一种超级电容柜的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及超级电容储能装置技术领域，尤其涉及一种超级电容柜。
【背景技术】
[0002] 地铁超级电容储能装置为安置于站台的地独立电气设备，用于回收再利用地铁制 动能量，并有效的抑制由于起制动时电网瞬时大功率引起的电网电压波动。在选择超级电 容功率方面，需要考虑储能系统与列车正常运行时功率的变化关系。城市的地铁轨道交通 通常站与站之间距离很短，在Ikm左右，牵引制动功率为短时变化很大的尖峰状，这要求储 能装置具有较大的功率密度；长时间运行的列车需要频繁的启动和制动，平均间隔2min左 右，因此储能设备也需要频繁的在储能和释能的状态间切换，必须适应每年10万-30万次 的负载循环；同时，列车牵引/制动时间很短，通常在20s-30s之间，在短时间内迅速释放和 吸收巨大的能量流动，储能装置需要具有快速的充放电能力。由于超级电容最符合上述所 需要的条件，因此选用超级电容做储能设备最为合适。但超级电容的功率和列车制动牵引 功率匹配才可以达到理想的能量再生。
[0003] 对于超级电容储能装置，选择低电压（相对直流母线）工作模式比较理想。可以 减少电容串联单体个数，降低超级电容组均压控制的难度和成本，并且更容易对超级电容 组进行优化配置。
[0004] 初始制动时，反馈的功率和电流非常大，又由于超级电容组电压工作在较大的变 化范围额内。例如，1500V直流供电系统，制动峰值功率为6800kW时，当超级电容组电压为 680V时，完全吸收制动功率，电流为IX 106A。致使储能装置的研发存在很多难题。现有超 级电容的充放电电流并非无穷大，也需要更多的并联支路来满足大电流要求，对于储存一 定能量和一定放电深度的模组，其单体个数没有变化，所以增加了单体串并的组合优化难 度，甚至需要不惜成本增加电容单体个数，以满足实际要求。超级电容模组数量较多，如何 通过一个柜体结构将多个超级电容模组整体安装于电车车厢内是行业内急需解决的技术 问题。
【发明内容】
[0005] 为了解决【背景技术】中存在的技术问题，本发明提出了一种超级电容柜，结构紧凑， 体积较小，成本低，能够安装在轻轨车辆上，利用超级电容充电和放电功能在轻轨车辆经过 无接触网区域时能够为机车提供电力驱动，保证车辆在无电区的平稳运行。
[0006] 本发明提出的一种超级电容柜，包括柜体，柜体包括上盖板、底板和连接上盖板和 底板的三根可拆卸的侧板，柜体内设有超级电容层和开关装置层，超级电容层设有与柜体 铰接的第一柜门，开关装置层设有与柜体铰接的第二柜门，第二柜门上设有显示电容柜状 态的指示灯；开关装置层位于超级电容层上方；
[0007] 超级电容层内设有多个安装条架将超级电容层分隔成多层电容层，每层电容层远 离第一柜门一侧设有两个超级电容模块，电容层靠近第一柜门一侧设有与超级电容模块相 配的电容均压子模块；每个超级电容模块由多个超级电容并联组成，超级电容模块相互串 联；均压子模块由EE42变压器、DSA90C200肖特基二极管和东亚DY-SU散热器组成，侧装于 中间分层支架板上；
[0008] 开关装置层内靠近第二柜门一侧设有线路隔离开关、线路接触器、预充电接触器、 放电接触器、电容均压主板，开关装置层内远离第二柜门一侧设有超级电容的放电电阻；开 关装置层顶板上设有风机；电容均压主板由BUCK、半桥、MCU、保护综合和CAN通讯组成。
[0009] 优选地，超级电容模块间的电压均衡采用Buck加全桥两级式电压均衡拓扑，用于 实现实时可控均衡电流，提供过流保护，无需监测超级电容模块电压，自动实现能量均衡。
[0010] 优选地，线路隔离开关选择型号为EX9MD2B的隔离开关，线路隔离开关安装有加 长旋转手柄与柜门联锁，用于保证在开门的同时线路隔离开关处于断开状态。
[0011] 优选地，线路接触器选择型号为NEVN620025直流接触器。
[0012] 优选地，预充电接触器选择型号为NEVN61025直流接触器。
[0013] 优选地，电容均压子模块的宽度、长度、深度比值为19:30:30。
[0014] 优选地，电容均压主板的宽度、长度、深度比值小于14:14:3。
[0015] 在本发明中，超级电容层内设有多个安装条架将超级电容层分隔成多层电容层， 每层电容层远离第一柜门一侧设有两个超级电容模块，电容层靠近第一柜门一侧设有与超 级电容模块相配的电容均压子模块；每个超级电容模块由多个超级电容并联组成，超级电 容模块相互串联；均压子模块由EE42变压器、DSA90C200肖特基二极管和东亚DY-SU散热 器组成，侧装于中间分层支架板上；开关装置层内靠近第二柜门一侧设有线路隔离开关、线 路接触器、预充电接触器、放电接触器、电容均压主板，开关装置层内远离第二柜门一侧设 有超级电容的放电电阻；开关装置层顶板上设有风机；电容均压主板由BUCK、半桥、MCU、保 护综合和CAN通讯组成。本发明结构紧凑，体积较小，成本低，能够安装在轻轨车辆上，利用 超级电容充电和放电功能在轻轨车辆经过无接触网区域时能够为机车提供电力驱动，保证 车辆在无电区的平稳运行。
【附图说明】
[0016] 图1为本发明提出的一种超级电容柜结构示意图；
[0017] 图2为本发明提出的一种超级电容柜轴视图；
[0018] 图3为本发明提出的一种超级电容柜的电容层结构示意图；
[0019] 图4为本发明提出的一种超级电容柜的超级电容模块间电压均衡电路图；
[0020] 图5为本发明提出的一种超级电容柜的线路隔离开关连接方式图。
【具体实施方式】
[0021] 参照图1、图2、图3,本发明提出一种超级电容柜，包括柜体1，柜体1包括上盖板、 底板和连接上盖板和底板的三根可拆卸的侧板，柜体1内设有超级电容层和开关装置层2， 超级电容层设有与柜体1铰接的第一柜门8,开关装置层2设有与柜体1铰接的第二柜门 9,第二柜门9上设有显示柜体状态的指示灯6 ;开关装置层2位于超级电容层上方；
[0022] 超级电容层内设有多个安装条架4将超级电容层分隔成多层电容层3,每层电容 层3远离第一柜门8 -侧设有两个超级电容模块5,每个电容模块净高202_，包括各安装 条架后，每层高度不高于260mm，总高小于1600mm，电容层3靠近第一柜门8 -侧设有与超 级电容模块5相配的电容均压子模块10 ;每个超级电容模块5由多个超级电容并联组成， 超级电容模块5相互串联；均压子模块10由EE42变压器、DSA90C200肖特基二极管和东亚 DY-SU散热器组成，侧装于中间分层支架板上，模块尺寸：宽76mm*长120mm*深120mm ;
[0023] 开关装置层2内靠近第二柜门9 一侧设有线路隔离开关、线路接触器、预充电接触 器、放电接触器、电容均压主板，开关装置层2内远离第二柜门9 一侧设有超级电容的放电 电阻，电阻箱的尺寸为宽410*长680*深170mm ;开关装置层2顶板上设有风机7 ;电容均压 主板由BUCK、半桥、MCU、保护综合和CAN通讯组成，电容均压主板尺寸小于：宽350*长350* 深 75mm〇
[0024] 线路隔离开关选择型号为EX9MD2B的隔离开关，线路隔离开关安装有加长旋转手 柄与柜门联锁，用于保证在开门的同时线路隔离开关处于断开状态，该型号线路隔离开关 防护等级达到IP40,使用环境温度为-40°C~70°C，并且采用如图5所示的连接方式，保证 超级电容正负端点都与变换器脱离，保证人身安全。
[0025] 线路接触器、预充电接触器均选择诺雅克公司生产的NEV系列直流接触器，线路 接触器型号为NEVN620025,预充电接触器型号为NEVN61