[发明专利]一种燃料电池混合动力有轨电车联合制动系统及方法

权利要求书

1.一种燃料电池混合动力有轨电车联合制动系统，其特征在于，包括燃料电池、燃料电池供电回路、锂离子电池、锂离子电池供电回路、超级电容、超级电容供电回路、牵引逆变器、牵引电机、机械制动装置、控制系统、直流母线和制动电阻；

燃料电池供电回路，所述燃料电池供电回路的输入端与燃料电池相连，所述燃料电池供电回路的输出端与直流母线相连；所述燃料电池供电回路将电能从所述燃料电池供电回路单向传递电能；

锂离子电池供电回路，所述锂离子电池供电回路的第一端与锂离子电池相连，锂离子电池供电回路的第二端与所述燃料电池供电回路的输出端并联相连，从而连接至所述直流母线；所述锂离子电池供电回路双向传递电能；

超级电容供电回路，所述超级电容供电回路的第一端与超级电容相连，超级电容供电回路的第二端与所述燃料电池供电回路及锂离子电池供电回路的输出端并联相连，从而连接至所述直流母线；所述超级电容供电回路双向传递电能；

牵引逆变器，所述牵引逆变器的第一端连接至直流母线，所述牵引逆变器的第二端与牵引电机相连；所述牵引逆变器在不同状态下，将电能从牵引逆变器的第一端逆变后传送至牵引逆变器的第二端，或从牵引逆变器的第二端整流后回馈至牵引逆变器的第一端；

机械制动装置，连接至所述牵引电机；

制动电阻，连接至所述直流母线；

控制系统，分别与所述燃料电池供电回路、锂离子电池供电回路、超级电容供电回路、牵引逆变器、制动电阻和机械制动装置的控制端相连。

2.根据权利要求1所述的一种燃料电池混合动力有轨电车联合制动系统，其特征在于，所述控制系统包括能量控制模块、制动控制模块和变频回馈制动模块；所述能量控制模块包括燃料电池功率控制单元、锂离子电池功率控制单元和超级电容功率控制单元；所述制动控制模块包括机械制动装置控制单元；所述变频回馈制动模块包括牵引逆变器控制单元；

燃料电池功率控制单元，与所述燃料电池供电回路相连；通过检测所述燃料电池的状态，从而产生燃料电池状态的第一状态信号；

锂离子电池功率控制单元，与所述锂离子电池供电回路相连；通过检测所述锂离子电池的状态，从而产生锂离子电池状态的第二状态信号；

超级电容功率控制单元，与所述超级电容供电回路相连；通过检测所述超级电容的状态，从而产生超级电容状态的第三状态信号；

牵引逆变器控制单元，与所述牵引逆变器相连；通过检测牵引电机运行状态信号，从而产生所述牵引逆变器的控制信号；

机械制动装置控制单元，与所述机械制动装置相连；通过速度检测单元检测计算减速或制动时机车系统所需制动力，从而产生所述机械制动装置的控制信号；

所述燃料电池功率控制单元、锂离子电池功率控制单元和超级电容功率控制单元相互连接，所述锂离子电池功率控制单元和所述超级电容功率控制单元分别将所述第二状态信号和第三状态信号传送给所述燃料电池功率控制单元；所述燃料电池功率控制单元将所述第一状态信号分别传送给所述锂离子电池功率控制单元和所述超级电容功率控制单元；所述燃料电池功率控制单元根据所述第一状态信号、第二状态信号和第三状态信号控制所述燃料电池供电回路传送的电能；所述锂离子电池功率控制单元根据所述第一状态信号和第二状态信号控制所述锂离子电池供电回路中的电能功率和传递方向；所述超级电容功率控制单元根据所述第一状态信号和第三状态信号控制所述超级电容供电回路中的电能功率和传递方向；所述机械制动装置控制单元根据所述第二状态信号、第三状态信号和牵引电机运行状态信号控制系统中机械制动装置的投切。

3.根据权利要求2所述的一种燃料电池混合动力有轨电车联合制动系统，其特征在于，还包括辅助供电电源；辅助供电电源从所述直流母线处获得电能，并给所述燃料电池功率控制单元、所述锂离子电池功率控制单元、所述超级电容功率控制单元、所述双向牵引逆变器控制单元和所述机械制动装置控制单元提供弱电。