[实用新型]一种超级电容储能的双向变流装置

说明书

本实用新型属于超级电容领域，尤其涉及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，所述开关柜和通过电缆连接至接触网，双向变流装置用电缆接在开关柜和超级电容的下口，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模块和多个超级电容模块。本实用新型能够较好的吸收轨道电力机车频繁制动的操作带来的过冲击能量，并在机车启动时，将储存的能量回馈到接触网当中，为机车提供能量，从而达到节能的目的。

技术领域

本实用新型属于超级电容领域，尤其涉及一种超级电容储能的双向变流装置。

背景技术

随着石化资源日益减少，能源和环境危机越来越威胁到人类的生存发展，能源逐渐成为一种稀缺资源，怎么样去进行节能减排降耗成为关注的重点。随着目前电力电子技术的飞速发展，变流器已经广泛应用于各种储能装置当中，又因为超级电容的循环寿命长，功率密度大等特性，被广泛应用于储能装置当中。

目前大城市正在大力发展轨道交通，地铁正成为城市中最重要的交通工具，轨道电力机车直接连接在接触网上。机车在制动过程中，容易对接触网产生冲击电压，为了保证设备安全，这一部分冲击一般都被电阻吸收，能量被浪费掉了。因为各个站点之间的距离较短，造成了机车的频繁启停，都通过电阻吸收掉会造成大量的能量消耗。超级电容的特点有：循环寿命长，充放电循环次数可达50万次以上；功率密度大，约是铅酸电池的20倍，短时间大功率充放电能力强；充放电速度快，效率高。而城市轨道交通的特点是区间运行时间短，启停频繁，短时间电压尖峰明显。所以超级电容的特性恰好满足城市轨道交通储能的需求，比其他储能方式具有更好的性能匹配和更高的性价比。

实用新型内容

针对背景技术中的问题，本实用新型提供了一种超级电容储能的双向变流装置，能够较好的吸收轨道电力机车频繁制动的操作带来的过冲击能量，并在机车启动时，将储存的能量回馈到接触网当中，为机车提供能量，从而达到节能的目的。

为了实现上述目的，本实用新型提出如下技术方案：

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。

进一步地，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。