超级电容驱动型电机车配套的快速充电桩制造技术

本发明专利技术公开了一种超级电容驱动型电机车配套的快速充电桩，由充电枪及其接口、输出保护与监测电路、三电平整流主电路、输入保护及辅助电源电路、充电控制器五个部分组成，电网交流电经输入保护及辅助电源电路后由三电平整流主电路转换为直流电，然后通过输出保护与监测电路、充电枪及其接口为电机车超级电容模组补充电能。其有益效果在于：本发明专利技术技术方案在实现电机车超级电容模组智能充电的同时，通过使电路电流电压同相位来达到功率因数校正、减少电网干扰的目的，根据直流侧输出中点电位进行补偿来解决中点电位不平衡的问题，通过监测充电回路绝缘状态来保证充电过程的安全。

Fast Charging Pile for Super Capacitor Driven Electric Locomotive

【技术实现步骤摘要】
超级电容驱动型电机车配套的快速充电桩
本专利技术涉及超级电容充电装置的
，尤其涉及一种超级电容驱动型电机车配套的快速充电桩。
技术介绍
目前，国内隧道工程盾构施工配套运输电机车编组采用铅酸蓄电池作为动力源为电机车供电，由于铅酸蓄电池本身存在充电时间长、充电需要冷却、使用寿命短（一般小于700次充放电循环）、废旧电池化学污染等缺点，对隧道盾构施工掘进效率造成非常大的影响。根据工业和信息化部、环境保护部关于加大淘汰落后产能的力度及对新型绿色能源技术研发的支持精神，隧道工程电机车急需加快采用新型绿色能源的步伐。超级电容在结构上与普通电解电容非常相似，属于双电层电容器。超级电容采用活性炭多孔电极和电解质组成了双电层结构，加上极小的电极间隙，可以获得超大的容量，其充放电过程为物理过程而非化学反应过程；因此，超级电容具备超级储电能力，具有充电时间短、使用寿命长、温度特性好、节约能源、绿色环保等特点。超级电容兼有普通电容器的大电流快速充放电特性和电池的储能特性，较好地解决了普通电容器与电池之间的比能量、比功率差异问题，是一种新型绿色储能装置。在隧道工程电机车上采用超级电容模组作为供电动力源，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种超级电容驱动型电机车配套的快速充电桩，包括用于给电机车内置超级电容模组进行充电的充电枪及其接口，用于经充电枪及其接口与电机车内超级电容模组BMS通信的CAN接口，用于控制和保护充电输出DC+与DC‑、监测充电连接线绝缘变化、监测充电枪连接状态的输出保护与监测电路，用于在充电控制器输出PWM信号控制下将三相交流电转换为直流的PWM驱动隔离电路和三电平整流主电路，用于保护电网和本快速充电桩后续电路、为充电控制器及其周边电路提供工作电源PWRIN的输入保护及辅助电源电路，用于调理电网经输入保护电路接入的监测电压、电流波形的交流侧信号调理电路，用于调理三电平整流主电路输出电压、电流信号的直流侧...

【技术特征摘要】
1.一种超级电容驱动型电机车配套的快速充电桩，包括用于给电机车内置超级电容模组进行充电的充电枪及其接口，用于经充电枪及其接口与电机车内超级电容模组BMS通信的CAN接口，用于控制和保护充电输出DC+与DC-、监测充电连接线绝缘变化、监测充电枪连接状态的输出保护与监测电路，用于在充电控制器输出PWM信号控制下将三相交流电转换为直流的PWM驱动隔离电路和三电平整流主电路，用于保护电网和本快速充电桩后续电路、为充电控制器及其周边电路提供工作电源PWRIN的输入保护及辅助电源电路，用于调理电网经输入保护电路接入的监测电压、电流波形的交流侧信号调理电路，用于调理三电平整流主电路输出电压、电流信号的直流侧信号调理电路，用于监测和管控整个充电过程以实现电机车超级电容模组智能充电的充电控制器；其特征是：电网交流电经输入保护及辅助电源电路后由三电平整流主电路转换为直流电，然后通过输出保护与监测电路、充电枪及其接口为电机车超级电容模组补充电能；当充电控制器经输出保护与监测电路、充电枪及其接口检测到充电枪已与电机车超级电容模组连接后，再通过CAN接口与电机车内超级电容模组BMS通信以获取超级电容模组的实时状态参数，接着根据超级电容模组实时状态参数智能选择充电模式、充电参数，充电控制器以选择的充电模式、充电参数为输入，结合经交流侧信号调理电路、直流侧信号调理电路采集到实时电压、电流值，智能决策后输出控制信号经PWM驱动隔离电路控制和调节三电平整流主电路的工作状态，以为电机车超级电容模组提供不同阶段所需的充电电压与电流。2.根据权利要求1所述的超级电容驱动型电机车配套的快速充电桩，其特征是：所述的充电控制器包括主控CPU模块，用于在紧急情况停止所有工作、与主控CPU模块I/O口1连接的急停开关，用于在故障状态下警示用户、与主控CPU模块I/O口1连接的声光报警模块，用于快速充电桩工作参数设置和实时工作状态显示、与主控CPU模块I/O口2连接的触摸显示屏，用于实现上位机远程管控、与主控CPU模块COM1口连接的远程通信接口；其中，主控CPU模块内还含有用于扩展CAN接口的COM2口，用于连接交流侧信号调理电路的ADC1，用于连接直流侧信号调理电路的ADC2，用于连接PWM驱动隔离电路的I/O口3，以及相位区间划分模块、PI调节器1、PI调节器2、PWM控制器、电流选择模块、中点补偿模块；主控CPU综合通过触摸显示屏设置的工作参数与通过CAN接口获取超级电容模组的实时状态参数得到控制器电压外环的给定输入值UREF，与通过ADC1采集到的三电平整流主电路输出电压UDC一起作为PI调节器1的输入，PI调节器1的输出为电流内环的给定输入值IREF，与电流反馈信号IKZ一起作为PI调节器2的输入，在充电枪未连接电机车超级电容模组时由电流选择模块选择经ADC2采集到的交流侧电流IAC为反馈输入值IKZ，在充电过程中由电流选择模块选择经ADC1采集到的直流侧电流IDC为反馈输入值IKZ，PI调节器2的输出信号经PWM控制器、I/O口3后输出占空比、频率可控的PWM信号以实现三电平整流主电路的控制；在PWM控制器中，将控制部分生成的PWM信号和通过ADC2采集到的交流侧电压信号Vab、Vbc、Vca经相位区间划分模块区间控制中输出的La、Lb、Lc相或作为最终输出控制信号以保证电路电流电压同相位、达到功率因数校正...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄采伦，赵延明，易雄胜，张凯旋，陈献忠，蔡尚松，蒋润德，文静，
申请(专利权)人：湖南科技大学，
类型：发明
国别省市：湖南,43