[发明专利]一种用于超级电容储能式有轨电车的供电方法及充电装置

权利要求书

1.一种用于超级电容储能式有轨电车的供电方法，其特征在于：当具有车载超级电容的有轨电车到站后，有轨电车上的受电弓升起受电，受电弓从DC/DC斩波器的输出端获电至车载超级电容，从电网输入的380V三相交流经AC/DC变流器整流后输出直流能量至DC/DC斩波器的输入端，同时，地面超级电容输出预储直流能量至DC/DC斩波器的输入端，受电弓获电满足设定充电时间后，车载超级电容充电完成；

当车载超级电容充满电或有轨电车离站时，DC/DC斩波器的输出端停止对车载超级电容充电，其输出开关断开，受电弓降落回位，AC/DC变流器的输出端经开关切换给地面超级电容充电，地面超级电容获得预储直流能量的继续补充。

2.根据权利要求1所述的一种用于超级电容储能式有轨电车的供电方法，其特征在于：所述设定充电时间为30秒。

3.根据权利要求1所述的一种用于超级电容储能式有轨电车的供电方法，其特征在于：所述车载超级电容充电和地面超级电容充电均运行充电控制模式，所述充电控制模式包括恒流限压模式和恒压限流模式；

当车载超级电容或地面超级电容充电达到设定充电阈值后，由恒流限压模式切换至恒压限流模式运行，并将切换前电流PI调节器的积分输出值作为切换后电压PI调节器的积分初始值，实现恒流限压模式和恒压限流模式的无缝切换；

所述恒流限压模式采用直流电流PI控制，维持充电电流的恒定，电流给定值和电流反馈值做差后输入电流PI调节器，电流PI调节器输出恒流信号至电流比较器，与电流三角波比较后输出恒流限压PWM信号至控制接口；其中，电流给定值为车载超级电容充电或地面超级电容允许的电流值，电流反馈值由测量元件直接测得充电电流；

所述恒压限流模式采用充电电压PI调节，维持充电电压的恒定，电压给定值和电压反馈值做差后输入电压PI调节器，电压PI调节器输出恒压信号至电压比较器，与电压三角波比较后输出恒压限流PWM信号至控制接口，其中，电压给定值为车载超级电容充电或地面超级电容允许的电压值，电压反馈值由测量元件直接测得充电电压。

4.根据权利要求1所述的一种用于超级电容储能式有轨电车的供电方法，其特征在于：所述车载超级电容充电和地面超级电容充电均运行智能监控；

所述智能监控，具体为，

a）运行参数初始化；

b）通过能量管理系统EMS、远程监控系统和人机界面进行数据通讯，并对采样数据进行处理；

c）判断充电装置是否存在故障；

若是，则封脉冲，跳开关；若否，则进行运行状态判断；

d）当智能监控系统检测到射频卡进站信号和车载超级电容的电压时，判断充电装置需给有轨电车供电，则输出充电运行指令，确定充电控制模式后，输出脉冲；

当智能监控系统检测到射频卡出站信号和车载超级电容的电压消失时，判断充电装置需待机，则输出待机指令，并封锁脉冲。

5.采用权利要求1至4任一项所述的一种用于超级电容储能式有轨电车的供电方法的充电装置，其特征在于：包括AC/DC变流器、地面超级电容和DC/DC斩波器，所述AC/DC变流器的输入端从电网输入380V三相交流，AC/DC变流器的输出端通过第一接触器输出直流能量，第一接触器的输出端通过第二接触器与DC/DC斩波器的输入端相连，第一接触器的输出端通过第三接触器与地面超级电容的输入端相连，所述DC/DC斩波器的输出端用于供受电弓获电至车载超级电容。

6.根据权利要求5所述的充电装置，其特征在于：所述AC/DC变流器包括依次相连的交流断路器、交流接触器、交流滤波器、三相隔离变压器、LCL滤波器、三相整流桥、直流滤波器、直流接触器和直流断路器，并联于交流接触器两端的交流预充电接触器，以及并联于直流接触器两端的直流预充电接触器；

所述LCL滤波器包括依次相连的第一滤波电抗器和第二滤波电抗器，以及连接于第一滤波电抗器和第二滤波电抗器之间的交流滤波电容；所述三相整流桥由六个绝缘栅双极型晶体管IGBT三相全桥搭建。

7.根据权利要求6所述的充电装置，其特征在于：所述三相隔离变压器选用电压比380/200VAC。

8.根据权利要求5所述的充电装置，其特征在于：所述DC/DC斩波器包括输入直流接触器，并联于输入直流接触器两端的直流预充电接触器，均与输入直流接触器输出端相连的四相IGBT模组，以及输出直流接触器；

每相IGBT模组均通过直流滤波电抗器与输入直流接触器输出端相连，每相IGBT模组均由并联的两个绝缘栅双极型晶体管IGBT搭建，形成的四相IGBT模组呈四个交错并联的桥臂结构，每两个桥臂组成一个斩波回路；每两相IGBT模组的输出端均并联有滤波电容，每两相IGBT模组的输出端均通过防反二极管与输出直流接触器的输入端相连。