[发明专利]一种轨道交通制动能量储存利用装置

摘要

本发明属于轨道交通再生能量储存利用技术领域，涉及一种新型的轨道交通制动能量储存利用装置，其装置包括硬件组成系统和控制系统，硬件组成系统中各功能模块电信息组合连通，控制系统采用集散控制方式，每个控制单元结合采集的数据和信号独立对功能模块实现控制；车辆制动时多相交错斩波模块吸收再生电能，并对超级电容模块和蓄电池模块充电，当车辆启动加速和惯性行驶时超级电容模块的电能再通过多相交错斩波模块对蓄电池模块充电，逆变模块把蓄电池模块中的直流电转换成交流电后输出给高速充电机，实现高速充电机对电动汽车快速充电；其整体结构简单，组装原理可靠，储能效率高，能量利用广泛，节能效果明显，应用环境友好。

主权项

一种轨道交通制动能量储存利用装置，其特征在于系统装置的硬件组成系统的主体结构包括预充电模块、第一多相交错斩波模块、并联吸收电阻模块、超级电容模块、第二多相交错斩波模块、蓄电池模块、逆变模块、双电源转换模块、高速充电站和高速充电机，各模块与高速充电站和高速充电机电信息组合连通构成主体系统装置；本系统装置的控制系统分为上位机综合监控系统、再生能量吸收控制系统、蓄电池管理控制系统和充电站管理系统，控制系统通过再生能量吸收控制系统与变电站自动化系统电信息连通；上位机综合监控系统与显示系统电信息连通，各系统电信息连通构成轨道交通制动能量储存和利用装置；储能采用超级电容和锂电池储能的复合结构，超级电容模块和蓄电池模块组合成储能器，车辆制动时储能器通过第一多相交错斩波模块和第二多相交错斩波模块同时对超级电容模块和蓄电池模块充电，第一多相交错斩波模块吸收总的再生制动电能，第二多相交错斩波模块吸收属于蓄电池模块的再生电能，剩余部分电能自动储存于超级电容模块中，第二多相交错斩波模块的吸收作用拓展超级电容储存容量的功能；通过多相交错斩波对超级电容模块和蓄电池模块充电，降低电感量的同时又能获得良好的动态响应和纹波系数，有利于再生制动能量的吸收控制；在车辆的启动加速和惯性行驶时间段内超级电容模块的电位能量持续通过第二多相交错斩波模块对蓄电池模块进行充电，腾空超级电容模块的储能空间，为下一周期再生制动能量的存储做准备，并且进一步增加蓄电池模块的储电能量，提高蓄电池模块对高速充电机的供电能力；高速充电机给电动汽车进行高速充电，高速充电机设置有高速充电的智能控制功能，通过变频调制和脉宽调制，输出可变频率、可变脉宽的脉动电流，向车载蓄电池充电；变频调制是结合蓄电池不同荷电状态，提供不同的充放电速率，不同荷电状态下蓄电池的电荷结合速率不同；脉宽调制是结合蓄电池不同充放电深度状态，提供不同的充放电功率，不同充放电深度状态下蓄电池的电荷接纳能力不同，控制系统根据蓄电池的端电压、动态内阻、充放电电流、内部温度和荷电状态的相关参数得出当前的最佳充放电频率和脉宽，保证车载蓄电池的充电速率的同时保证蓄电池模块的安全和使用寿命；高速充电机设有与车载电池管理系统的通讯接口，用于所需信号的采集。