用于储能式电车的充电装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种用于储能式电车的充电装置，包括整流模块、第一直‑直变换模块和第二直‑直变换模块，所述整流模块的输入端与城市电网相连，所述整流模块的输出端经中间直流回路与所述第一直‑直变换模块的输入端相连，所述第一直‑直变换模块的输出端与电车的车载储能系统相连，所述中间直流回路经第二直‑直变换模块与一地面储能系统相连；所述地面储能系统用于在电车未充电时进行储能以及在电车充电时与城市电网一起为车载储能系统供电。本实用新型专利技术的充电装置具有结构简单、充电效率高以及对城市电网冲击小等优点。

【技术实现步骤摘要】
用于储能式电车的充电装置
本技术主要涉及轨道交通
，特指一种用于储能式电车的充电装置。
技术介绍
随着工业的快速发展，环境问题越来越突出，绿色、环保等越来越受到政府的关注。在轨道交通领域，一向以绿色、无污染著称的超级电容储能式牵引电车受到人们的推崇，政府也加大对储能式牵引电车以及电动汽车的大力推进，现作为给车载储能系统地面供电的核心部件，充电变流器需大功率输出，满足储能式电车快速充电的需求。目前，常规的大功率充电装置系统采用的先整流稳定直流电压，再采用直—直变换器对充电电压进行调节，适应储能式电车车载电压要求，此处整流方式包括二极管不控整流、PWM四象限整流等，直—直变换器则采用Buck降压斩波电路。如图1所示，充电装置由三相交流电网吸收电能，整流后建立中间直流环节，再经过斩波电路给车载储能系统进行充电。这种充电方式简单直接，车载储能系统瞬时吸收多少能量，则充电装置就从电网中吸取多大能量，保证快速完成对车载储能系统的充电。然而，当电网容量远小于充电容量时，若直接以车载储能系统最大功率要求吸收电网能量，则会出现城市电网跳闸，造成失电，损失不可估量，而若以电网最大容量进行对车载储能系统充电，则充电时间较长，无法满足电车车载储能系统充电要求。
技术实现思路
本技术要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本技术提供一种结构简单、充电效率高和避免对城市电网进行冲击的用于储能式电车的充电装置。为解决上述技术问题，本技术提出的技术方案为：一种用于储能式电车的充电装置，包括整流模块、第一直-直变换模块和第二直-直变换模块，所述整流模块的输入端与城市电网相连，所述整流模块的输出端经中间直流回路与所述第一直-直变换模块的输入端相连，所述第一直-直变换模块的输出端与电车的车载储能系统相连，所述中间直流回路经第二直-直变换模块与一地面储能系统相连；所述地面储能系统用于在电车未充电时进行储能以及在电车充电时与城市电网一起为车载储能系统供电。作为上述技术方案的进一步改进：所述第二直-直变换模块为双向升降压斩波电路。所述地面储能系统为超级电容或蓄电池单元。所述整流模块为四象限PWM整流电路。所述第一直-直变换模块为Buck降压斩波电路或双向升降压斩波电路。与现有技术相比，本技术的优点在于：本技术的用于储能式电车的充电装置，在中间直流回路上增设地面储能系统，在使用时，城市电网通过整流模块和第二直-直变换模块向地面储能系统充电；而在电车充电时且城市电网容量小于充电功率时，地面储能系统与城市电网共同向地面储能系统进行充电，不仅实现车载储能系统的大功率快速充电，同时也能够避免城市电网在充电功率过大时超载而跳闸；而且结构简单、易于实现。附图说明图1为现有技术中充电装置的结构示意图。图2为本技术的结构示意图。图3为本技术的充电装置的待机状态图。图4为本技术的充电装置的充电状态图。图中标号表示：1、整流模块；2、中间直流回路；3、第一直-直变换模块；4、第二直-直变换模块；5、地面储能系统。具体实施方式以下结合说明书附图和具体实施例对本技术作进一步描述。如图2所示，本实施例的用于储能式电车的充电装置，如用于超级电容储能式电车，具体包括整流模块1、第一直-直变换模块3和第二直-直变换模块4，整流模块1的输入端与城市电网相连，整流模块1的输出端经中间直流回路2与第一直-直变换模块3的输入端相连，第一直-直变换模块3的输出端与电车的车载储能系统相连，中间直流回路2经第二直-直变换模块4与一地面储能系统5相连；地面储能系统5用于在电车未充电时进行储能以及在电车充电时同城市电网一起给车载储能系统供电。本技术的用于储能式电车的充电装置，在中间直流回路2上增设地面储能系统5，在使用时，城市电网通过整流模块1和第二直-直变换模块4向地面储能系统充电；而在电车充电时且城市电网容量小于充电功率时，地面储能系统5与城市电网共同向电车的车载储能系统进行充电，不仅实现车载储能系统的大功率快速充电，同时也能够避免城市电网在充电功率过大时超载而跳闸；而且结构简单、易于实现。本实施例中，新型充电装置采用四象限PWM整流，将城市电网的交流电网转化成直流电，其中转换电路中可包含多重化四象限PWM整流输出后进行并联，建立中间直流回路2；第一直-直变换模块3（或DC/DC变换器）采用Buck降压斩波电路或者双向升降压斩波电路，可利用多重化DC/DC斩波支路错相控制改善直流电能输出质量；第二直-直变换模块4为双向DC/DC变换器，采用双向升降压斩波电路，能量实现双向流动，即可对地面储能系统5充电，也可将地面储能系统5电量释放出去；地面储能系统5可采用大功率超级电容或者蓄电池单元，可瞬时进行大功率充放电。本技术的充电装置采用间歇性运行的工作模式，当电车未进站时，充电装置内部的地面储能系统5进行储能，此时设备工作在待机状态下；当电车进站充电时，充电装置工作在待机状态下，首先利用电网能量进行对电车车载储能系统充电，当充电装置输出功率（P）大于电网容量时，PWM整流器进入限功环节，恒电网额定容量（P1）吸收电网功率，此时地面储能系统5通过双向DC/DC变换器给车载储能系统提供功率（P2），以实现功率平衡：P=P1+P2。当电车在道路上行使时，即不需要充电，处于待机状态，不进行斩波，以额定电网容量（P1）对地面储能系统5进行蓄能，能量流动方向如图3所示。此时充电装置对电网影响小。当电车进站，需要充电时，此时地面储能系统5能量已充满，新型充电装置开始给电车大电流充电，首先充电装置以电网能量进行给车载储能系统充电，当第一直-直变换模块3输出功率（P）大于电网容量时，启动第二直-直变换模块4，释放地面储能系统5中的能量，此时由城市电网及地面储能系统5同时给车载储能系统充电，以达到额定电流充电的目的，能量流动方向如图4所示。本专利技术的用于储能式电车的充电装置，为解决电网容量（P1）远小于充电额定输出功率（P），无法满足充电装置满功率供电问题。利用充电装置的工作特性（间歇性工作：当车辆进站时，地面充电装置才运行充电；无车辆进站时，充电装置处于待机状态），错开吸收电网能量与输出能量的时间，实现小功率吸收电网能量而大功率输出，对电网具有缓冲作用。其次，相对于在采用二极管+DC/DC方案充电装置的方案，本充电装置采用PWM整流进行交-直变换，可实时控制网侧输入功率，有效减小对电网峰值功率冲击，与地面储能系统5协调配合，可优先采用电网供电，能最大限度的利用电网容量，损耗较小，效率高。虽然本技术已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本技术。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本技术技术方案范围的情况下，都可利用上述揭示的
技术实现思路
对本技术技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本技术技术方案的内容，依据本技术技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应落在本技术技术方案保护的范围内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于储能式电车的充电装置，其特征在于，包括整流模块（1）、第一直‑直变换模块（3）和第二直‑直变换模块（4），所述整流模块（1）的输入端与城市电网相连，所述整流模块（1）的输出端经中间直流回路（2）与所述第一直‑直变换模块（3）的输入端相连，所述第一直‑直变换模块（3）的输出端与电车的车载储能系统相连，所述中间直流回路（2）经第二直‑直变换模块（4）与一地面储能系统（5）相连；所述地面储能系统（5）用于在电车未充电时进行储能以及在电车充电时与城市电网一起为车载储能系统供电。

【技术特征摘要】
1.一种用于储能式电车的充电装置，其特征在于，包括整流模块（1）、第一直-直变换模块（3）和第二直-直变换模块（4），所述整流模块（1）的输入端与城市电网相连，所述整流模块（1）的输出端经中间直流回路（2）与所述第一直-直变换模块（3）的输入端相连，所述第一直-直变换模块（3）的输出端与电车的车载储能系统相连，所述中间直流回路（2）经第二直-直变换模块（4）与一地面储能系统（5）相连；所述地面储能系统（5）用于在电车未充电时进行储能以及在电车充电时与城市电网一起为车载储能系统供电。...

【专利技术属性】
技术研发人员：翁星方，林文彪，董其爱，张祥，张铁军，陈雪，叶文玉，唐龙，吴雪峰，师蒙招，孙林，
申请(专利权)人：株洲中车时代电气股份有限公司，
类型：新型
国别省市：湖南,43