[发明专利]一种有轨电车大功率充电设备

权利要求书

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）、中间级三相交错关联DC/DC电路（2123）和后级三相交错并联DC/DC电路（2124），其中，每级DC/DC电路均采用M相交错关联DC/DC电路，其中，M≥2。

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M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M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。