CN207997769U - 一种混合动力有轨电车制动能量回收*** - Google Patents

一种混合动力有轨电车制动能量回收*** Download PDF

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李奇
黄文强
陈维荣
尚伟林
于爽
朱亚男
苏波
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Abstract

本实用新型公开了一种混合动力有轨电车制动能量回收***，包括燃料电池***、超级电容***、牵引***、制动电阻***、双向DC/DC变换器、单向DC/DC变换器、制动电阻调控电路、DC/AC逆变器、测量***、控制电路和直流母线。本实用新型能够有效提高有轨电车制动能量的回收效率，延长了超级电容的寿命，保证母线的稳定性。

Description

一种混合动力有轨电车制动能量回收***
技术领域
本实用新型属于混合动力有轨电车技术领域，尤其涉及一种混合动力有轨电车制动能量回收***。
背景技术
在交通领域中燃料电池混合动力有轨电车由于载客量大、速度快、效率高、且使用电力驱动，相比于其他交通工具，其特点主要有环保，清洁，较高的运行速度，但由于有轨电车在运行中站间距较短，因此行车过程中存在频繁的起动制动，启动时，电能转化为机械能，电车加速，制动时，机械能转化为其他形式的能量。
有轨电车运行过程中频繁的制动造成大量的机械能被制动电阻等设备消耗，只有少部分被吸收再利用，大量的热量排向周围环境，造成周围环境温度升高，因此提高有轨电车制动能量回收率已经是迫切需要解决的问题，并且现有的制动***容易对母线造成较大的影响。
实用新型内容
为了克服现有技术方法的不足，本实用新型的目的在于提出一种混合动力有轨电车制动能量回收***，能够有效提高有轨电车制动能量的回收效率，延长了超级电容的寿命，保证母线的稳定性。
为实现以上目的，本实用新型采用技术方案是：一种混合动力有轨电车制动能量回收***，包括燃料电池***、超级电容***、牵引***、制动电阻***、双向DC/DC变换器、单向DC/DC变换器、制动电阻调控电路、DC/AC逆变器、测量***、控制电路和直流母线；
所述燃料电池***的输出端连接至单向DC/DC变换器，所述超级电容***的电源端连接至双向DC/DC变换器，所述单向DC/DC变换器与双向DC/DC变换器均连接至直流母线，所述制动电阻***经制动电阻调控电路连接至直流母线，所述直流母线经DC/AC逆变器连接至牵引***，所述测量***测量各个子***的电压和电流以及超级电容***的SOC值，所述控制电路分别连接至双向DC/DC变换器、单向DC/DC变换器、制动电阻调控电路和DC/AC逆变器的控制端。
进一步的是，所述制动电阻***包括多组相互并联的制动电阻；增强制动电阻的制动效果，增强制动电阻***的可调控性能和适用性，增强制动电阻的扩展性；通过制动电阻的配合能够有效保护超级电容，延长了超级电容的寿命。
进一步的是，所述控制电路包括PID控制器，所述制动电阻调控电路包括IGBT 斩波电路，在每组制动电阻上均设置有IGBT斩波电路，在每个IGBT斩波电路上均连接有PID控制器；能够实现制动电阻的工况调节，保证母线的稳定性。
进一步的是，所述测量***包括电压测量电路、电流测量电路和超级电容SOC 值测量电路，所述电压测量电路和电流测量电路均连接至燃料电池***、超级电容***、牵引***、制动电阻***和直流母线，所述超级电容SOC值测量电路连接至超级电容***；有效测量***工况。
采用本技术方案的有益效果：
本实用新型能够通过超级电容和制动电阻的配合，保证有轨电车制动时超级电容有足够的余量接受制动能量，并通过制动电阻保护超级电容；提高了有轨电车制动能量的回收效率，延长了超级电容的寿命，同时保证母线的稳定性。
附图说明
图1为本实用新型的一种混合动力有轨电车制动能量回收***的结构示意图；
图2为本实用新型中制动电阻***的结构示意图。
具体实施方式
为了使实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本实用新型作进一步阐述。
在本实施例中，参见图1所示，一种混合动力有轨电车制动能量回收***，包括燃料电池***、超级电容***、牵引***、制动电阻***、双向DC/DC变换器、单向DC/DC变换器、制动电阻调控电路、DC/AC逆变器、测量***、控制电路和直流母线；
所述燃料电池***的输出端连接至单向DC/DC变换器，所述超级电容***的电源端连接至双向DC/DC变换器，所述单向DC/DC变换器与双向DC/DC变换器均连接至直流母线，所述制动电阻***经制动电阻调控电路连接至直流母线，所述直流母线经DC/AC逆变器连接至牵引***，所述测量***测量各个子***的电压和电流以及超级电容***的SOC值，所述控制电路分别连接至双向DC/DC变换器、单向DC/DC变换器、制动电阻调控电路和DC/AC逆变器的控制端。
作为上述实施例的优化方案，如图2所示，所述制动电阻***包括多组相互并联的制动电阻；增强制动电阻的制动效果，增强制动电阻***的可调控性能和适用性，增强制动电阻的扩展性。
所述控制电路包括PID控制器，所述制动电阻调控电路包括IGBT斩波电路，在每组制动电阻上均设置有IGBT斩波电路，在每个IGBT斩波电路上均连接有PID 控制器；能够实现制动电阻的工况调节。
作为上述实施例的优化方案，所述测量***包括电压测量电路、电流测量电路和超级电容SOC值测量电路，所述电压测量电路和电流测量电路均连接至燃料电池***、超级电容***、牵引***、制动电阻***和直流母线，所述超级电容 SOC值测量电路连接至超级电容***；有效测量***工况。
为了更好的理解本实用新型，下面对本实用新型的工作原理作一次完整的描述：
由测量***检测燃料电池***、超级电容***、牵引***、制动电阻***、控制电路和直流母线的电压电流值，检测超级电容***的SOC值；
从而通过控制电路控制双向DC/DC变换器、单向DC/DC变换器、制动电阻调控电路和DC/AC逆变器的工控，以调整燃料电池***、超级电容***和制动电阻***的工况。
所述控制电路通过PID控制器调节IGBT斩波电路组合上的占空比，从而通过制动电阻与IGBT斩波电路组合的方式消耗多余的制动能量，确保母线电压的稳定。
以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (4)

1.一种混合动力有轨电车制动能量回收***，其特征在于，包括燃料电池***、超级电容***、牵引***、制动电阻***、双向DC/DC变换器、单向DC/DC变换器、制动电阻调控电路、DC/AC逆变器、测量***、控制电路和直流母线；
所述燃料电池***的输出端连接至单向DC/DC变换器，所述超级电容***的电源端连接至双向DC/DC变换器，所述单向DC/DC变换器与双向DC/DC变换器均连接至直流母线，所述制动电阻***经制动电阻调控电路连接至直流母线，所述直流母线经DC/AC逆变器连接至牵引***，所述测量***测量各个子***的电压和电流以及超级电容***的SOC值，所述控制电路分别连接至双向DC/DC变换器、单向DC/DC变换器、制动电阻调控电路和DC/AC逆变器的控制端。
2.根据权利要求1所述的一种混合动力有轨电车制动能量回收***，其特征在于，所述制动电阻***包括多组相互并联的制动电阻。
3.根据权利要求2所述的一种混合动力有轨电车制动能量回收***，其特征在于，所述控制电路包括PID控制器，所述制动电阻调控电路包括IGBT斩波电路，在每组制动电阻上均设置有IGBT斩波电路，在每个IGBT斩波电路上均连接有PID控制器。
4.根据权利要求1所述的一种混合动力有轨电车制动能量回收***，其特征在于，所述测量***包括电压测量电路、电流测量电路和超级电容SOC值测量电路，所述电压测量电路和电流测量电路均连接至燃料电池***、超级电容***、牵引***、制动电阻***和直流母线，所述超级电容SOC值测量电路连接至超级电容***。
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