[发明专利]一种超级电容储能式城轨车辆充电控制装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及城轨车辆充电控制领域,特别是一种超级电容储能式城轨车辆充电控制装置及方法。

背景技术

在交通运输领域，电能驱动交通工具越来越受到人们的重视。超级电容器储能车便是其中的代表，其以环保、节能、成本低的优势，成为了公共交通现代化的最佳方案，同时也是航空航天、军事、环保方面的生力军。因此，如何在满足其特性要求的情况下对超级电容进行快速充电成为了一个亟待解决的重要问题。早在2010年，上海世博会共投入61辆超级电容公交车，运行稳定。但是超级电容公交车最怕的是恶劣天气，遇到打雷的天气，就不能在乘客上下车的时候充电，其充电时间为始发站2-3分钟，以后的站点几十秒钟。公交系统的堵车情况凸显了超级电容漏电流比电池大的弊端，因此超级电容的特性使其更加适用于城轨领域，其漏电流的缺点，也被城轨无堵车、运营时间固定的特点所弥补。超级电容比功率大，可以为城轨启制动提供瞬时大功率，并能够有效吸收回馈制动的能量；城轨站点间距离短，启制动频繁，超级电容循环次数高；城轨的人流量大停站时间短，而超级电容也有充电速度快的特点。因此将超级电容应用于城轨能充分体现其优越性。超级电容储能技术与城市轨道交通系统相结合，可使其绿色、低碳、高效的优势发挥出更大的社会效益。但是如何使得超级电容充电电流稳定、纹波系数小、充电时间更短，是目前亟待解决的问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，针对现有技术不足，提供一种超级电容储能式城轨车辆充电控制装置及方法，使得超级电容充电电流控制稳定，纹波系数小，且车头和车位两路超级电容充电支路并联均流，缩短充电时间，从而确保城轨车辆运行更加稳定，降低充电故障。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种超级电容储能式城轨车辆充电控制装置，包括与电源连接的变压器，所述变压器连接有两个并联的BUCK支路，所述两个BUCK支路均接入城轨车辆的一个超级电容组；所述BUCK支路包括与所述变压器连接的整流桥模块、与所述整流桥模块并联的滤波电容模块、与所述滤波电容模块并联的续流二极管支路；所述整流器模块与所述滤波电容模块之间接有开关器件；两个BUCK支路的续流二极管支路一端各通过一个储能电感接入城轨车辆的一个超级电容组；所述整流桥模块通过电压传感器接入控制模块，所述控制模块控制所述开关器件的开断；所述控制模块通过电流传感器与所述储能电感输出端连接。

本发明使用的开关器件为IGBT。

本发明还提供了一种利用上述控制装置控制超级电容储能式城轨车辆充电的方法，该方法为：

1）建立以下目标函数模型：