CN107804326A - 一种牵引电机供电系统及电力机车供电设备 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种牵引电机供电系统及电力机车供电设备，其中，该牵引电机供电系统包括储能系统、接触器、逆变器和隔离开关；其中，所述储能系统分别与所述接触器的第一端相连，用于输出直流电；所述逆变器的第一端与所述接触器的第二端相连，所述逆变器的第二端与所述隔离开关相连，用于将所述储能系统产生的直流电转换成交流电，为牵引电机供电。本申请利用储能系统及逆变电流器实现在无电区为电力机车的牵引电机供电，从而使电力机车自主连续地通过无电区。

Description

一种牵引电机供电系统及电力机车供电设备

技术领域

本发明涉及储能领域，特别涉及一种牵引电机供电系统及电力机车供电设备。

背景技术

近年来，随着新能源技术的发展，特别是动力电池技术的发展，以储能式有轨电车等电力机车越来越受到市场的追捧。而普通电力机车在无电区，如库内通行时不能对牵引电机进行供电，通常采用的方法是利用内燃调车机车。但是，通过采用内燃调车机车的方式需要额外的运营调配人员、调配计划和资源，导致效率低、耗费高，且内燃机产生的污染较大，不符合高效能生产发展的趋势。

因此，如何使电力机车自主连续地通过无电区是本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种牵引电机供电系统及电力机车供电设备，实现电力机车自主连续地通过无电区。其具体方案如下：

一种牵引电机供电系统，包括储能系统、接触器、逆变器和隔离开关；其中，

所述储能系统分别与所述接触器的第一端相连，用于输出直流电；

所述逆变器的第一端与所述接触器的第二端相连，所述逆变器的第二端与所述隔离开关相连，用于将所述储能系统产生的直流电转换成交流电，以实现为牵引电机供电。

可选的，所述储能系统包括二极管、电阻和超级电容；

其中，所述二极管的阴极与所述电阻的第一端相连，其公共端与所述接触器相连；

所述二极管的阳极与所述电阻的第二端相连，其公共端与所述超级电容的第一端相连；

所述超级电容的第二端与所述接触器的第一端相连。

可选的，所述超级电容的结构包括N支单体电容；其中，N为大于或等于1的整数。

可选的，所述储能系统包括钛酸锂电池、所述二极管和所述电阻；

其中，所述二极管的阴极与所述电阻的第一端相连，其公共端与所述接触器相连；

所述二极管的阳极与所述电阻的第二端相连，其公共端与所述钛酸锂电池的正极相连；

所述钛酸锂电池的负极与所述接触器的第一端相连。

可选的，控制所述接触器断开/闭合的模式采用连动模式。

可选的，所述接触器根据接收的充电/断电指令进行关闭/断开。

可选的，所述隔离开关根据接收的充电/断电指令进行关闭/断开。

相应的，本发明还公开了一种电力机车供电设备，包括上述的牵引电机供电系统。

本发明提供的牵引电机供电系统，利用储能系统产生直流电，通过逆变器将直流电转换成交流电，进而给牵引电机供电。可见，本发明提供的牵引电机供电系统，利用储能系统及逆变电流器使电力机车自主连续地通过无电区。

此外，本发明提供的牵引电机供电系统，利用储能系统及逆变电流器给牵引电机供电效率高于内燃机，并且无污染，符合高效能生产发展的趋势，更有利于电力机车的应用。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的牵引电机供电系统的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的牵引电机供电系统中储能系统一种具体的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例公开了一种牵引电机供电系统，如图1所示，包括储能系统1、接触器2、逆变器3和隔离开关4；其中，

储能系统1分别与接触器2相连，用于输出直流电；

逆变器3的第一端分别与接触器2相连，逆变器3的第二端与所述隔离开关4相连，用于将所述储能系统产生的直流电转换成交流电，以实现为牵引电机5供电。

需要进行说明的是，电力机车正常运行的模式是：接触网通过受电弓和车辆主电路向牵引电机等提供能量，使电力机车正常工作，且可以通过机车控制充电机8向储能系统1充电。此时，接触器2断开，隔离开关4断开。

当电力机车处于库内无高压的情况，机车蓄电池11和储能系统1为DC110V负载12提供能量，使电力机车能短距离动车。

当电力机车经过无电区时，储能系统1储存的直流电经过闭合的接触器2，到达逆变器3，逆变器3将直流电转换成交流电，经过隔离开关4为牵引电机供电，从而使电力机车在无电区也能够正常工作。

需要进行说明的是，当储能系统1能量不足时，机车控制充电机8或者库内电源13经二极管7为储能系统1供电。牵引逆变器6也可以为牵引电机1提供工作所需的交流电。

本发明实施例中，储能系统1可以是由二极管101、超级电容102和电阻103组成，其中，二极管101的阴极与电阻103的第一端相连，其公共端与接触器2相连；

二极管101的阳极与电阻103的第二端相连，其公共端与超级电容102的第一端相连；超级电容102的第二端与接触器2相连。

需要进行说明的是，当电力机车经过无电区时，超级电容102储存的电能经过二极管101和电阻103输出直流电，经逆变器3转换成交流电为牵引电机5供电。

可选的，超级电容102通常采用60000F的超级电容器集成。由超级电容102、二极管101和电阻103组成的储能系统的主要技术参数如下：

超级电容单体数量：216支；

超级电容串并联结构：2并6串为一个模组，共48个模组8并6串；

储能系统工作电压范围：DC79.2V～DC118.8V；

储能系统最大充放电电流：1600A；

储能系统可用总能量：29kwh。

可以理解的是，上述储能系统1中超级电容102的数量可以根据电力机车实际运行情况增配或减配。

储能系统1的储能元件，即超级电容102也可以采用钛酸锂电池替代，具体的，储能系统1包括钛酸锂电池、二极管101和电阻103；

其中，二极管101的阴极与电阻103的第一端相连，其公共端与接触器2相连；

二极管101的阳极与电阻103的第二端相连，其公共端与钛酸锂电池的正极相连；

钛酸锂电池的负极与接触器2的第一端相连。

由于钛酸锂电池的高稳定性、长寿命和绿色环保的特点将会在电力机车中得到广泛的应用，有着广阔的市场应用前景。

可以理解的是，储能系统1中的储能元件也可以采用超级电容与钛酸锂电池的混合。

本发明实施例中，逆变器3将储能系统的电源转换为牵引电机工作电源的关键部件，通常采用主要技术参数满足如下要求的逆变器。主要技术参数为：

工作电压范围：DC70V～DC220V；

输出电压：3AC 380V；

最大输出容量：138kVA；

最大电流：210A；

最高输出频率：160Hz；

开关频率：1kHz～3.6kHz；

效率：＞90％。

当然，必要情况下，也可以采用其他技术参数的逆变器。

需要进一步说明的是，接触器的断开/闭合模式采用连动模式，并根据接收的指令进行关闭/断开。需要解释的是，接触器2接收的指令是由控制系统的程序根据电力机车的运行情况发出的，例如，当电力机车运行至无电区，控制系统的程序发出指令使接触器2闭合，进而使储能系统1中的直流电到达逆变器进行直流电到交流电的转换。

与接触器2一样，隔离开关4同样是根据接收的充电/断电指令进行关闭/断开。

本发明实施例提供的牵引电机供电系统，利用储能系统1产生直流电，通过逆变器3将直流电转换成交流电，进而给牵引电机5供电。可见，本发明提供的牵引电机供电系统，利用储能系统及逆变电流器实现电力机车自主连续地通过无电区。

此外，本发明提供的牵引电机供电系统，利用储能系统及逆变电流器给牵引电机供电效率高于内燃机，并且无污染，符合高效能生产发展的趋势，更有利于电力机车的应用。

需要进一步说明的是，上述牵引电机供电系统完全不影响电力机车的原有任何功能或性能；并且，可以使电力机车在库内实现短距离、间歇性地动车，电力机车单次动车运行的路程为150m，储能系统1满容量条件下预计可使电力机车运行约20趟；当电力机车只能通过蓄电池给DC110V负载供电时，储能系统1亦可给DC110V负载12供电，其能量相当于蓄电池11的1.5倍。此外。利用上述牵引电车供电装置，电力机车库内不需要配备和布置专用库内动车电源、动车工具等。

本发明实施例还公开了一种电力机车供电设备，包括上述的牵引电机供电系统。

最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上对本发明所提供的一种牵引电机供电系统及电力机车供电设备进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (8)

1.一种牵引电机供电系统，其特征在于，包括储能系统、接触器、逆变器和隔离开关；其中，

所述储能系统分别与所述接触器的第一端相连，用于输出直流电；

所述逆变器的第一端与所述接触器的第二端相连，所述逆变器的第二端与所述隔离开关相连，用于将所述储能系统产生的直流电转换成交流电，以实现为牵引电机供电。

2.根据权利要求1所述的牵引电机供电系统，其特征在于，所述储能系统包括二极管、电阻和超级电容；

其中，所述二极管的阴极与所述电阻的第一端相连，其公共端与所述接触器相连；

所述二极管的阳极与所述电阻的第二端相连，其公共端与所述超级电容的第一端相连；

所述超级电容的第二端与所述接触器的第一端相连。

3.根据权利要求2所述的牵引电机供电系统，其特征在于，所述超级电容的结构包括N支单体电容；其中，N为大于或等于1的整数。

4.根据权利要求1所述的牵引电机供电系统，其特征在于，所述储能系统包括钛酸锂电池、所述二极管和所述电阻；

其中，所述二极管的阴极与所述电阻的第一端相连，其公共端与所述接触器相连；

所述二极管的阳极与所述电阻的第二端相连，其公共端与所述钛酸锂电池的正极相连；

所述钛酸锂电池的负极与所述接触器的第一端相连。

5.根据权利要求1或4任一项所述的牵引电机供电系统，其特征在于，控制所述接触器断开/闭合的模式采用连动模式。

6.根据权利要求1所述的牵引电机供电系统，其特征在于，所述接触器根据接收的充电/断电指令进行关闭/断开。

7.根据权利要求1所述的牵引电机供电系统，其特征在于，所述隔离开关根据接收的充电/断电指令进行关闭/断开。

8.一种电力机车供电设备，其特征在于，包括1至7任一项所述的牵引电机供电系统。