[实用新型]一种超级电容储能的双向变流装置

权利要求书

1.一种超级电容储能的双向变流装置，所述装置包括开关柜、双向变流装置和超级电容，其特征在于，所述开关柜通过电缆连接至接触网，双向变流装置通过电缆接在开关柜的下口，超级电容接在双向变流装置的输出侧；

所述双向变流装置使用带有飞跨电容的三电平拓扑，包括多个并联的母线支撑电容、多个均压电阻、多个飞跨电容、多个独立的IGBT模块；

所述均压电阻分别接在母线支撑电容两端作为均压作用，所述IGBT模块分别串联接在母线支撑电容的两端，所述飞跨电容加在两个IGBT模块的中点之间，飞跨电容的两端分别接一组二极管与电阻。

2.根据权利要求1所述的一种超级电容储能的双向变流装置，其特征在于：

所述双向变流装置包括第一母线支撑电容(C1)、第二母线支撑电容(C2)、第一均压电阻(R1)、第二均压电阻(R2)、飞跨电容(C3)、第一IGBT模块(T1\T2)、第二IGBT模块(T3\T4)、平波电感(L)和超级电容模块(C4)；

所述第一母线支撑电容(C1)和第二母线支撑电容(C2)并联，第一均压电阻(R1)和第二均压电阻(R2)分别接在两支电容两端作为均压作用，第一IGBT模块(T1\T2)和第二IGBT模块(T3\T4)分别为两个独立的IGBT模块分别串联接在第一母线支撑电容(C1)和第二母线支撑电容(C2)的两端，飞跨电容(C3)加在两个IGBT模块的中点之间，飞跨电容(C3)两端分别接一组二极管与电阻，它们的中点再与第一母线支撑电容(C1)和第二母线支撑电容(C2)的中点连接在一起。

3.根据权利要求1所述的一种超级电容储能的双向变流装置，其特征在于：

所述双向变流装置还包括第一开关管(T1)、第二开关管(T2)、第三开关管(T3)和第四开关管(T4)；正常工作时，第一开关管(T1)与第二开关管(T2)，第三开关管(T3)与第四开关管(T4)交错工作，驱动脉冲相差180°；第一开关管(T1)与第四开关管(T4)互补，第二开关管(T2)与第三开关管(T3)互补。

4.根据权利要求1所述的一种超级电容储能的双向变流装置，其特征在于：

所述双向变流装置对超级电容进行充电和放电时，分为BUCK充电电路和BOOST放电电路；其电路为三电平BUCK充电电路时，工作在充电模式，从直流母线降压给超级电容充电，其电路为三电平BOOST放电电路，工作在放电模式，超级电容升压给母线补充电流。

5.根据权利要求4所述的一种超级电容储能的双向变流装置，其特征在于：

根据开关管的占空比区分为D＞0.5和D＜0.5两种模式，当双向变流装置工作充电模式时，超级电容模块(C4)的电压Vc4/Vdc＞0.5时，T1和T2的占空比D＞0.5，对应的T3和T4的占空比D＜0.5，这种模式下双向变流装置工作在BUCK模式D＞0.5的模式下，此时双向变流装置的工作状态与其工作在BOOST的占空比D＜0.5时的工作状态一样，此时的输出电流是相反的；

BUCK的占空比D＜0.5和BOOST的占空比D＞0.5时，这两种模式下双向变流装置的工作状态是一样的，电流方向是相反的。