本發(fā)明涉及自卸車領域，具體涉及一種用于自卸車的超級電容的充電系統(tǒng)。

背景技術：

超級電容具有的優(yōu)點是功率密度高、充放電時間短、循環(huán)壽命長、工作溫度范圍寬。而自卸車目前存在的缺點是啟動電流小導致啟動難的問題，輔助系統(tǒng)的供電不穩(wěn)定的問題，因此超級電容逐漸被利用至自卸車中來解決其啟動難和供電不穩(wěn)定的問題。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術問題是提供一種可以實現(xiàn)對自卸車快速充電、充電過程智能化的用于自卸車的超級電容的充電系統(tǒng)。

為了解決上述技術問題，本發(fā)明包括充電模塊、主控單元、直流檢測單元、交流檢測單元、直流接觸器、避雷器、超級電容儲能單元、直流開關柜和自卸車受電單元，所述充電模塊的一端分別與避雷器和交流檢測單元連接，充電模塊的另一端與直流接觸器連接，直流接觸器的一端分別與直流檢測單元和直流輸出接口連接，所述交流檢測單元、充電模塊、直流檢測單元分別采用CAN通訊模塊與主控單元連接，所述直流輸出接口與超級電容儲能單元連接，超級電容儲能單元通過直流開關柜與自卸車受電單元連接，所述充電模塊包括多個充電單元，所述充電單元包括交流側接口、交流斷路器、交流防雷器、第一熔斷器單元、第二熔斷器單元、第一交流濾波器、第二交流濾波器、隔離變壓器、軟啟動器、第一接觸器、第二接觸器、IGBT整流模塊、直流濾波器、直流防雷器、直流開關裝置和直流側接口，所述交流側接口與交流斷路器連接，第一熔斷器單元的一端分別與交流斷路器和交流防雷器連接，第一熔斷器單元的另一端與隔離變壓器連接，隔離變壓器的一端分別與第一接觸器和第二接觸器連接，第一接觸器與軟啟動器串聯(lián)，第二交流濾波器的一端分別與軟啟動器和第二接觸器連接，第二交流濾波器的另一端與IGBT整流模塊的一端連接，IGBT整流模塊的另一端與直流濾波器的一端連接，直流濾波器的另一端與第二熔斷器單元的一端連接，第二熔斷器單元的另一端分別與直流開關裝置和直流防雷器連接，直流開關裝置與直流側接口連接。

將電網(wǎng)的充電輸出端通過變壓器得到充電系統(tǒng)所需要的電壓值，然后經過充電模塊的第一熔斷器單元、第一交流濾波器、隔離變壓器、第二交流濾波器后得到三相交流電，三相交流電經過IGBT整流模塊后得到直流電，直流電經過直流濾波器和第二熔斷器單元后得到輸出的直流電，通過直流輸出接口給超級電容儲能單元充電，然后超級電容儲能單元對自卸車受電單元進行充電工作。由超級電容特性可知其可以大電流充放電，這個特性可適用于礦區(qū)的工作狀態(tài)，對于礦區(qū)自卸車電源的充電可以短時間內實現(xiàn)。因為主控單元通過CAN通訊模塊與交流檢測單元、充電模塊、直流檢測單元連接，并進行信號傳輸，這樣主控單元可以對充電過程中的電壓、電流、溫度等參數(shù)進行采樣，例如三相交流輸入電壓、三相交流輸入電流、直流側輸出電壓、超級電容儲能單元電壓、直流輸出電流、散熱器溫度、IGBT整流模塊溫度等，并分析處理后發(fā)出指令，使充電過程智能化。

作為本發(fā)明的進一步改進，所述自卸車受電單元包括制動電阻柜、六臺牽引電機和兩組牽引變流器所述牽引變流器包括整流器、第一逆變器、第二逆變器、第三逆變器和第四逆變器，所述超級電容儲能單元通過直流開關柜、整流器、第一逆變器、第二逆變器和第三逆變器與牽引電機連接，所述牽引電機通過第四逆變器與制動電阻柜連接。

作為本發(fā)明的進一步改進，所述第一逆變器、第二逆變器、第三逆變器和第四逆變器為三相逆變器。

作為本發(fā)明的進一步改進，所述第一逆變器、第二逆變器、第三逆變器和第四逆變器由三個單相逆變器組成，每個單相逆變器分別與牽引電機的其中一相連接。

作為本發(fā)明的進一步改進，所述超級電容儲能單元包括主動力電源儲能模組和輔助電源儲能模組。

作為本發(fā)明的進一步改進，所述主動力電源儲能模組包括三個儲能柜，所述輔助電源儲能模組包括兩個儲能柜，五個儲能柜相并聯(lián)，每個儲能柜內設有四十六個串聯(lián)的超級電容。

作為本發(fā)明的進一步改進，所述自卸車受電單元的一端設有接觸網(wǎng)裝置，直流開關柜通過受電弓裝置與接觸網(wǎng)裝置連接。一般在充電的過程中電流會達到2000A左右，此時所對應的單位長度的電纜的重量過重，不適宜人工操作，同時人工操作也存在安全隱患。所以通過受電弓裝置與接觸網(wǎng)裝置連接進行受電弓式受電方式?？梢詫⒔佑|網(wǎng)裝置設置在地面或者自卸車上。

作為本發(fā)明的進一步改進，所述接觸網(wǎng)裝置包括剛體滑觸線。剛體滑觸線使接觸網(wǎng)裝置與受電弓裝置的接觸面積增大，減少接觸電阻，使充電順利完成。

綜上所述，本發(fā)明的優(yōu)點是可以實現(xiàn)對自卸車快速充電、充電過程智能化。

附圖說明

下面結合附圖和具體實施方式來對本發(fā)明做進一步詳細的說明。

圖1為本發(fā)明的結構示意圖。

圖2為本發(fā)明的充電單元的結構示意圖。

圖3為本發(fā)明的超級電容儲能單元和自卸車受電單元的連接結構示意圖。

具體實施方式

由圖1至圖3所示，本發(fā)明包括充電模塊1、主控單元2、直流檢測單元3、交流檢測單元4、直流接觸器5、避雷器6、超級電容儲能單元7、直流開關柜8和自卸車受電單元9，所述充電模塊1的一端分別與避雷器6和交流檢測單元4連接，充電模塊1的另一端與直流接觸器5連接，直流接觸器5的一端分別與直流檢測單元3和直流輸出接口10連接，所述交流檢測單元4、充電模塊1、直流檢測單元3分別采用CAN通訊模塊與主控單元2連接，所述直流輸出接口10與超級電容儲能單元7連接，所述自卸車受電單元9包括制動電阻柜11、六臺牽引電機12和兩組牽引變流器13，所述牽引變流器13包括整流器14、第一逆變器15、第二逆變器16、第三逆變器17和第四逆變器18，所述超級電容儲能單元7通過直流開關柜8、整流器14、第一逆變器15、第二逆變器16和第三逆變器17與牽引電機12連接，所述牽引電機12通過第四逆變器18與制動電阻柜11連接，所述超級電容儲能單元7包括主動力電源儲能模組19和輔助電源儲能模組20，所述主動力電源儲能模組19包括三個儲能柜，所述輔助電源儲能模組20包括兩個儲能柜，五個儲能柜相并聯(lián)，每個儲能柜內設有四十六個串聯(lián)的超級電容，所述充電模塊1包括多個充電單元，所述充電單元包括交流側接口21、交流斷路器22、交流防雷器23、第一熔斷器單元24、第二熔斷器單元25、第一交流濾波器26、第二交流濾波器27、隔離變壓器28、軟啟動器29、第一接觸器30、第二接觸器31、IGBT整流模塊32、直流濾波器33、直流防雷器34、直流開關裝置35和直流側接口36，所述交流側接口21與交流斷路器22連接，第一熔斷器單元24的一端分別與交流斷路器22和交流防雷器23連接，第一熔斷器單元24的另一端與隔離變壓器28連接，隔離變壓器28的一端分別與第一接觸器30和第二接觸器31連接，第一接觸器30與軟啟動器29串聯(lián)，第二交流濾波器27的一端分別與軟啟動器29和第二接觸器31連接，第二交流濾波器27的另一端與IGBT整流模塊32的一端連接，IGBT整流模塊32的另一端與直流濾波器33的一端連接，直流濾波器33的另一端與第二熔斷器單元25的一端連接，第二熔斷器單元25的另一端分別與直流開關裝置35和直流防雷器34連接，直流開關裝置35與直流側接口36連接，所述自卸車受電單元9的一端設有接觸網(wǎng)裝置，直流開關柜8通過受電弓裝置與接觸網(wǎng)裝置連接，所述接觸網(wǎng)裝置包括剛體滑觸線。

將電網(wǎng)的充電輸出端通過變壓器得到充電系統(tǒng)所需要的電壓值，然后經過充電模塊1的第一熔斷器單元24、第一交流濾波器26、隔離變壓器28、第二交流濾波器27后得到三相交流電，三相交流電經過IGBT整流模塊32后得到直流電，直流電經過直流濾波器33和第二熔斷器單元25后得到輸出的直流電，通過直流輸出接口10給超級電容儲能單元7充電，然后超級電容儲能單元7對自卸車受電單元9進行充電工作。由超級電容特性可知其可以大電流充放電，這個特性可適用于礦區(qū)的工作狀態(tài)，對于礦區(qū)自卸車電源的充電可以短時間內實現(xiàn)。因為主控單元2通過CAN通訊模塊與交流檢測單元4、充電模塊1、直流檢測單元3連接，并進行信號傳輸，這樣主控單元2可以對充電過程中的電壓、電流、溫度等參數(shù)進行采樣，例如三相交流輸入電壓、三相交流輸入電流、直流側輸出電壓、超級電容儲能單元7電壓、直流輸出電流、散熱器溫度、IGBT整流模塊32溫度等，并分析處理后發(fā)出指令，使充電過程智能化。一般在充電的過程中電流會達到2000A左右，此時所對應的單位長度的電纜的重量過重，不適宜人工操作，同時人工操作也存在安全隱患。所以通過受電弓裝置與接觸網(wǎng)裝置連接進行受電弓式受電方式?？梢詫⒔佑|網(wǎng)裝置設置在地面或者自卸車上。剛體滑觸線使接觸網(wǎng)裝置與受電弓裝置的接觸面積增大，減少接觸電阻，使充電順利完成。

可以對該充電系統(tǒng)進行試驗，使用的超級電容模組為5并46串，單體電容量為9500F，總的電容量258.15F，單體電阻0.2mΩ,總的電阻為7.36mΩ，我們將整體超級電容電源抽象為一個258.15F的理想電容和一個7.36 mΩ電阻的串聯(lián)組合，所以我們計算的理論充電時間算法如下

恒流過程中U_總=IR+U

U=U₀+It/C

所以恒流充電時間t=

在恒壓過程中：

iR+U₁=U_總

U_總

+U₀

當t為3倍的2.4s時，電阻電壓減小為原來的5%，即充電電流減小到恒流的5%，可視為充滿。