[实用新型]一种有轨电车大功率充电设备

权利要求书

1.一种基于超级电容的有轨电车大功率充电设备，包括：整流变压器(1)、充电装置柜(2)、输出隔离柜(3)、主控制系统(4)和车辆位置监测装置(5),所述整流变压器(1)、充电装置柜(2)和输出隔离柜(3)依次电连接，其中，整流变压器(1)用于把从高压供电网输入的交流电压变换为适用于充电装置柜(2)的输入电压；充电装置柜(2)包括N组整流充电功率单元(21、22、……、2N)，这些整流充电功率单元并联连接并且与输出隔离柜(3)连接，其中，N≥1，每个整流充电功率单元(21、22、……、2N)由保护电路(211)、功率电路(212)和控制系统(213)组成；输出隔离柜(3)用于把充电装置柜(2)产生的充电电流或充电功率输出至有轨电车以及实现有轨电车上、下行充电切换；所述主控制系统(4)分别与整流变压器(1)、充电装置柜(2)、输出隔离柜(3)、车辆位置监测装置(5)信号连接和通讯连接，包括可编程逻辑控制器PLC(41)和主控板(42)，PLC(41)与主控板(42)通讯连接，其中，主控板(42)用于采集车载超级电容储能装置状态信息及车辆位置监测装置信息并进行逻辑判定计算、然后经由PLC(41)向输出隔离柜(3)发送开通与关断开关信号以便向有轨电车上的车载超级电容储能装置进行充电。 

2.按照权利要求1所述充电设备，其特征在于，所述整流充电功率单元(21、22、……、2N)的功率电路(212)包括依次电连接的预充电及输入开关电路(2121)、三相全桥PWM整流器(2122)、中间级三相交错关联DC/DC电路(2123)和后级三相交错并联DC/DC电路(2124)，其中，每级DC/DC电路均采用M相交错关联DC/DC电路，其中，M≥2。 

3.按照权利要求2所述的充电设备，其特征在于，三相全桥PWM整流器(2122)用于把从整流变压器(1)输入的电压通过PWM整流控制而产生适合于中间级三相交错并联DC/DC电路的输入电压，该中间级三相交错并联DC/DC电路用于把从三相全桥PWM整流器产生的输出电压变换成后级三相交错并联DC/DC电路所需的输入电压，该后级三相交错并联DC/DC电路通过恒流或恒功控制来输出车载超级电容储能装置所需的充电电流或充电功率，其中，中间级M相交错并联DC/DC电路用于控制输出所需的可变 的充电电压，后级M相交错并联DC/DC电路用于控制输出所需的充电电流或充电功率。 

4.按照权利要求1所述的充电设备，其特征在于，输出隔离柜(3)包括两路输出隔离电路，每路均采用电子开关与电动机械开关结合的方式，实现快速充电输出及有轨电车上、下行充电切换，其中，每路输出隔离电路由电子开关(SCR1、SCR2)与电动机械开关(K1、K2)、继电保护电路和车载超级电容运行状态检测电路连接组成，各路输出隔离电路之间设置电气互锁，每路输出隔离电路把充电装置柜产生的充电电流或充电功率输出至充电接触网为有轨电车车载超级电容提供充电能量补给。 

5.按照权利要求4所述的充电设备，其特征在于，充电设备和有轨电车分别配有彼此通讯的无线通讯装置，用于将充电设备的状态信息发送到上一站即将离站有轨电车的无线通讯装置接收显示端上，以使车上操作人员能随时掌握下一个站台的充电设备的状态信息。 

6.按照权利要求1或5所述的充电设备，其特征在于，车辆位置监测装置(5)设计为车轮位置监测装置，用于监测有轨电车进站、停站、离站的位置及运行速度、方向有关信息，为充电设备提供执行充电功能的信号，该车轮位置监测装置包括车轮传感器(51)、IMC评估板(52)和采集计算系统，其中，IMC评估板(52)安装于充电设备的主控制系统(4)内，车轮传感器(51)通过夹具安装于车站钢轨(61、62)上、通过电缆与IMC评估板(52)连接，以及，车轮传感器(51)发送信号至IMC评估板(52)，IMC评估板(52)为车轮传感器(51)供电并进行波形的转换和为计算系统提供包括系统脉冲、方向脉冲和轮轴计数在内的信息，计算系统根据接收到的脉冲信息进行计算处理，以确定车辆的位置。 

7.按照权利要求6所述的充电设备，其特征在于，所述车轮传感器(51)包括三个传感器(511、512、513)，其中，通过第一传感器(511)判定有轨电车进站及进站速度，以确定有轨电车是否进行移动充电；通过第二传感器(512)判定有轨电车停车，以便进行静态充电；通过第三传感器(513)表示判定有轨电车离站，以便切除充电设备与接触网(63)的连接。