双源无轨电车的集成控制器控制系统及方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及自动控制领域，更具体地说，涉及一种双源无轨电车的集成控制器控制系统及方法。
【背景技术】
[0002]传统无轨电车由于必须全部依赖线网才能运行，因此与汽车相比机动性较差，特别是在繁华的地段路口线网密布，既影响视觉美感，又严重制约车辆的通行能力；而双源无轨电车，大部分采用线网驱动，在部分无线网路段采用蓄电池驱动，提高了车辆的机动性和简化了线网的架设难度；与电动车相比，双源无轨电车的优势在于仅用少量低价格电池与线网供电混合使用，综合电动车和无轨电车的优点，即解决了局部路段车辆机动性差的问题，又可作为电动车发展的过渡产品。
【发明内容】
[0003]本发明所要解决的技术问题是，针对现有的局部路段车辆机动性差，耗能高的问题，提供一种双源无轨电车的集成控制器控制系统及方法。
[0004]本发明解决上述技术问题，提供如下解决的技术方案:一种双源无轨电车的集成控制器控制系统，包括高压直流线网、DC-DC集成控制器、超级电容、电池和电机控制器；所述超级电容用于为所述电机控制器提供电源；所述DC-DC集成控制器包括挂网供电控制单元、脱网供电控制单元以及辅源供电控制单元，其中:
[0005]所述挂网供电控制单元，用于在存在高压直流线网输入时，将高压直流线网通过超级电容为电车行驶供电；
[0006]所述脱网供电控制单元，用于在高压直流线网输入不存在且电池电压在驱动电机的额定电压范围以内时，使电池直接通过超级电容为电车行驶供电；
[0007]所述辅源供电控制单元，用于在高压直流线网输入不存在且电池电压消耗至驱动电机的额定电压范围以外时，将电池电压升压后通过超级电容为电车行驶供电。
[0008]在本发明所述的双源无轨电车的集成控制器控制系统中，所述DC-DC集成控制器包括DC-DC驱动模块，且所述高压直流线网经由第一接触器与DC-DC驱动模块的输入端连接，所述电池经由第二接触器与DC-DC驱动模块的输入端连接、并经由第三接触器与DC-DC驱动模块的输出端连接，所述DC-DC集成控制器的输出端经由超级电容连接到电机控制器。
[0009]在本发明所述的双源无轨电车的集成控制器控制系统中，所述挂网供电控制单元在电车行驶在高压直流线网时闭合第一接触器，使高压直流线网将电流输入DC-DC驱动模块，并通过闭合第三接触器，实现电池充电；所述脱网供电控制单元在电车驶离高压直流线网且电池电压在驱动电机的额定电压范围以内时，断开第一接触器并闭合第二接触器，使所述电池直接通过超级电容为电车行驶供电；所述辅源供电控制单元，在电池电压消耗至驱动电机的额定电压范围以外时，断开第二接触器并闭合第三接触器，并使所述DC-DC驱动模块将电池电压升压后通过超级电容为电车行驶供电。
[0010]在本发明所述的双源无轨电车的集成控制器控制系统中，该系统还包括电车启动单元，该电车启动单元包括电池供电模块和超级电容供电模块；所述电池供电模块，用于使DC-DC集成控制器将电池电压转换后为超级电容充电；所述超级电容供电模块，用于在所述超级电容电压与电池电压相当时，使电池经超级电容为电车行驶供电。
[0011]在本发明所述的双源无轨电车的集成控制器控制系统中，所述高压直流线网经由整流设备连接到三相交流电网，且该高压直流线网架设在无轨电车的行驶路线上。
[0012]本发明还提供一种双源无轨电车的集成控制器控制方法，包括在电车行驶过程中执行的如下步骤:
[0013]在存在高压直流线网输入时，DC-DC集成控制器将高压直流线网输入为超级电容供电，所述超级电容为电车行驶供电；
[0014]在高压直流线网输入不存在且电池电压在驱动电机的额定电压范围以内时，电池直接通过超级电容为电车行驶供电，并当电池电压消耗至驱动电机的额定电压范围以外时，所述DC-DC集成控制器将电池电压升压后通过超级电容为电车行驶供电。
[0015]在本发明所述的双源无轨电车的集成控制器控制方法中，该方法还包括:
[0016]S11、在电车启动阶段，使DC-DC集成控制器将电池电压转换后为超级电容充电；
[0017]S12、在所述超级电容电压与电池电压相当时，使电池直接通过超级电容为电车行驶供电。
[0018]在本发明所述的双源无轨电车的集成控制器控制方法中，在超级电容为电车行驶供电时，所述DC-DC集成控制器根据电车行驶的功率需求和自身控制算法，向超级电容供电。
[0019]在本发明所述的双源无轨电车的集成控制器控制方法中，在存在高压直流线网输入时，所述DC-DC集成控制器为电池充电。
[0020]在本发明所述的双源无轨电车的集成控制器控制方法中，所述高压直流线网经由整流设备连接到三相交流电网，且该高压直流线网架设在无轨电车的行驶路线上。
[0021]实施本发明的双源无轨电车的集成控制器控制系统及方法，具有以下有益效果:通过一个DC-DC集成控制器满足电车的三种应用工况要求(挂网DC-DC模式、脱网DC-DC模式和辅源工作模式)；在挂网工作时既能向电车提供驱动能量，又能向电池充电；脱网工作模式和辅源工作模式可以始终使电机工作在高效率工作点。
【附图说明】
[0022]图1为本发明的双源无轨电车的集成控制器控制系统的实施例的结构原理图；
[0023]图2为本发明的双源无轨电车的集成控制器控制方法的在电车启动阶段的流程示意图；
[0024]图3为本发明的双源无轨电车的集成控制器控制方法的实施例的流程切换示意图。
【具体实施方式】
[0025]为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0026]图1为本发明的双源无轨电车的集成控制器控制系统的实施例的结构原理图；本发明的一种双源无轨电车的集成控制器控制系统，其包括高压直流线网1、DC-DC集成控制器2、超级电容3、电池4和电机控制器5，且DC-DC集成控制器2包括DC-DC驱动模块7 ;所述高压直流线网I经由第一接触器Kl与DC-DC驱动模块7的输入端连接，所述电池4经由第二接触器K2与DC-DC驱动模块7的输入端连接、并经由第三接触器K3与DC-DC驱动模块7的输出端连接，所述DC-DC驱动模块7的输出端经由超级电容3连接到电机控制器5。
[0027]DC-DC集成控制器2，为双源无轨电车的电源转换单元，其通过DC-DC驱动模块7实现高压直流线网I和双源无轨电车中的高压电器之间的电源转换，并通过对DC-DC驱动模块7与自身接触器的调节控制，实现电车行驶中的三种工作模式，包括挂网工作模式、脱网工作模式和辅源工作模式。
[0028]具体地，DC-DC集成控制器2包括挂网供电控制单元、脱网供电控制单元以及辅源供电控制单元实现电车行驶中的三种工作模式:挂网工作模式、脱网工作模式和辅源工作模式。其中:挂网供电控制单元在电车行驶在高压直流线网I时闭合第一接触器K1，使高压直流线网I将电流输入DC-DC驱动模块7，并通过闭合第三接触器2，实现电池充电；所述脱网供电控制单元在电车驶离高压直流线网I时且在电池4电压在驱动电机6的额定电压范围以内时，断开第一接触器Kl并闭合第二接触器K2，使所述电池4直接通过超级电容3为电车行驶供电；所述辅源供电控制单元，在电池4电压消耗至驱动电机6的额定电压范围以外时，断开第二接触器K2并闭合第三接触器K3，并使DC-DC驱动模块7将电池4电压升压后通过超级电容3为电车行驶供电。
[0029]所述电机控制器5，用于驱动电机6，及时调整电车行驶的行驶转矩需求。
[0030]所述超级电容3，用于为所述电机6控制器提供电源，实现电车行驶的瞬间大功率需求和存储电车制动反馈的电源。
[0031]所述高压直流线网I和所述DC-DC集成控制器2通过第一接触器Kl相连接；所述第二接触器K2连接在电池与第一接触器Kl之间，所述第三接触器K3连接在DC-DC驱动模块7和电池4之间。
[0032]在挂网供电控制单元实现挂网工作模式控制中，各部件按如下方式工作:高压直流线网I经第一接触器Kl输入DC-DC驱动模块7 ；DC-DC驱动模块7根据电车的功率需求及自身控制算法，通过超级电容3为电车行驶提供能量，并经电机控制器5驱动电机6输出电车所需的行驶转矩；在该过程中，DC-DC驱动模块7还将部分能量经第三接触器K3 (若K3已经闭合)向电池4充电，提高电池4的续航能力。
[0033]在脱网供电控制单元实现脱网工作模式控制中，各部件按如下方式工作:电池直流高压经K2接触器输入DC-DC集成控制器；DC-DC集成控制器根据电车的功率需求及自身控制算法，通过超级电容3为电车行驶提供能量，并经电机控制器5驱动电机6输出电车所需的行驶转矩。
[0034]在辅源供电控制单元实现辅源工作模式控制