[发明专利]城市轨道交通储能型再生制动能量回收结构及控制方法

说明书

本发明涉及能量吸收与回馈领域，尤其涉及城市轨道交通储能型再生制动能量回收结构及控制方法，包括输入开关保险单元，主储能电单元，双向DC/DC变换器1，辅助储能单元，双向DC/DC变换器2，控制单元，滤波电容C1、C2、电感L1，双向DC/DC变换器1的A+和A‑端与的主储能电单元串联，双向DC/DC变换器1的B+和B‑端与的辅助储能电单元并联，双向DC/DC变换器1由VT1‑VT4和L2组成。VT1集电极接A+端，VT1发射极和VT2集电极相连后，接L2，VT2发射极接参考地（A‑端），VT3集电极接B+端，双向DC/DC变换器的变换功率较通用的全功率结构方式有极大降低，变换功率是经典结构变换功率的20‑30%。实现产品制造成本降低，提高系统总体效率。

技术领域

本发明涉及能量吸收与回馈技术领域，尤其涉及城市轨道交通储能型再生制动能量回收结构及控制方法。

背景技术

在城轨再生制动能量回收方法中,基于超级电容（或其他储能电池组）的储能型再生制动能量回收方式能够实现全功率范围内的制动能量吸收,且超级电容充电速度快,功率密度高,温度范围宽等优点,最能符合列车制动时间短,制动功率大的特点,是目前城轨再生制动能量回收系统的重要研究方向。但在超级电容储能及释放过程当中，双向DC/DC变换器是必不可少的。当直流牵引网电压升高时，通过双向DC/DC变换器向超级电容充电，将牵引网能量传递给超级电容。当直流牵引网电压降低时，通过双向DC/DC变换器再将超级电容能量输出到牵引网上。在此过程当中，双向DC/DC变换器承担着所有的功率调节。

常规技术处理方式为图1所示。直流牵引网输出经DC/DC变换器后，将其能量传递给储能模组，DC/DC变换器所承担的变换功率是牵引网转移的所有功率（P1=U1*I1），DC/DC变换器一般采用BUCK/BOOST升降压电路结构。由于直流牵引网电压较高（1500V）,且需要吸收的功率达兆瓦级，所以DC/DC变换器变换功率很大。实际应用当中，DC/DC变换器开关频率只能在2kHz左右，体积庞大，价格高。提出新的储能模组能量回收结构，降低DC/DC变换器功率，提高开关频率，提高系统总体效率，是城轨再生制动能量回收方法关键技术之一。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的城市轨道交通储能型再生制动能量回收结构及控制方法。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

城市轨道交通储能型再生制动能量回收结构及控制方法，包括输入开关保险单元，主储能电单元，双向DC/DC变换器1，辅助储能单元，双向DC/DC变换器2，控制单元，滤波电容C1、C2、电感L1。

优选的，所述双向DC/DC变换器1的A+和A-端与所述的主储能电单元串联。

优选的，所述双向DC/DC变换器1的B+和B-端与所述的辅助储能电单元并联。

优选的，所述双向DC/DC变换器1由VT1-VT4和L2组成，VT1集电极接A+端，VT1发射极和VT2集电极相连后，接L2，VT2发射极接参考地（A-端），VT3集电极接B+端，VT3发射极和VT4集电极相连后，接L2另一端，VT4发射极接参考地（B-端）。

优选的，所述双向DC/DC变换器2由VT5、VT6、VT7、VT8、L3及C3构成，VT5、VT6、VT7、VT8四个开关器件串联，VT5集电极接L1,VT6与VT7连接点接L3，L3另一端接C+端，VT5与VT6连接点接电容C3，C3另一端接VT7与VT8连接点接，VT8发射极接参考地。

优选的，所述开关器件VT1-VT8为IGBT或MOSFET，内部带有二极管。

优选的，城市轨道交通储能型再生制动能量回收结构的控制方法，包括以下步骤：