CN109050265A - 一种有轨电车制动能量回收及再消耗的电制动系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及有轨电车制动系统领域，尤其涉及一种有轨电车制动能量回收及再消耗的电制动系统，包括受电系统、储能系统、制动电阻系统、变流系统、制动发电系统和主线路，受电系统通过主线路连接储能系统和变流系统，变流系统通过线缆连接制动电阻系统和制动发电系统。本发明解决了制动能量对电网的冲击和更大程度的吸收存储利用制动能量，当制动时制动电阻吸收短时的脉冲高电压制动功率，脉冲功率消失后，当有接触网时制动能量通过变流器给接触网回馈制动能量来保护接触网电源品质，当无接触网时制动能量通过变流器给电池系统充电，使储能系统能尽量吸收存储制动能量，当储能系统满电时，通过制动电阻释放多余能量来保护储能系统。

Description

一种有轨电车制动能量回收及再消耗的电制动系统

技术领域

本发明涉及有轨电车制动系统领域，尤其涉及一种有轨电车制动能量回收及再消耗的电制动系统。

背景技术

纵观世界各现代化大城市，无不以发展城市轨道交通为立足之本，通过城市轨道交通与城间轨道交通、铁路干线客运、公路客运、港口海运、航空运输相结合，形成方便宜行的大交通网，是现代化大交通的模式，也是我国的发展方向。

随着经济的快速发展，我国开始进入城市化和城市交通的加速发展阶段，城市轨道交通以其大运量、高效率、低污染等优势，迅速成为许多大城市解决交通问题的首要选择，并在我国形成以地铁、城市轻轨、高架轻轨等为主的多元化发展趋势。有轨电车作为现代化城市轨道交通的一部分，具有运力大、运行和建设成本低、对环境无污染、快捷、舒适的特点，其中低地板有轨电车还具有乘客上下方便，甚至可以照顾到老人和残疾人的特点，作为地铁的补充和疏散型交通工具，有轨电车日益受到人们的重视，北京、上海、南京相继开通了新型有轨电车。

目前，公知的有轨电车牵引系统的动力来源有接触网、超级电容装置、超级电容+电池三种方式，在制动时，制动能量回馈至接触网或者超级电容中，由于直接回馈至接触网上，对电网和用电设备的冲击造成一定的影响，超级电容吸收存储的电量受限，多余的制动能量将不能吸收存储利用，造成一定的能源浪费。

发明内容

本发明旨在解决上述缺陷，提供一种有轨电车制动能量回收及再消耗的电制动系统。

为了克服背景技术中存在的缺陷，本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种有轨电车制动能量回收及再消耗的电制动系统，包括受电系统、储能系统、制动电阻系统、变流系统、制动发电系统和主线路，所述受电系统通过主线路连接储能系统和变流系统，所述储能系统和变流系统通过主线路并联连接，所述变流系统通过线缆连接制动电阻系统和制动发电系统。

根据本发明的另一个实施例，进一步包括受电系统包括和主线路依次连接的主接触器KM和受电弓AP。

根据本发明的另一个实施例，进一步包括储能系统包括并联的储能模组一、储能模组二、储能模组三和储能模组四。

根据本发明的另一个实施例，进一步包括储能模组一包括和主线路依次连接的的接触器KM1和蓄电池组TB1，储能模组二包括和主线路依次连接的的接触器KM2和蓄电池组TB2，储能模组三包括和主线路依次连接的的接触器KM3和蓄电池组TB3，储能模组四包括和主线路依次连接的的接触器KM4和蓄电池组TB4。

根据本发明的另一个实施例，进一步包括蓄电池组TB1、蓄电池组TB2、蓄电池组TB3和蓄电池组TB4是钛酸锂电池。

根据本发明的另一个实施例，进一步包括变流系统包括变流器TC1和变流器TC2，制动发电系统包括牵引电机M1、牵引电机M2、牵引电机M3和牵引电机M4，制动电阻系统包括制动电阻BR1、制动电阻BR2、制动电阻BR3和制动电阻BR4。

根据本发明的另一个实施例，进一步包括变流器TC2通过线缆和主线路连接，变流器TC2通过三相线连接牵引电机M1和牵引电机M2，制动电阻BR1和制动电阻BR2通过线缆和变流器TC2连接。

根据本发明的另一个实施例，进一步包括变流器TC1通过线缆和主线路连接，变流器TC1通过三相线连接牵引电机M3和牵引电机M4，制动电阻BR3和制动电阻BR4通过线缆和变流器TC1连接。

本发明的有益效果是：本发明解决了车辆制动能量对电网的冲击和更大程度的吸收存储利用制动能量，车辆无接触网制动时，有制动电阻吸收短时的脉冲高电压制动功率，防止高电压给锂电池系统造成的冲击，当脉冲功率消失后制动能量通过变流器给电池系统充电，由于钛酸锂电池系统的高功率和大容量特性，能够尽可能多的吸收存储制动能量，当锂电池系统处于满电状态时，制动能量消耗在制动电阻上，通过制动电阻释放电池系统无法吸收存储的能量，达到保护锂电池系统的目的，当车辆在有接触网线路制动时，有制动电阻吸收短时的脉冲高电压制动功率，防止高电压给电网造成的冲击，当脉冲功率消失后制动能量通过变流器给接触网回馈制动能量，达到保护接触网电源品质的目的。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明的结构示意图。

具体实施方式

如图1所示，一种有轨电车制动能量回收及再消耗的电制动系统，包括受电系统、储能系统、制动电阻系统、变流系统、制动发电系统和主线路，所述受电系统通过主线路连接储能系统和变流系统，所述储能系统和变流系统通过主线路并联连接，所述变流系统通过线缆连接制动电阻系统和制动发电系统，车辆在无接触网线路制动时，制动电阻系统将吸收短时的脉冲高电压制动功率，防止高电压给储能系统造成的冲击，当脉冲功率消失后制动能量通过变流器给储能系统充电，当储能系统处于满电状态时，制动能量消耗在制动电阻系统上，车辆在有接触网线路制动时，制动电阻系统将吸收短时的脉冲高电压制动功率，防止高电压给电网造成的冲击，当脉冲功率消失后制动能量通过受电系统给电网输电。

受电系统包括和主线路依次连接的主接触器KM和受电弓AP，通过主接触器KM的开启与闭合能够保护接触网受到制动时脉冲功率的影响，储能系统包括并联的储能模组一、储能模组二、储能模组三和储能模组四，储能模组一包括和主线路依次连接的的接触器KM1和蓄电池组TB1，储能模组二包括和主线路依次连接的的接触器KM2和蓄电池组TB2，储能模组三包括和主线路依次连接的的接触器KM3和蓄电池组TB3，储能模组四包括和主线路依次连接的的接触器KM4和蓄电池组TB4，蓄电池组TB1、蓄电池组TB2、蓄电池组TB3和蓄电池组TB4是钛酸锂电池，使用钛酸锂电池是因为其具有高功率和大容量特性，能够尽可能多的吸收存储制动能量。

变流系统包括变流器TC1和变流器TC2，制动发电系统包括牵引电机M1、牵引电机M2、牵引电机M3和牵引电机M4，制动电阻系统包括制动电阻BR1、制动电阻BR2、制动电阻BR3和制动电阻BR4，变流器TC2通过线缆和主线路连接，变流器TC2通过三相线连接牵引电机M1和牵引电机M2，制动电阻BR1和制动电阻BR2通过线缆和变流器TC2连接，变流器TC1通过线缆和主线路连接，变流器TC1通过三相线连接牵引电机M3和牵引电机M4，制动电阻BR3和制动电阻BR4通过线缆和变流器TC1连接，车辆在无网区制动时优先使用电力制动，利用锂电池系统，能够尽可能多的回收存储制动能量，存储的制动能量能够用于车辆的辅助供电和牵引供电，同时通过电阻制动释放电池系统无法吸收存储的能量，达到保护锂电池系统的目的，车辆在无网区制动时优先使用电力制动，利用受电系统，将制动能量回收反馈至电网上。

工作原理：当有轨电车制动时，发电系统M1和M2将制动能量转变成三相交流电能通过变流系统TC2变换成直流电输出送750V主线路，同时发电系统M3和M4将制动能量转变成三相交流电通过变流系统TC1变换成直流电输出送750V主线路，通过主线路分别与储能系统、受流系统和制动电阻系统相连，此时接触器KM、接触器KM1、接触器KM2、接触器KM3和接触器KM4都处于闭合状态，变换成的直流电通过主线路与制动电阻连接，发电系统在制动时产生短时间的脉冲功率，这部分脉冲功率无论对储能系统还是电网质量都会造成一定的冲击影响，因此为减小此影响，利用电阻制动系统进行吸收消耗，发电系统M1和发电系统M2产生短时的脉冲高压电流通过和变流器TC2连接的制动电阻BR1和制动电阻BR2吸收，发电系统M3和发电系统M4产生短时的脉冲高压电流通过和变流器TC1连接的制动电阻BR3和制动电阻BR4吸收，之后当脉冲功率消失后发电系统会产生稳定的制动能量通过变流器转变为750V的直流电给储能系统充电或者电网，在无网区通过接触器KM1、接触器KM2、接触器KM3和接触器KM4分别输送至蓄电池组TB1、蓄电池组TB2、蓄电池组TB3和蓄电池组TB4进行存储，在有接触网区通过主接触器KM、和受电弓AP回馈之电网中。有轨电车运行时当蓄电池组TB1、蓄电池组TB2、蓄电池组TB3和蓄电池组TB4处于满电状态时，多余制动能量将会消耗在制动电阻BR1、制动电阻BR2、制动电阻BR3和制动电阻BR4上，从而保护锂电池系统。由于锂电池的能量密度高特性，能够存储更多的制动能量。列车起动时，在无网区，可以再次利用蓄电池存储的能量进行供牵引和辅助系统用电，在有网区时也可以利用受电系统接收接触网上高压系统的电提供牵引和辅助系统用电。

Claims (8)

1.一种有轨电车制动能量回收及再消耗的电制动系统，其特征在于：包括受电系统、储能系统、制动电阻系统、变流系统、制动发电系统和主线路，所述受电系统通过主线路连接储能系统和变流系统，所述储能系统和变流系统通过主线路并联连接，所述变流系统通过线缆连接制动电阻系统和制动发电系统。

2.如权利要求1所述的一种有轨电车制动能量回收及再消耗的电制动系统，其特征在于：所述受电系统包括和主线路依次连接的主接触器KM和受电弓AP。

3.如权利要求1所述的一种有轨电车制动能量回收及再消耗的电制动系统，其特征在于：所述储能系统包括并联的储能模组一、储能模组二、储能模组三和储能模组四。

4.如权利要求3所述的一种有轨电车制动能量回收及再消耗的电制动系统，其特征在于：所述储能模组一包括和主线路依次连接的的接触器KM1和蓄电池组TB1，储能模组二包括和主线路依次连接的的接触器KM2和蓄电池组TB2，储能模组三包括和主线路依次连接的的接触器KM3和蓄电池组TB3，储能模组四包括和主线路依次连接的的接触器KM4和蓄电池组TB4。

5.如权利要求4所述的一种有轨电车制动能量回收及再消耗的电制动系统，其特征在于：所述蓄电池组TB1、蓄电池组TB2、蓄电池组TB3和蓄电池组TB4是钛酸锂电池。

6.如权利要求1所述的一种有轨电车制动能量回收及再消耗的电制动系统，其特征在于：所述变流系统包括变流器TC1和变流器TC2，制动发电系统包括牵引电机M1、牵引电机M2、牵引电机M3和牵引电机M4，制动电阻系统包括制动电阻BR1、制动电阻BR2、制动电阻BR3和制动电阻BR4。

7.如权利要求6所述的一种有轨电车制动能量回收及再消耗的电制动系统，其特征在于：所述变流器TC2通过线缆和主线路连接，变流器TC2通过三相线连接牵引电机M1和牵引电机M2，制动电阻BR1和制动电阻BR2通过线缆和变流器TC2连接。

8.如权利要求6所述的一种有轨电车制动能量回收及再消耗的电制动系统，其特征在于：所述变流器TC1通过线缆和主线路连接，变流器TC1通过三相线连接牵引电机M3和牵引电机M4，制动电阻BR3和制动电阻BR4通过线缆和变流器TC1连接。