一種儲能裝置供電的動車組牽引系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】一種儲能裝置供電的動車組牽引系統(tǒng)，其特征在于：主要包括儲能裝置、牽引變流器、牽引電機，儲能裝置直接與牽引變流器相連，牽引變流器與牽引電機連接。本實用新型綠色環(huán)保，實現(xiàn)“零”排放；制動能量通過儲能裝置進行吸收，實現(xiàn)了能量的循環(huán)利用，體現(xiàn)節(jié)能理念；采用與既有動車組一致的結構方式，大大減少了設計成本；由于采用了儲能裝置，該動車組不僅具有非電氣化路段的運行能力，在特殊的雨雪天氣或接觸網(wǎng)受損時有應急救援和戰(zhàn)備功能，還可以作為移動電源使用。
【專利說明】—種儲能裝置供電的動車組牽引系統(tǒng)
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及動車組牽引系統(tǒng)，尤其涉及一種接儲能裝置供電的動車組電力牽引系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002]牽引系統(tǒng)是動車組傳動系統(tǒng)的核心，肩負著為列車提供行駛動力的任務。傳統(tǒng)的動車組牽引系統(tǒng)主要為單一的電力牽引，采用接觸網(wǎng)供電模式，只能運行在電氣化鐵路上。或者為單一的內(nèi)燃機車牽引，運行在非電氣化鐵路上，而根據(jù)我國鐵路規(guī)劃，截至2012年底，我國電氣化鐵路占全國鐵路線路的53% ;根據(jù)《中長期鐵路網(wǎng)規(guī)劃》，預計2020年，電氣化鐵路將占全國鐵路線路的60%，非電氣化鐵路仍將長期占有很大比例。所有單一電力牽引的動車組無法滿足在非電氣化鐵路上運行，并且在電氣化路段發(fā)生故障或者車輛本身高壓系統(tǒng)發(fā)生故障時，單一電力牽引的動車組將受到影響。
[0003]另外，在目前非電氣化路段，傳統(tǒng)集中供電的列車采用熱動力源即內(nèi)燃機車集中供電牽引的方式，在制動過程中，制動能量主要通過制動電阻的方式消耗，造成能源的巨大浪費。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種由儲能裝置供電的動車組牽引系統(tǒng)，在無接觸網(wǎng)的情況下能正常運行的同時，實現(xiàn)能量的循環(huán)利用，且無任何污染，還能夠為傳統(tǒng)動車組提供應急救援、以及具有戰(zhàn)備等作用。
[0005]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種儲能裝置供電的動車組牽引系統(tǒng)，其特征在于:主要包括儲能裝置、牽引變流器、牽引電機，儲能裝置直接與牽引變流器相連，牽引變流器與牽引電機連接，牽引變流器包括儲能裝置接口、預充電裝置、四象限整流器、中間直流環(huán)節(jié)、牽引逆變器、雙向DC/DC斬波器、過壓抑制電路、牽引電機接口和輔助變流器接口，所述儲能裝置接口與所述雙向DC/DC斬波器連接，且并聯(lián)在所述四象限整流器的輸出端直流母線上，所述中間直流環(huán)節(jié)并聯(lián)在所述四象限整流器的輸出端直流母線上，所述四象限整流器的輸出端與所述牽引逆變器的輸入端連接，所述牽引逆變器的輸出端用于與所述牽引電機接口連接，所述過壓抑制電路并聯(lián)在所述四象限整流器的輸出端直流母線上，所述輔助變流器接口并聯(lián)在所述四象限整流器的輸出端直流母線上，所述預充電裝置設置在所述儲能裝置接口與所述雙向DC/DC斬波器之間的電路上。
[0006]預充電裝置包括主接觸器、預充電接觸器和預充電電阻；所述主接觸器用于控制主電路的通斷，所述預充電接觸器用于控制預充電裝置向所述支撐電容預充電。
[0007]所述雙向DC/DC斬波器包括兩個IGBT功率器件和一個電抗器，所述兩個IGBT功率器件連接后與電抗器連接。
[0008]本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比所具有的有益效果:
[0009]I)采用新能源的牽引系統(tǒng)。[0010]2)綠色環(huán)保，實現(xiàn)“零”排放。
[0011]3)制動能量通過儲能裝置進行吸收，實現(xiàn)了能量的循環(huán)利用，體現(xiàn)節(jié)能理念。
[0012]4)采用與既有動車組一致的結構方式，大大減少了設計成本。
[0013]5)由于采用了儲能裝置，該動車組不僅具有非電氣化路段的運行能力，在特殊的雨雪天氣或接觸網(wǎng)受損時有應急救援和戰(zhàn)備功能，還可以作為移動電源使用。
[0014]【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1為本發(fā)明實施方式主電路原理圖；
[0016]圖2為牽引變流器組成框圖；
[0017]圖3為牽引變流器主電路原理圖。
[0018]【具體實施方式】
[0019]參照圖1，本發(fā)明實施方式主要包括儲能裝置、牽引變流器、牽引電機，儲能裝置直接與牽引變流器相連，牽引變流器與牽引電機連接。
[0020]參照圖2、圖3，1.牽引電機接口 2.輔助變流器接口 3.儲能裝置接口 4.預充電裝置5.四象限整流器6.中間直流環(huán)節(jié)7.牽引逆變器8.雙向DC/DC斬波器9.過壓抑制電路
[0021]儲能裝置接口 3與雙向DC/DC斬波器8連接，且并聯(lián)在四象限整流器5的輸出端直流母線上，中間直流環(huán)節(jié)6并聯(lián)在四象限整流器5的輸出端直流母線上，四象限整流器5的輸出端與牽引逆變器7的輸出端連接，牽引逆變器7的輸出端用于與動車組的牽引電機接口 I連接，為牽引電機接口 I供電，通過牽引電機接口 I為動車組提供動力。中間直流環(huán)節(jié)6可以包括支撐電容Cl和電容放電電阻Rcl，支撐電容Cl對四象限整流器5的輸出端具有濾波作用，能夠穩(wěn)定四象限整流器5輸出端的直流電壓。儲能裝置接口 3可以與蓄電池或超級電容連接，也可以與飛輪或燃料電池等其他儲能元件連接。過壓抑制電路9并聯(lián)在四象限整流器5的輸出端直流母線上的，過壓抑制電路9包括串聯(lián)的IGBT功率器件IV7和能量吸收電阻Rov，過壓抑制電路9用于吸收直流環(huán)節(jié)6中的瞬時電壓尖峰，以保證電路中IGBT功率器件的安全。輔助變流器接口 2并聯(lián)在四象限整流器5的輸出端直流母線上，通過中間直流環(huán)節(jié)6為輔助變流器接口 2供電，輔助變流器接口 2用于向動車組的輔助負載供電。充電裝置4設置在儲能裝置接口 3與雙向DC/DC斬波器8之間的電路上；預充電裝置4包括主接觸器K4、預充電接觸器K3和預充電電阻R3。
[0022]主接觸器LK3用于控制主電路的通斷，預充電接觸器K3控制預充電電阻R3向支撐電容Cl預充電。當中間直流環(huán)節(jié)6的中間直流電壓較低時，先閉合預充電接觸器K3，同過預充電電阻R3、電抗器LI和IGNT功率器件BVl的反并聯(lián)二極管對中間支撐電容Cl充電。當中間支撐電容Cl兩端的電壓接近儲能電池電壓后閉合主接觸K4、斷開預充電接觸器K3，然后啟動雙向DC/DC斬波器8。
[0023]在本實施例中四象限整流器5包括八個IGBT (Insulated Gate BipolarTransistor,絕緣柵雙極型晶體管)功率器件，具體為IGBT功率器件CV1-CV8，整流器5用于實現(xiàn)AC/DC (交流直流)變換。
[0024]牽引逆變器7可以包括六個IGBT功率器件IV1-1V6，通過DC/AC (直流/交流)變換，將中間直流電壓逆變?yōu)殡妷汉皖l率可調(diào)節(jié)的三相交流電，用于驅(qū)動并聯(lián)的牽引電機接口 1，為動車組提供動力。牽引逆變器7可以采用高性能電機控制算法，在準確磁鏈觀測的基礎上，可以對牽引電機接口 I進行精確的轉矩控制，以保證動車組良好的加減速性能和運行的平穩(wěn)可靠；另外，可以采用多模式調(diào)制算法，以充分利用直流電壓，并降低功率器件損耗，減小噪聲。
[0025]雙向DC/DC斬波器8包括兩個IGBT功率器件BV1、BV2和一個電抗器LI。兩個IGBT功率器件BV1、BV2連接后與電抗器LI連接。通過不同的開關方式實現(xiàn)對儲能裝置進行充放電控制，具體為:動力包供電模式下，車輛處于牽引狀態(tài)時，若動力包功率不足，儲能裝置接口 3通過雙向DC/DC斬波器8進行升壓控制，以輸出牽引能量，以補償動力包的功率不足；當車輛處于制動狀態(tài)時，對雙向DC/DC斬波器8進行降壓控制，對儲能裝置充電，以吸收制動能量，實現(xiàn)能量循環(huán)利用。
[0026]工作過程:在牽引工況下，使用雙向DC/DC斬波器進行儲能裝置放電，滿足列車運行的需求，獲得最佳加速性能。
[0027]在制動工況下，制動能量全部回饋儲能裝置，實現(xiàn)能量高效利用與節(jié)能減排。
【權利要求】
1.一種儲能裝置供電的動車組牽引系統(tǒng)，其特征在于:主要包括儲能裝置、牽引變流器、牽引電機，儲能裝置直接與牽引變流器相連，牽引變流器與牽引電機連接，牽引變流器包括儲能裝置接口、預充電裝置、四象限整流器、中間直流環(huán)節(jié)、牽引逆變器、雙向DC/DC斬波器、過壓抑制電路、牽引電機接口和輔助變流器接口，所述儲能裝置接口與所述雙向DC/DC斬波器連接，且并聯(lián)在所述四象限整流器的輸出端直流母線上，所述中間直流環(huán)節(jié)并聯(lián)在所述四象限整流器的輸出端直流母線上，所述四象限整流器的輸出端與所述牽引逆變器的輸入端連接，所述牽引逆變器的輸出端用于與所述牽引電機接口連接，所述過壓抑制電路并聯(lián)在所述四象限整流器的輸出端直流母線上，所述輔助變流器接口并聯(lián)在所述四象限整流器的輸出端直流母線上，所述預充電裝置設置在所述儲能裝置接口與所述雙向DC/DC斬波器之間的電路上。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種儲能裝置供電的動車組牽引系統(tǒng)，其特征在于:預充電裝置包括主接觸器、預充電接觸器和預充電電阻；所述主接觸器用于控制主電路的通斷，所述預充電接觸器用于控制預充電裝置向所述支撐電容預充電。
3.根據(jù)權利要求1所述的一種儲能裝置供電的動車組牽引系統(tǒng)，其特征在于:所述雙向DC/DC斬波器包括兩個IGBT功率器件和一個電抗器，所述兩個IGBT功率器件連接后與電抗器連接。
【文檔編號】B60L11/16GK203401984SQ201320362871
【公開日】2014年1月22日 申請日期:2013年6月24日 優(yōu)先權日:2013年6月24日
【發(fā)明者】趙明花, 李軍, 王成濤, 荀玉濤, 李雪飛, 韓偉, 況陽, 哈大雷, 解楓, 周勇志, 馬昭鈺, 翟黎淵, 劉俊明, 萬爭, 田偉, 翟麗佳, 王穎超, 蔣英智, 張金龍, 金鑫 申請人:長春軌道客車股份有限公司