一种用于高速动车组的超级电容系统技术方案

本实用新型专利技术是一种用于高速动车组的超级电容系统，其主要包括控制单元、电压传感器、超级电容、保护电阻、双向DC‑DC变换器、电流传感器、整流器、逆变器和牵引电机；所述控制单元与超级电容、电压传感器和电流传感器连接，所述超级电容与控制单元、电压传感器、保护电阻和双向DC‑DC变换器连接，所述双向DC‑DC变换器与超级电容、电流传感器、整流器和逆变器连接，所述牵引电机与整流器和逆变器连接；当动车组减速时，通过再生制动的方式，使动车组的动能转化为电能，并用超级电容储存起来，当动车组加速时，超级电容能够给牵引电机供电，此举措减轻了机械制动装置的负担和磨损，降低了高速动车组的运行能耗，提高了经济效益。

A Super Capacitor System for High Speed EMUs

The utility model relates to a supercapacitor system for high-speed EMUs, which mainly comprises a control unit, a voltage sensor, a supercapacitor, a protective resistance, a bidirectional DC DC converter, a current sensor, a rectifier, an inverter and a traction motor; the control unit is connected with a supercapacitor, a voltage sensor and a current sensor, and the supercapacitor and a control unit, a voltage. Sensors, protective resistors and bidirectional DC DC converters are connected. The bidirectional DC DC converters are connected with supercapacitors, current sensors, rectifiers and inverters, and the traction motor is connected with rectifiers and inverters. When the EMU decelerates, the kinetic energy of the EMU is converted into electric energy by regenerative braking, and stored in supercapacitors, and accelerated by the EMU. At the same time, the supercapacitor can supply power to the traction motor, which reduces the burden and wear of the mechanical brake device, reduces the running energy consumption of the high-speed EMU, and improves the economic efficiency.

【技术实现步骤摘要】
一种用于高速动车组的超级电容系统
本技术涉及一种用于高速动车组的超级电容系统。
技术介绍
高速动车组有以下特点：质量大、运行速度快，当高速动车组减速进站时，其自身的动能基本上是通过摩擦而转化为热能，随着高速动车组车次增多，所浪费的能量也越来越多。再生制动是一种可以将高速动车组的动能再生成为电能，并且产生可控制动力的制动方式，它有效的减轻了机械制动装置的负担和磨损，并且再生制动可以回馈部分电能，将回馈的电能储存在超级电容中，成为降低高速动车组运行能耗的一个重要手段。因此，为了降低高速动车组运行能耗，回收部分电能，减轻机械制动装置的负担和磨损，研究一种用于高速动车组的超级电容系统是非常有实用价值和应用前景。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种用于高速动车组的超级电容系统，当高速动车组进站时，利用再生制动方式使动车组减速，能够减轻机械制动装置的负担和磨损，回馈并储存部分电能，当高速动车组加速时，将储存的电能提供给高速动车组，降低高速动车组的运行能耗，节约资源，提高经济效益。本技术的目的是这样实现的：一种用于高速动车组的超级电容系统由控制单元、电压传感器、超级电容、保护电阻、双向DC-DC变换器、电流传感器、整流器、逆变器、牵引电机所组成；所述控制单元与超级电容、电压传感器和电流传感器连接，所述超级电容与控制单元、电压传感器、保护电阻和双向DC-DC变换器连接，所述双向DC-DC变换器与超级电容、电流传感器、整流器和逆变器连接，所述牵引电机与整流器和逆变器连接。进一步的，所述控制单元用于获取目前高速动车组运行的工况、电压传感器和电流传感器的数值大小；当高速动车组处于加速工况时，控制单元控制超级电容通过双向DC-DC变换器和逆变器向牵引电机进行辅助供电；当高速动车组处于制动工况时，控制单元控制超级电容通过双向DC-DC变换器和整流器回收牵引电机产生的电能；当检测到电压或电流的数值异常时，为确保动车组的安全，控制单元切断超级电容与牵引电机之间的回路，闭合超级电容与保护电阻之间的回路，通过保护电阻消耗超级电容中储存的所有电量。当高速动车组减速时，本技术能够通过再生制动的方式，使动车组的动能转化为电能，并用超级电容储存起来；当高速动车组加速时，超级电容能够给牵引电机供电，减少电网的能量消耗；此举措在一定程度上减轻了机械制动装置的负担和磨损，降低高速动车组的运行能耗，节约资源，提高经济效益。附图说明图1为本技术一种用于高速动车组的超级电容系统的整体结构示意图。具体实施方式下面结合附图与具体实施方式对本技术作进一步详细描述。本技术实施例中的各个结构均选自现有结构，并且控制单元电路和牵引电机由电动机状态切换成发电机状态的电路都可以通过一般电路实现。参照图1所示，一种用于高速动车组的超级电容系统，包括控制单元（1）、电压传感器（2）、超级电容（3）、保护电阻（4）、双向DC-DC变换器（5）、电流传感器（6）、整流器（7）、逆变器（8）和牵引电机（9）；所述控制单元（1）与超级电容（3）、电压传感器（2）和电流传感器（6）连接，所述超级电容（3）与控制单元（1）、电压传感器（2）、保护电阻（4）和双向DC-DC变换器（5）连接，所述双向DC-DC变换器（5）与超级电容（3）、电流传感器（6）、整流器（7）和逆变器（8）连接，所述牵引电机（9）与整流器（7）和逆变器（8）连接。参照图1所示，当高速动车组处于加速工况时，控制单元（1）控制超级电容（3）进行放电，直流电经过双向DC-DC变换器（5）之后，再通过逆变器（8）将其变成交流电，最后供牵引电机（9）使用，辅助牵引电机（9）提高功率和转速，实现降低高速动车组的运行能耗的目的。参考图1所示，当高速动车组处于制动工况时，牵引电机（9）由电动机状态切换成发电机状态，将动车组的动能转化为电能，其产生的交流电通过整流器（7）变成直流电，再由双向DC-DC变换器（5）将直流电的电压电流大小调整到超级电容（3）的额定值，最后控制单元（1）控制超级电容（3）进行充电，将牵引电机（9）产生的电能储存起来。参考图1所示，当控制单元（1）检测到电压传感器（2）或电流传感器（6）的数值发生异常时，为确保高速动车组的安全，切断超级电容（3）与牵引电机（9）之间的回路，闭合超级电容（3）与保护电阻（4）之间的回路，通过保护电阻（4）消耗超级电容（3）中储存的所有电量。以上所述仅为本技术的具体实施例，但本技术的技术特征并不局限于此，任何本领域的技术人员在本技术的领域内，所作的变化或修饰皆涵盖在本技术的专利范围之中。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于高速动车组的超级电容系统，其特征在于：包括控制单元(1)、电压传感器(2)、超级电容(3)、保护电阻(4)、双向DC‑DC变换器(5)、电流传感器(6)、整流器(7)、逆变器(8)和牵引电机(9)；所述控制单元(1)与超级电容(3)、电压传感器(2)和电流传感器(6)连接，所述超级电容(3)与控制单元(1)、电压传感器(2)、保护电阻(4)和双向DC‑DC变换器(5)连接，所述双向DC‑DC变换器(5)与超级电容(3)、电流传感器(6)、整流器(7)和逆变器(8)连接，所述牵引电机(9)与整流器(7)和逆变器(8)连接。

【技术特征摘要】
1.一种用于高速动车组的超级电容系统，其特征在于：包括控制单元(1)、电压传感器(2)、超级电容(3)、保护电阻(4)、双向DC-DC变换器(5)、电流传感器(6)、整流器(7)、逆变器(8)和牵引电机(9)；所述控制单元(1)与超级电容(3)、电压传感器(2)和电流传感器(6)连接，所述超级电容(3)与控制单元(1)、电压传感器(2)、保护电阻(4)和双向DC-DC变换器(5)连接，所述双向DC-DC变换器(5)与超级电容(3)、电流传感器(6)、整流器(7)和逆变器(8)连接，所述牵引电机(9)与整流器(7)和逆变器(8)连接。2.根据权利要求1中所述的一种用于高速动车组的超级电容系...

【专利技术属性】
技术研发人员：孟建军，程思柳，李新仁，
申请(专利权)人：兰州交通大学，
类型：新型
国别省市：甘肃,62