CN111668888A - 电车储能系统 - Google Patents

电车储能系统 Download PDF

Info

Publication number
CN111668888A
CN111668888A CN201910175534.0A CN201910175534A CN111668888A CN 111668888 A CN111668888 A CN 111668888A CN 201910175534 A CN201910175534 A CN 201910175534A CN 111668888 A CN111668888 A CN 111668888A
Authority
CN
China
Prior art keywords
module
energy storage
voltage
power supply
converter
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201910175534.0A
Other languages
English (en)
Inventor
李鹤群
姜静
高宏洋
张小玲
侯朋岐
王仲
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
CRRC Dalian R&D Co Ltd
Original Assignee
CRRC Dalian R&D Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by CRRC Dalian R&D Co Ltd filed Critical CRRC Dalian R&D Co Ltd
Priority to CN201910175534.0A priority Critical patent/CN111668888A/zh
Publication of CN111668888A publication Critical patent/CN111668888A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0013—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries acting upon several batteries simultaneously or sequentially
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61C—LOCOMOTIVES; MOTOR RAILCARS
    • B61C3/00—Electric locomotives or railcars
    • B61C3/02—Electric locomotives or railcars with electric accumulators
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0068—Battery or charger load switching, e.g. concurrent charging and load supply
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/34—Parallel operation in networks using both storage and other dc sources, e.g. providing buffering
    • H02J7/345—Parallel operation in networks using both storage and other dc sources, e.g. providing buffering using capacitors as storage or buffering devices
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T30/00—Transportation of goods or passengers via railways, e.g. energy recovery or reducing air resistance

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)

Abstract

本发明提供一种电车储能系统，该系统包括：储能模块、电压转换模块、第一开关模块和控制模块；其中：所述储能模块的输出电压的最大值大于供电网的输出电压的最小值，所述供电网通过第一开关模块与所述电压转换模块连接，所述电压转换模块还与所述储能模块连接；所述控制模块用于控制所述供电网在所述第一开关模块闭合时，通过所述电压转换模块向所述储能模块充电。本发明提供的电车储能系统，在第一开关模块闭合时，控制模块通过控制供电网为储能模块充电，不仅减少了设置地面充电装置的成本，使得充电方式更为简单，还可以实现在有接触网路段和无接触网路段进行供电方式的自由切换。

Description

电车储能系统
技术领域
本发明涉及电车领域，尤其涉及一种电车储能系统。
背景技术
随着有轨电车的普及，对有轨电车的供电方式的方便性以及供电方式对城市道路景观的影响等方面显得越来越重要。
现有技术中，为尽可能降低有轨电车架设接触网对城市景观和道路的影响，城市在线路的规划过程中采用部分取消接触网或全部取消接触网，在有接触网路段，采用接触网为有轨电车进行供电，在无接触网路段采用车载储能装置(超级电容箱)为有轨电车进行供电。具体的，图1为部分取消接触网的有轨电车储能系统的拓扑图，如图1所示，在无接触网路段，通过直流-直流变换器(DC/DC变换器)12将超级电容箱11(工作电压为250-500V)输出的电压升至约750V，进而为有轨电车的牵引变流器13及辅助变流器14提供能量来源，以使有轨电车驶出无接触网路段；在有接触网路段时，一方面，接触网可以直接为有轨电车的牵引变流器13及辅助变流器14提供能量来源；另一方面，接触网通过DC/DC变换器12将接触网输出的500-900V电压进行降压，以便为低能量配置的超级电容箱11(250-500V)进行充电。
由于在部分取消接触网路线中的无接触网路段，需要超级电容箱11为有轨电车供电，而超级电容箱11并不能够满足有轨电车以较高的行驶速度通过无接触网路段。为解决该问题，可以采用图2所示的储能系统为有轨电车供电，如图2所示，具体的，可以提高超级电容箱11的能量配置，在无接触网路段，较高能量配置的超级电容箱11的输出端直接与牵引变流器13及辅助变流器14的输入端连接，为牵引变流器13及辅助变流器14供电。
由于在上述方式中，通过电车储能系统的超级电容箱11为牵引变流器13及辅助变流器14供电，且超级电容箱11的输出电压较高，可能会出现供电网无法为超级电容箱充电的现象，因此，在部分车站需要设置大功率地面充电装置为超级电容箱11进行充电，这样不仅增大了成本，而且充电方式较为不便。
发明内容
为了解决现有技术中的技术问题，本发明提出一种电车储能系统，在第一开关模块闭合时，控制模块通过控制供电网为储能模块充电，不仅减少了设置地面充电装置的成本，使得充电方式更为简单，还可以实现在有接触网路段和无接触网路段进行供电方式的自由切换。
根据本发明实施例的第一方面，提供一种电车储能系统，包括：储能模块、电压转换模块、第一开关模块和控制模块；其中：
所述储能模块的输出电压的最大值大于供电网的输出电压的最小值，所述供电网通过第一开关模块与所述电压转换模块连接，所述电压转换模块还与所述储能模块连接；
所述控制模块用于控制所述供电网在所述第一开关模块闭合时，通过所述电压转换模块向所述储能模块充电。
可选的，所述系统还包括变流器组，所述变流器组和所述电压转换模块并联连接，所述控制模块还用于控制所述供电网在所述第一开关模块闭合时，向所述变流器组供电。
可选的，所述系统还包括第二开关模块和第三开关模块，所述储能模块的第一端通过所述第二开关模块和所述变流器组的第一端连接，所述储能模块的第二端通过所述第三开关模块和所述变流器组的第二端连接；所述控制模块还用于控制所述储能模块在所述第一开关模块断开、且所述第二开关模块和所述第三开关模块闭合时，向所述变流器组供电。
可选的，所述电压转换模块用于将所述供电网输入的电压进行升压处理，再进行降压处理，并向所述储能模块充电。
可选的，所述电压转换模块为DC/DC变换器。
可选的，所述储能模块的输出电压范围为450-900V。
可选的，所述供电网的输出电压范围为500-900V。
可选的，所述变流器组包括牵引变流器和辅助变流器。
可选的，所述储能模块为超级电容箱，所述超级电容箱包括串并联连接的多个超级电容单体。
可选的，所述系统还包括高速断路器，所述高速断路器分别与所述第一开关模块和所述供电网连接，用于所述供电网向所述变流器组供电时，对所述储能模块、所述电压转换模块、所述第一开关模块、所述控制模块和所述变流器组进行过流和接地保护。
本发明实施例提供的电车储能系统，包括：储能模块、电压转换模块、第一开关模块和控制模块；其中：所述储能模块的输出电压的最大值大于供电网的输出电压的最小值，所述供电网通过第一开关模块与所述电压转换模块连接，并且所述电压转换模块还与所述储能模块连接；所述控制模块用于控制所述供电网在所述第一开关模块闭合时，通过所述电压转换模块向所述储能模块充电。由于通过改变储能模块内部配置，使得储能模块的输出电压的最大值大于供电网的输出电压的最小值，进而提高了储能模块的有效储能。另外，通过电压转换模块可以将供电网输出的电压转换为储能模块的工作电压，从而为储能模块进行充电，这样不仅降低了为储能模块充电的成本，使得充电方式更为简单，还可以实现在有接触网路段和无接触网路段进行供电方式的自由切换。
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一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为部分取消接触网的有轨电车储能系统的拓扑图；
图2为无接触网的有轨电车储能系统的拓扑图；
图3是本发明根据一示例性实施例示出的一种电车储能系统的结构示意图。
图4为单向两级DC/DC变换器在电车储能系统中的能量流动方向的示意图。
图5是本发明根据另一示例性实施例示出的一种电车储能系统的结构示意图。
图6是本发明根据又一示例性实施例示出的一种电车储能系统的结构示意图。
图7是本发明根据一示例性实施例示出的一种电车储能系统拓扑示意图。
图8为本发明实施例提供的一种第二级变换器输入端电压范围示意图。
图9为现有技术中DC/DC变换器输入端电压范围示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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作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。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应作广义理解，例如，可以使固定连接，也可以是通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或者两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
本发明提出的电车储能系统适用于：在有接触网路段和无接触网路段交替为有轨电车提供电能的场景中。现有技术中，一方面，在无接触网路段时，电车的能量来源为电车储能系统中的车载储能装置，由于为有轨电车的车载储能装置充电需要配置大功率地面充电装置，这样将会使得采购及后期维护成本较高，该充电装置占地面积也较大，且需要对现有标准车站进行改造。另外，又因为大功率地面充电装置只在车辆站停或折返时使用，因间断性的大功率用电，将会对供电系统造成较大冲击。另一方面，即使在有接触网路段时，该超级电容箱的能量配置较高，接触网的输出电压可能小于超级电容箱的工作电压，接触网可能会无法为超级电容箱进行充电。
考虑到上述技术问题，本发明提供一种电车储能系统，包括：储能模块、电压转换模块、第一开关模块和控制模块；其中：所述储能模块的输出电压的最大值大于供电网的输出电压的最小值，所述供电网通过第一开关模块与所述电压转换模块连接，并且所述电压转换模块还与所述储能模块连接；所述控制模块用于控制所述供电网在所述第一开关模块闭合时，通过所述电压转换模块向所述储能模块充电。由于通过改变储能模块内部的配置，使得超级电容的输出电压的最大值大于供电网的输出电压的最小值，进而提高了储能模块的有效储能。另外，通过电压转换模块可以将供电网输出的电压转换为储能模块的工作电压，从而为储能模块进行充电，这样不仅降低了为储能模块充电的成本，使得充电方式更为简单，还可以实现在有接触网路段和无接触网路段进行供电方式的自由切换。
下面以具体的实施例对本发明的技术方案进行详细说明。
图3是本发明根据一示例性实施例示出的一种电车储能系统的结构示意图。如图3所示，该电车储能系统，包括：储能模块31、电压转换模块32、第一开关模块33和控制模块(图中未示出)；其中：储能模块31的输出电压的最大值大于供电网的输出电压的最小值，供电网通过第一开关模块33与电压转换模块32连接，电压转换模块32还与储能模块31连接；控制模块用于控制供电网在第一开关模块33闭合时，通过电压转换模块32向储能模块31充电。
在本实施例中，电车的储能系统主要用于为电车提供牵引力，还可以为电车的负载设备提供电能。
其中，储能模块31可以为双电层电容(超级电容)、赝电容(即能量型超级电容)或动力蓄电池(钛酸锂电池等)集成的储能元件，用于存储电能，并为电车的牵引系统和电车的其他负载设备提供电力能源。
以储能模块31为超级电容箱为例进行说明，超级电容箱可以由超级电容模块、超级电容管理系统、热管理系统、隔离开关、熔断器及接触器等组成。其中：超级电容管理系统用于控制超级电容单体及超级电容模组之间的均压，并控制超级电容单体的充电和放电操作。热管理系统用于对超级电容单体及超级电容模组进行热保护，防止出现过温故障。隔离开关用于在库用检修时，将超级电容模组与外界可靠隔离，保证安全。熔断器用于对超级电容充电和放电过程的过流保护，以及对超级电容至列车母线之间的短路保护。接触器为双极接触器，用于电路的分断控制及过流保护控制。
为了解决上述图1中的超级电容箱(输出电压250-500V)不能够满足有轨电车以较高的行驶速度通过无接触网路段的问题，本发明实施例中通过在超级电容箱中增加串并联连接的超级单体个数，以提高超级电容箱的输出电压，使得超级电容箱的输出电压的最大值大于供电网的输出电压的最小值，示例性的，超级电容箱的输出电压可以为450-900V，供电网的输出电压范围可以为500-900V。
在提高了超级电容箱的输出电压，且供电网的输出电压范围为500-900V时，超级电容箱的输出电压可能高于供电网的输出电压，存在供电网无法为超级电容箱进行充电的问题。鉴于此，本发明实施例在电车储能系统中通过设置电压转换模块32，以对供电网的输出电压进行处理，实现为超级电容箱进行充电的目的。
可选的，电压转换模块32可以为DC/DC变换器，用于将供电网输入的电压进行升压处理，再进行降压处理，并向储能模块31充电。
具体的，DC/DC变换器为单向两级DC/DC变换器，包括第一级变换器和第二级变换器，其中第一级变换器可以为升压(BOOST)变换器，用于将电压进行升压处理，第二级变换器可以为降压(BUCK)变换器，用于将电压进行降压处理。例如，若供电网的输出电压范围为500-900V，通过电压转换模块32中的第一级变换器，可以将供电网的输出电压升压至910±10V，然后再经过第二级变换器，将910±10V的电压降压至450-900V这一电压范围的任一数值。在本实施例中，通过先对供电网输出的电压进行升压，进而再进行降压处理，以满足储能模块31的工作电压。
进一步地，DC/DC变换器由充放电电路、输入滤波电路、绝缘栅双极型晶体管(Insulated Gate Bipolar Transistor，IGBT)模块、超级电容充电电路和信号检测电路组成。其中：充放电电路用于支撑超级电容的充电和放电的功能；输入滤波电路用于滤除直流电压的高频分量和尖峰电压，以降低供电网的电压波动对直流侧电流脉动产生的影响，并为IGBT模块提供稳定的直流输入电压。IGBT模块用于在超级电容充电过程中，通过开通对应的开关管，以实现电压转换模块升压和降压的功能。超级电容充电电路用于保证恒压限流充电，并且当发生充电过流或短路时将超级电容侧断开。信号检测电路用于实现对电流、电压、温度及部分电气部件的状态检测功能。
图4为单向两级DC/DC变换器在电车储能系统中的能量流动方向的示意图，如图4所示，能量的流动方向为：列车高压母线→第一级变换器(BOOST变换器)→第二级变换器(BUCK变换器)→超级电容。
在一种可能实现的方式中，控制模块用于控制供电网在第一开关模块33闭合时，通过电压转换模块32向储能模块31充电。具体的，有轨电车在有接触网架设路段，也即第一开关模块33闭合时，电车储能系统中的控制模块控制供电网，将供电网输出的500-900V电能输入至电压转换模块32，电压转换模块32的第一变换器将供电网输出的500-900V的电压进行升压处理，进而又将升压后的电压通过第二级变换器进行降压处理，并将电压降低至储能模块31的工作电压450-900V，以实现对储能模块31的充电。
本发明实施例提供的电车储能系统，包括：储能模块、电压转换模块、第一开关模块和控制模块；其中：储能模块的输出电压的最大值大于供电网的输出电压的最小值，供电网通过第一开关模块与电压转换模块连接，电压转换模块还与储能模块连接；控制模块用于控制供电网在第一开关模块闭合时，通过电压转换模块向储能模块充电。由于通过提高储能模块的输出电压的，使得储能模块的输出电压的最大值大于供电网的输出电压的最小值，进而提高了储能模块的有效储能。另外，通过电压转换模块可以将供电网输出的电压转换为储能模块的工作电压，从而为储能模块进行充电，这样不仅降低了为储能模块充电的成本，使得充电方式更为简单，还可以实现在有接触网路段和无接触网路段进行供电方式的自由切换。
图5是本发明根据另一示例性实施例示出的一种电车储能系统结构示意图。在图3所示实施例的基础上，本实施例提供的电车储能系统还包括变流器组34，如图5所示，变流器组34和电压转换模块32并联连接，控制模块还用于控制供电网在第一开关模块33闭合时，向变流器组34供电。
其中，变流器组34包括牵引变流器341和辅助变流器342，通过牵引变流器341和辅助变流器342可以将电车储能系统的电能提供给电车的牵引系统或其他的负载设备。
另外，当控制模块控制第一开关模块33闭合时，供电网可以直接为变流器组34进行供电，也即，当控制模块控制第一开关模块33闭合时，供电网为有轨电车的牵引变流器341和辅助变流器342能量的来源。
在本实施例中，通过将变流器组和电压转换模块并联连接，电车储能系统可以实现以下功能：当控制模块控制第一开关模块闭合时，供电网直接为电车储能系统的变流器组供电。同时，供电网还可以将输出的电能经过电压转换模块为储能模块进行充电，以使在第一开关模块断开时，储能模块可以为有轨电车的牵引变流器和辅助变流器供电。
图6是本发明根据又一示例性实施例示出的一种电车储能系统结构示意图。在图5所示实施例的基础上，本实施例提供的电车储能系统还包括第二开关模块35和第三开关模块36，如图6所示，储能模块31的第一端通过第二开关模块35和变流器组34的第一端连接，储能模块31的第二端通过第三开关模块36和变流器组34的第二端连接；控制模块还用于控制储能模块33在第一开关模块33断开、且第二开关模块35和第三开关模块36闭合时，向变流器组34供电。
具体的，如图6所示，当第一开关模块33断开、且第二开关模块35和第三开关模块36闭合，也即，电车在无接触网架设的路段时，供电网无法向电车的变流器组34供电，控制模块将会控制储能模块33向变流器组34进行供电。
可选的，电车储能系统还包括高速断路器(图中未示出)，高速断路器分别与第一开关模块33和供电网连接，用于在供电网向变流器组34供电时，保护系统中储能模块31、电压转换模块32、第一开关模块33、第二开关模块35、第三开关模块36、控制模块和变流器组34。
在本实施例中，通过设置第二开关模块和第三开关模块，可以使得电车在无接触网路段时，储能模块可以在第二开关模块和第三开关模块闭合，且第一开关模块断开时，直接为电车储能系统中的变流器组进行供电。相对于现有技术而言，无需再通过电压转换模块将电压进行升压，再输出至变流器组。另外，也不需要在部分车站设置大功率充电器对储能装置进行充电，进而再供电给变流器组，这样不仅减少了电压转换器的功率损耗，还降低了为储能模块充电的成本。
下面以电压转换模块为单向两级DC/DC变换器，储能模块为超级电容箱，且超级电容箱的输出电压范围为450-900V，供电网输出电压范围为500-900V为例，对在有接触网和无接触网的路段，电车的储能系统中各个功能模块的工作过程进行详细描述。
图7是本发明根据一示例性实施例示出的一种电车储能系统拓扑示意图。如图7所示，列车受电弓P通过第一开关模块(接触器KM1)与列车高压正极母线进行接通或隔离的切换。DC/DC变换器、牵引变流器和辅助变流器的高压正极分别与列车高压正极母线相连，DC/DC变换器、牵引变流器和辅助变流器的高压负极分别与列车高压负极母线相连。DC/DC变换器的正极和负极分别与超级电容箱正极和负极相连。超级电容箱的正极和负极同时通过第二开关模块(接触器KM2)和第三开关模块(接触器KM3)与列车高压正极母线和负极母线进行接通或隔离。
具体的，在有接触网路段，即列车受电弓P通过第一开关模块(接触器KM1)与列车高压正极母线进行接通，且第二开关模块(接触器KM2)和第三开关模块(接触器KM3)断开时，供电网将输出的500-900V电压经过第一开关模块(接触器KM1)，直接输送至变流器组中的牵引变流器和辅助变流器，以实现在有接触网路段，供电网为电车的储能系统供电的目的。另外，供电网还将输出的500-900V电压通过第一开关模块(接触器KM1)和列车高压正极母线，输送至电压转换器(单向两级DC/DC变换器)。由于供电网输出的500-900V电压不能直接供储能模块(超级电容箱)充电，例如，供电网输出的电压为750V，而超级电容箱的输出电压为900V时，需要将供电网输出的电压先进行升压，再进行降压处理，使得降压后的电压为900V，以此完成对超级电容箱的充电。具体的，将供电网输出的500-900V电压经过DC/DC变换器中的第一级变换器(BOOST变换器)，将500-900V供电电压升压至910±10V，将升压后的电压再经过DC/DC变换器中的第二级变换器(BUCK变换器)，将910±10V的电压降低至超级电容的输出电压900V，以此为超级电容箱进行充电。
在为超级电容箱充电的过程中，当第二级变换器的输入端电压变化范围为如图8所示的910±10V时，其中，Udc_sto为第二级变流器输入端电压变化范围；Udc_max为第二级变换器输入端的最高电压920V；Udc_min为第二级变换器输入端的最低电压900V，第二级变换器输出端即超级电容箱电压变化范围为0-900V，或920V以上。考虑到超级电容单体的均压及器件绝缘等条件的限制，即超级电容箱的最高电压不能超过第二级变换器输入端的最小电压(Udc_min)，即900V，又根据超级电容箱的最低工作电压一般为其最高工作电压的1/2，即超级电容箱的工作电压范围在450-900V之间。相比于现有技术中，DC/DC变换器的输入端电压变化范围为如图9所示的500-900V时，其中，Udc_sto为DC/DC变流器输入端电压变化范围；Udc_max为DC/DC变换器输入端的最高电压900V；Udc_min为DC/DC变换器输入端的最低电压500V，DC/DC变换器输出端即超级电容电压变化范围为0-500V，或900V以上。考虑到超级电容单体均压及器件绝缘等条件限制，即超级电容箱的最高电压不能超过Udc_min，即500V，又根据超级电容箱的最低工作电压一般为其最高工作电压的1/2，即超级电容箱的工作电压范围为250-500V。本实施例中的超级电容箱的最高工作电压由500V升至900V，又由于超级电容箱内部的单体串联数、超级电容箱的最高工作电压和超级电容箱的有效储能呈线性相关，进而超级电容箱的有效储能可增加(900-500)/500*100％＝80％。
值得一提的是，在对超级电容箱充电的初期，可以采用恒流充电方式，随着超级电容箱的两端电压逐渐增大，充电功率也逐渐增大。当超级电容箱的两端电压达到一定值之后，充电方式由恒流方式转为浮充方式，这样可以减小超级电容箱的温升，并可以防止过充的情况发生。另外，还可以减小对供电系统的负荷冲击。
在无接触网路段，第一开关模块(接触器KM1)断开，也即列车受电弓P通过与列车高压正极母线进行隔离，且第二开关模块(接触器KM2)和第三开关模块(接触器KM3)闭合时，超级电容箱的输出端分别通过第二开关模块(接触器KM2)和第三开关模块(接触器KM3)直接为变流器组(牵引变流器和辅助变流器)进行供电，也即在无接触网的路段，超级电容箱为牵引变流器和辅助变流器的能量来源。
另外，在本实施例中，接触器KM1、接触器KM2及接触器KM3为额定电压920V以上的大电流接触器。为防止电车运行在有接触网路段时，电车的高压母线发生过流或接地故障，在接触器KM1的前端可以设置一台高速断路器(High Speed Circuit Breaker，HSCB)进行后端设备的保护。
本发明提供的电车储能系统，一方面，在超级电容单体配置(单体容值、最高运用电压、最低运用电压)不变的前提下，通过增加超级电容箱的超级电容单体的串联数，可以增加超级电容箱的有效储能。另一方面，将以超级电容箱为能量来源和以供电网为能量来源的两种供电方式结合在一个电车储能系统的拓扑中，通过第一开关模块、第二开关模块和第三开关模块，可以在有接触网路段和无接触网路段进行供电方式的自由切换；在一些对城市景观影响较小的市郊路段，或一些长站间距，又或存在长坡道或大坡道的路段，仍可设置接触网，以保证电车不会因为超级电容单体的能量密度或功率密度限制电车的运行里程和动力性能。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种电车储能系统，其特征在于，包括：储能模块、电压转换模块、第一开关模块和控制模块；其中：
所述储能模块的输出电压的最大值大于供电网的输出电压的最小值，所述供电网通过第一开关模块与所述电压转换模块连接，所述电压转换模块还与所述储能模块连接；
所述控制模块用于控制所述供电网在所述第一开关模块闭合时，通过所述电压转换模块向所述储能模块充电。
2.根据权利要求1所述系统，其特征在于，所述系统还包括变流器组，所述变流器组和所述电压转换模块并联连接，所述控制模块还用于控制所述供电网在所述第一开关模块闭合时，向所述变流器组供电。
3.根据权利要求2所述系统，其特征在于，所述系统还包括第二开关模块和第三开关模块，所述储能模块的第一端通过所述第二开关模块和所述变流器组的第一端连接，所述储能模块的第二端通过所述第三开关模块和所述变流器组的第二端连接；所述控制模块还用于控制所述储能模块在所述第一开关模块断开、且所述第二开关模块和所述第三开关模块闭合时，向所述变流器组供电。
4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述电压转换模块用于将所述供电网输入的电压进行升压处理，再进行降压处理，并向所述储能模块充电。
5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述电压转换模块为DC/DC变换器。
6.根据权利要求1-4任一项所述的系统，其特征在于，所述储能模块的输出电压范围为450-900V。
7.根据权利要求1-4任一项所述的系统，其特征在于，所述供电网的输出电压范围为500-900V。
8.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述变流器组包括牵引变流器和辅助变流器。
9.根据权利要求1-4任一项所述的系统，其特征在于，所述储能模块为超级电容箱，所述超级电容箱包括串并联连接的多个超级电容单体。
10.根据权利要求2或3所述的系统，其特征在于，所述系统还包括高速断路器，所述高速断路器分别与所述第一开关模块和所述供电网连接，用于在所述供电网向所述变流器组供电时，对所述储能模块、所述电压转换模块、所述第一开关模块、所述控制模块和所述变流器组进行过流和接地保护。
CN201910175534.0A 2019-03-08 2019-03-08 电车储能系统 Pending CN111668888A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910175534.0A CN111668888A (zh) 2019-03-08 2019-03-08 电车储能系统

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910175534.0A CN111668888A (zh) 2019-03-08 2019-03-08 电车储能系统

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN111668888A true CN111668888A (zh) 2020-09-15

Family

ID=72382140

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910175534.0A Pending CN111668888A (zh) 2019-03-08 2019-03-08 电车储能系统

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN111668888A (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114435149A (zh) * 2022-03-07 2022-05-06 中车青岛四方机车车辆股份有限公司 一种轨道车辆供电控制系统、方法及轨道车辆

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114435149A (zh) * 2022-03-07 2022-05-06 中车青岛四方机车车辆股份有限公司 一种轨道车辆供电控制系统、方法及轨道车辆
CN114435149B (zh) * 2022-03-07 2024-01-16 中车青岛四方机车车辆股份有限公司 一种轨道车辆供电控制系统、方法及轨道车辆

Similar Documents

Publication Publication Date Title
AU2013393444B2 (en) Hybrid drive system
RU2700238C1 (ru) Система тягового электропитания для высокоскоростного поезда и его бортовая система аккумулирования энергии и разряда
CN107776416A (zh) 一种轨道交通混合动力电路、储能动力包及其供电方法
CN103481785B (zh) 增程式动力系统及其双电压保护方法
CN203086179U (zh) 一种双电压直流供电系统
CN102487220A (zh) 一种应用于城市轨道交通的车载混合储能装置
CN108312878A (zh) 一种车载复用充电机
US8773874B2 (en) Power supply system and plurality parallel resonant converters having current blocking circuit
CN1816462B (zh) 牵引整流器的过电压限幅器
JP5350843B2 (ja) 電源制御装置及び電源制御方法
CN107472037B (zh) 一种用于高速列车的牵引供电系统及其车载储放电系统
CN217607526U (zh) 一种动力电池充电切换系统、动力车辆
CN205097969U (zh) 一种电电混合电动汽车动力电池与超级电容动力系统
CN209079670U (zh) 具有充电及v2g功能的两级双向功率变换器
CN205141780U (zh) 电动汽车车载智能集成充电器
CN110061626A (zh) 一种带高压直流母线的充电站
CN111668888A (zh) 电车储能系统
CN204681109U (zh) 降低超级电容放电电压下限值的装置
CN209608359U (zh) 电车储能系统
CN103683457A (zh) 混合动力公交超级电容与锂电池并联电路
CN109586387B (zh) 一种斩波电路及供电系统
CN114268222A (zh) 一种复合电源用双向dc/dc的实现方法
CN103825349B (zh) 集成式功率变换器
CN113193618A (zh) 一种高压电池簇内主动均衡系统及主动均衡控制方法
CN205989664U (zh) 一种电动车电气系统

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination