltage sensor 16. And in parallel to the second transistor switch 19 is connected to the third voltage sensor 17. The second current sensor 13 is connected between the positive terminal of the supercapacitor storage 1 and the common unit 24 of the first transistor switch 4 and the second power diode 23. One terminal of the third current sensor 14 is connected to the cathode of the second power diode 23. Between the other terminal of the latter 14 and the negative bus 9, a fourth voltage sensor 18 is connected, both terminals of which are connected to the output terminals 10, 11 of the charger-discharge device.

Кроме того, управляющие входы 27 и 28 второго 19 и третьего 20 транзисторных ключей и сигнальные выходы 29, 30, 31 всех датчиков тока 12, 13, 14 и сигнальные выходы 32, 33, 34, 35 всех датчиков, соответственно, 15, 16, 17, 18 напряжения подключены к блоку 5 управления. А дополнительные управляющие входы 36, 37 блока управления с сигналами "ход" и "тормоз" предназначены для подключения к внешнему командоаппарату транспортного средства.In addition, control inputs 27 and 28 of the second 19 and third 20 transistor switches and signal outputs 29, 30, 31 of all current sensors 12, 13, 14 and signal outputs 32, 33, 34, 35 of all sensors, 15, 16, respectively, 17, 18 voltages are connected to the control unit 5. And the additional control inputs 36, 37 of the control unit with the "run" and "brake" signals are designed to be connected to an external vehicle controller.

Зарядно-разрядное устройство обеспечивает работу транспортных средств, перевозочный процесс которых предусматривает частое повторение циклов "разгон - выбег - торможение - стоянка". К таким видам транспорта относится, в основном, городской электротранспорт.The charging and discharging device ensures the operation of vehicles, the transportation process of which provides for frequent repetition of the "acceleration - run down - braking - parking" cycles. These types of transport include, mainly, urban electric transport.

Использование предлагаемого технического решения в городском электротранспорте позволяет применять в качестве первичных источников силового питания источники любого типа и тяговый электропривод с плавным регулированием тяговых и тормозных усилий с электродвигателями различного исполнения.The use of the proposed technical solution in urban electric transport makes it possible to use sources of any type and a traction electric drive with smooth regulation of traction and braking forces with electric motors of various designs as primary power sources.

В качестве емкостного накопителя может быть использована батарея суперконденсаторов любого изготовителя, обладающая требуемыми электрическими параметрами (максимальное напряжение не менее 900 В, емкость не менее 5 Ф).A supercapacitor battery of any manufacturer with the required electrical parameters (maximum voltage not less than 900 V, capacity not less than 5 F) can be used as a capacitive storage.

В качестве фильтрового реактора может быть использован реактор любого производителя, обладающий требуемыми электрическими параметрами и конструкцией.A reactor of any manufacturer with the required electrical parameters and design can be used as a filter reactor.

В качестве силовых диодов могут быть использованы диоды любого производителя, обладающие требуемыми электрическими параметрами и конструкцией.Diodes of any manufacturer with the required electrical parameters and design can be used as power diodes.

В качестве транзисторных ключей могут быть использованы IGBT-транзисторные модули со встроенными обратными диодами любого производителя, обладающие требуемыми параметрами и конструкцией.As transistor switches can be used IGBT-transistor modules with built-in reverse diodes of any manufacturer, with the required parameters and design.

В качестве датчиков тока и напряжения могут быть использованы измерительные преобразователи на базе эффекта Холла с требуемыми параметрами питания и выходных сигналов.Hall effect-based measuring transducers with the required power supply and output signals can be used as current and voltage sensors.

В качестве варистора может быть использован варистор любого производителя, обладающий требуемыми электрическими параметрами и конструкцией.A varistor of any manufacturer with the required electrical parameters and design can be used as a varistor.

Блок управления может быть реализован на основе контроллера, обладающего требуемой мощности возможностью приема и обработки требуемого количества аналоговых и цифровых сигналов, а также выдачи требуемого качества выходных сигналов.The control unit can be implemented on the basis of a controller with the required power, the ability to receive and process the required number of analog and digital signals, as well as to issue the required quality of output signals.

Зарядно-разрядное устройство функционирует в зависимости от режимов работы транспортного средства, а именно, режимов движения, стоянки (выбега) и торможения.The charging and discharging device functions depending on the modes of operation of the vehicle, namely, modes of movement, parking (run-out) and braking.

Рассмотрим эти режимы подробнее (фиг. 1 и 2).Let us consider these modes in more detail (Figs. 1 and 2).

А. Режим заряда (дозаряда) накопителя от первичного источника.A. Mode of charging (recharging) the storage device from the primary source.

В этом режиме каналы 36 и 37 блока 5 управления отключены от внешнего командоаппарата.In this mode, channels 36 and 37 of the control unit 5 are disconnected from the external command device.

Режим заряда-(дозаряда)накопителя до напряжения первичного источника реализуется в процессе стоянки или выбега транспортного средства и состоит из двух фаз, которые характеризуются открытым или закрытым состоянием основного транзисторного ключа 20 (VT3).The mode of charging - (recharging) the storage device to the voltage of the primary source is implemented during the parking or runout of the vehicle and consists of two phases, which are characterized by the open or closed state of the main transistor switch 20 (VT3).

Заряд накопителя 1 от первичного силового источника питания через входы 7, 8 зарядно-разрядного устройства осуществляется транзисторами 4 и 20 под контролем потребляемого тока через входной датчик 12 тока и входного датчика 15 напряжения. При этом вспомогательный транзистор 4 (VT1) открыт полностью, а основной транзистор 20 (VT3) работает в режиме широтно-импульсного регулирования (ШИР), что обеспечивает ограничение зарядного тока на допускаемом первичным источником уровне. Транзистор 19 (VT2) в этом режиме закрыт.The charge of the storage device 1 from the primary power source through the inputs 7, 8 of the charger-discharge device is carried out by transistors 4 and 20 under the control of the consumed current through the input current sensor 12 and the input voltage sensor 15. In this case, the auxiliary transistor 4 (VT1) is fully open, and the main transistor 20 (VT3) operates in a pulse-width control (WIR) mode, which ensures the limitation of the charging current at the level allowed by the primary source. Transistor 19 (VT2) is closed in this mode.

В первой фазе этого режима ток заряда накопителя 1 протекает по цепи: источник питания - (+) вход 7 - входной датчик 12 тока - узел 26 - диод 3 - узел 25 - транзистор 4 - узел 24 - датчик 13 тока (заряда) - накопитель 1 - фильтровый реактор 2 - узел 21 - транзистор 20 - (-) вход 8 - источник питания.In the first phase of this mode, the charge current of the storage device 1 flows through the circuit: power supply - (+) input 7 - input current sensor 12 - node 26 - diode 3 - node 25 - transistor 4 - node 24 - current (charge) sensor 13 - storage 1 - filter reactor 2 - node 21 - transistor 20 - (-) input 8 - power supply.

Транзистор 20 (VT3), работающий в режиме ШИР, открыт, пока зарядный ток от первичного источника меньше заданного значения, и закрывается, когда ток заряда достигает этого значения. При этом, если напряжение на накопителе 1 еще не достигло величины входного напряжения, то вспомогательный транзистор 4 (VT1) остается полностью открытым.Transistor 20 (VT3), operating in WID mode, is open as long as the charging current from the primary source is less than a predetermined value, and closes when the charge current reaches this value. In this case, if the voltage on the storage device 1 has not yet reached the value of the input voltage, then the auxiliary transistor 4 (VT1) remains completely open.

Если, кроме этого, транзистор 20 (VT3), работающий в режиме ШИР, закрылся (при достижении током заряда максимального заданного значения), начинается вторая фаза заряда накопителя 1, от тока разряда энергии, накопленной в фильтровом реакторе 2 в предыдущей фазе. Ток, протекавший в реакторе 2 сначала поднимает напряжение на варисторе 22 до его открытия, и далее протекает по цепи: фильтровый реактор 2 - узел 21-варистор 22 - минусовая шина 9 - диод 23 - узел 24 - датчик 13 тока - накопитель С1 - фильтровый реактор 2.If, in addition, the transistor 20 (VT3), operating in the WID mode, is closed (when the charge current reaches the maximum set value), the second phase of charging the storage device 1 begins, from the discharge current of the energy accumulated in the filter reactor 2 in the previous phase. The current flowing in the reactor 2 first raises the voltage on the varistor 22 until it opens, and then flows through the circuit: filter reactor 2 - node 21-varistor 22 - negative bus 9 - diode 23 - node 24 - current sensor 13 - C1 storage - filter reactor 2.

Этот процесс длится до тех пор, пока ток фильтра не уменьшится до заданного минимального значения тока. Как только это произойдет, транзистор 20 (VT3) вновь открывается и первая фаза заряда накопителя от источника питания вновь повторяется через открытые транзисторы 4 (VT1) и 20 (VT3). Накопитель 1 продолжает заряжаться.This process continues until the filter current decreases to the specified minimum current value. As soon as this happens, the transistor 20 (VT3) opens again and the first phase of the storage charge from the power source is repeated again through the open transistors 4 (VT1) and 20 (VT3). Drive 1 continues to charge.

Конец режима достигается, когда напряжение на накопителе 1 достигнет величины входного напряжения (Uсн=Uвх), оба транзистора 4 (VT1) и 20 (VT3) закрываются, и начинается дозаряд накопителя 1 током разряда фильтрового реактора 2 через варистор 22 и диод 23 до напряжения на накопителе Uсн, несколько большего, чем входное напряжение Uвх, то есть до Uс_н>Uвх.The end of the mode is reached when the voltage on the storage device 1 reaches the input voltage (Uсн = Uвх), both transistors 4 (VT1) and 20 (VT3) close, and the additional charge of the storage device 1 begins with the discharge current of the filter reactor 2 through the varistor 22 and diode 23 to the voltage on the storage device Uсн, slightly greater than the input voltage Uin, that is, up to Uc _n > Uin.

По окончании этого режима все транзисторы 4 (VT1), 20 (VT3), 19 (VT2) закрываются.At the end of this mode, all transistors 4 (VT1), 20 (VT3), 19 (VT2) are closed.

Б. Разгон и движение транспортного средства с установившейся скоростью.B. Acceleration and movement of the vehicle at a steady speed.

Для осуществления этого режима в блок 5 управления по каналу 36 поступает управляющий сигнал "ход".To implement this mode, the control signal "stroke" is sent to the control unit 5 via channel 36.

Этот режим реализуется в трех фазах (см. фиг. 2).This mode is realized in three phases (see Fig. 2).

В первой фазе этого режима все транзисторы 4 (VT1), 20 (VT3), 19 (VT2) закрыты, поэтому тяговый электропривод отключен от первичного источника силового питания. Питание тягового преобразователя осуществляется от уже заряженного накопителя 1 через обратный диод закрытого транзисторного ключа 20 по цепи: плюсовой зажим накопителя 1 - датчик 13 тока - узел тока 24 - датчик 14 тока - плюсовой выход 10 ЗРУ - тяговый преобразователь (на фиг. 1 не показан) - минусовой выход 11 ЗРУ - минусовая шина 9 - обратный диод транзисторного ключа 20 - узел 21 - фильтровый реактор 2 - минусовой зажим накопителя 1.In the first phase of this mode, all transistors 4 (VT1), 20 (VT3), 19 (VT2) are closed, so the traction drive is disconnected from the primary power supply. The traction converter is powered from the already charged drive 1 through the reverse diode of the closed transistor switch 20 along the circuit: positive terminal of the drive 1 - current sensor 13 - current node 24 - current sensor 14 - positive output 10 ZRU - traction converter (not shown in Fig. 1 ) - negative output 11 indoor switchgear - negative bus 9 - reverse diode of the transistor switch 20 - node 21 - filter reactor 2 - negative terminal of the drive 1.

Накопитель 1 разряжается, его напряжение снижается до величины входного напряжения Uс_н=Uвх. При этом величина тока, потребляемого тяговым электроприводом, определяется заданным ускорением и текущим значением скорости движения.The drive 1 is discharged, its voltage is reduced to the value of the input voltage Uc _n = Uin. In this case, the value of the current consumed by the traction electric drive is determined by the given acceleration and the current value of the speed of movement.

Во второй фазе этого режима транзисторные ключи 4 (VT1) и 20 (VT3), по-прежнему закрыты. Разряд накопителя 1, начатый в первой фазе, продолжается. И после снижения величины напряжения разряда до величины, меньшей входного напряжения от источника питания вплоть до минимального (Uс_{н мин}<Uс_н<Uвх) в работу вступает транзистор 19 (VT2), работающий в режиме широтно-импульсного регулирования. Благодаря этому формируется так называемое напряжение "вольтодобавки" Uвд, то есть напряжение "вольтодобавки" к текущему значению напряжения накопителя 1. Таким образом, выходное напряжение Uвых на выходных зажимах 10, 11 ЗРУ становится равным величине входного напряжения от первичного источника питания:In the second phase of this mode, transistor switches 4 (VT1) and 20 (VT3) are still closed. The discharge of storage 1, started in the first phase, continues. And after reducing the value of the discharge voltage to a value less than the input voltage from the power source down to the minimum (Uc _{n min} <Uc _n <Uin), transistor 19 (VT2) enters into operation, operating in the pulse-width control mode. Due to this, the so-called "boost" voltage Uvd is formed, that is, the "boost" voltage to the current voltage value of the storage 1. Thus, the output voltage Uout at the output terminals 10, 11 of the switchgear becomes equal to the input voltage from the primary power source:

Uвых=(Uс_{н тек}+Uвд)=Uвх.Uout = (Uc _{n tech} + Uvd) = Uin.

Формирование напряжения "вольтодобавки" осуществляется по цепи: источник силового питания (на фиг. 1 не показан) - плюсовой вход 7 ЗРУ - датчик 12 тока - узел 26 - диод 3 - узел 25 - транзисторный ключ 19, работающий в режиме ШИР, - узел 21 - фильтровый реактор 2 - накопитель 1 - узел 24 - плюсовой выход 10 ЗРУ - тяговый преобразователь (на фиг. 1 не показан) - минусовой выход 11 ЗРУ - минусовая шина 9 минусовой вход 8 ЗРУ - источник питания.The "voltage boost" voltage is generated along the circuit: power supply source (not shown in Fig. 1) - positive input 7 of the closed switchgear - current sensor 12 - node 26 - diode 3 - node 25 - transistor switch 19 operating in WID mode, - node 21 - filter reactor 2 - storage 1 - node 24 - positive output 10 closed switchgear - traction converter (not shown in Fig. 1) - negative output 11 closed switchgear - negative bus 9 negative input 8 closed switchgear - power supply.

Таким образом, выходной ток ЗРУ обеспечивается током продолжающегося разряда накопителя 1 и плавным нарастанием тока источника первичного питания, который не имеет изменений, характерных для режимов прямого питания тягового электропривода от первичного источника.Thus, the output current of the closed switchgear is provided by the current of the continuous discharge of the storage device 1 and a smooth increase in the current of the primary power source, which does not have the changes characteristic of the modes of direct power supply of the traction electric drive from the primary source.

Третья фаза режима разгона начинается, как только напряжение на накопителе 1 при его разряде станет равно минимально допустимому его значению (Uс_{н тек}=Uс_{н мин.доп}). При этом транзисторный ключ 19 закрывается, а открывается транзисторный ключ 4, который обеспечивает продолжение разгона или движение транспортного средства с достигнутой скоростью при питании тягового электропривода полностью от первичного силового источника по цепи: источник питания - плюсовой вход 7 ЗРУ - датчик 12 тока - узел 26 - диод 3 - узел 25 - полностью открытый вспомогательный транзистор 4 - узел 24 - выходной датчик 14 тока - плюсовой выход 10 ЗРУ - тяговый электропривод - минусовой выход 11 ЗРУ - шина 9 - минусовой вход 8 ЗРУ - источник питания.The third phase of the acceleration mode begins as soon as the voltage on the storage device 1, when it is discharged, becomes equal to its minimum allowable value (Uc _{n tech} = _{Uc n min.add} ). In this case, the transistor switch 19 closes, and the transistor switch 4 opens, which ensures the continuation of acceleration or the movement of the vehicle at the achieved speed when the traction drive is powered completely from the primary power source along the circuit: power source - positive input 7 ZRU - current sensor 12 - node 26 - diode 3 - node 25 - fully open auxiliary transistor 4 - node 24 - output current sensor 14 - positive output 10 indoor switchgear - traction electric drive - negative output 11 indoor switchgear - bus 9 - negative input 8 indoor switchgear - power supply.

В. Режим торможения (рекуперация).B. Braking mode (recuperation).

Режим торможения осуществляется при наличии на входе 37 блока 5 управления внешнего управляющего сигнала "тормоз" и снятом с входного канала 36 внешнего управляющего сигнала "ход". Транзисторные ключи 4 (VT1) и 19 (VT2) в этом режиме закрыты.The braking mode is carried out when the external control signal "brake" is present at the input 37 of the control unit 5 and the external control signal "stroke" is removed from the input channel 36. Transistor switches 4 (VT1) and 19 (VT2) are closed in this mode.

В режиме торможения электродвигатель тягового электропривода является не потребителем, а генератором электрической энергии, которая возвращается (рекуперирует) в зарядно-разрядное устройство и полностью утилизируется в накопителе 1. Этот процесс обеспечивается полностью открытым основным транзисторным ключом 20 (VT3) и заданной динамикой торможения по цепи:In the braking mode, the electric motor of the traction drive is not a consumer, but a generator of electrical energy, which is returned (recovered) to the charger-discharge device and is completely utilized in the storage device 1. This process is ensured by a completely open main transistor switch 20 (VT3) and a given braking dynamics along the circuit :

тяговый электропривод - плюсовой выход 10 ЗРУ - выходной датчик 14 тока - узел 24 - датчик 13 тока - суперконденсатор 1 - фильтровый реактор 2 - узел 21 - полностью открытый транзисторный ключ 20 (VT3) - минусовая шина 9 - минусовой выход 11 ЗРУ - тяговый электропривод.traction electric drive - positive output 10 indoor switchgear - output current sensor 14 - node 24 - current sensor 13 - supercapacitor 1 - filter reactor 2 - node 21 - fully open transistor switch 20 (VT3) - negative bus 9 - negative output 11 Indoor switchgear - traction electric drive ...

Рекуперация энергии тягового электропривода в источник силового питания через обратные диоды транзисторов 4 (VT1) и 19 (VT2) предотвращается силовым диодом 3.Energy recovery of the traction electric drive into the power supply through the reverse diodes of transistors 4 (VT1) and 19 (VT2) is prevented by the power diode 3.

Таким образом, рассмотренное устройство обеспечивает:Thus, the considered device provides:

полную утилизацию электроэнергии торможения в суперконденсаторном накопителе;complete utilization of braking energy in a supercapacitor storage;

максимальное расширение диапазона разряда суперконденсаторного накопителя, и следовательно, и отбираемой от него электроэнергии в разгоне транспортного средства;maximum expansion of the discharge range of the supercapacitor storage, and, consequently, the electricity taken from it in the acceleration of the vehicle;

сглаживание тока первичного источника питания за счет постепенного (плавного) перевода питания тягового электропривода с супеконденсаторного накопителя на первичный источник в режиме разгона подвижной единицы;smoothing the current of the primary power source due to the gradual (smooth) transfer of the power supply of the traction electric drive from the supercapacitor storage to the primary source in the mode of acceleration of the mobile unit;

исключение влияния тока рекуперируемой энергии в режиме электрического торможения на качество напряжения первичного источника, включая превышение им нормируемых максимально допустимых значений;elimination of the influence of the current of recovered energy in the electric braking mode on the quality of the voltage of the primary source, including the excess of the standardized maximum permissible values by it;

условия, позволяющие отказаться от использования бортовых тормозных резисторов, что повышает эксплуатационную надежность и пожарную безопасность транспортного средства в целом;conditions that make it possible to abandon the use of onboard braking resistors, which increases the operational reliability and fire safety of the vehicle as a whole;

при построении новых подвижных единиц возможность конструктивного объединения преобразовательных частей и блоков управления зарядно-разрядного устройства и тягового электропривода;when building new mobile units, the possibility of constructively combining converting parts and control units of the charging-discharging device and the traction electric drive;

при модернизации действующего подвижного состава, предусматривающей установку суперконденсаторного накопителя и сохранение типа тягового электропривода, реализацию зарядно-разрядного устройства в виде отдельного функционального узла;when modernizing the existing rolling stock, providing for the installation of a supercapacitor storage and preserving the type of traction electric drive, the implementation of a charging-discharge device as a separate functional unit;

использование данного технического решения для расширения области его применения, так как позволяет применять источники силового питания различного типа и тяговый электропривод с электродвигателями различного исполнения.the use of this technical solution to expand the scope of its application, as it allows the use of power supplies of various types and a traction electric drive with electric motors of various designs.

Claims

A charger-discharge device for a supercapacitor storage device for urban electric transport, containing a capacitive storage, a filter reactor, one power diode, one power transistor switch with a reverse diode, a control unit to which the control input of the transistor switch is connected, while the input terminals of the charger-discharge device are designed for connection to the primary power supply source, the negative bus of the charger is formed by its negative input, and its output terminals are designed to connect to the DC buses of the traction converter, characterized in that the capacitive storage is a supercapacitor storage, and in addition the device contains a set of three measuring current sensors and four voltage sensors, the second and third transistor switches with a reverse diode each, connected in series with each other so that their common node is formed by the emitter of the second and the collector of the third transistor switches, one varistor connected in parallel to the third transistor switch, the second power diode, with its cathode forming a common node with the emitter of the first transistor switch, the collector of which is combined into a common node with the collector of the second transistor switch and with the cathode of the first power diode, the anode of which is connected to one terminal of the first sensor current, the other output of which is connected to the positive input of the charger-discharge device, between the negative bus of which and the common node of the first power diode and the first current sensor, the first voltage sensor is connected, while the anode of the second power diode and the emitter of the third transistor switch are connected to the negative bus of the discharge device, and one terminal of the filter reactor is connected to the common node of the second and third transistor switches, the other terminal of which is connected to the negative terminal of the supercapacitor storage, in parallel to which the second voltage sensor is connected, and in parallel to the second transistor switch the third date is connected voltage sensor, while the second current sensor is connected between the positive terminal of the supercapacitor storage and the common unit of the first transistor switch and the second power diode, to the cathode of which one terminal of the third current sensor is connected, between the other terminal of which and the negative bus of the charger-discharge device a fourth voltage sensor is connected , both outputs of which are connected to the output terminals of the charger-discharge device, and the control inputs of the second and third transistor switches and signal outputs of all current sensors and voltage sensors are connected to the control unit, the additional control inputs of which with the "stroke" and "brake" signals are intended for connection to an external vehicle controller.