CN117246176A - 双动力源电力机车动力电池地面充电系统 - Google Patents
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Abstract
本公开提供了一种双动力源电力机车动力电池地面充电系统，包括：既有地面电源，通过既有地面电源为机车的动力电池充电，既有地面电源包括交流电源和直流电源；当采用交流电源充电时，交流电源与机车的辅助逆变器输出侧连接以将交流电反向整流为直流电，再通过动力电池与机车中间母线的DC‑DC装置将直流电降压后为动力电池充电；当采用直流电源充电时，直流电源与机车的变流器整流器的输入侧连接，并经过升压电路升压后，再通过DC‑DC装置为动力电池充电。本发明利用电力机车本身自带设备以及用户既有地面电源实现了为动力电池充电，电力机车上无需增加额外的充电设备，用户也不需额外配置地面充电电源，节约了成本。
Description
技术领域
本公开涉及电力机车动力电池充电技术领域，尤其涉及一种双动力源电力机车动力电池地面充电系统。
背景技术
随着煤炭和石油能源的消耗和大功率动力电池技术的发展，机车节能减排已被提上日程，采用弓网能源和动力电池能源的双动力源电力机车将适用于大部分的机车运用环境。在电气化铁路可使用弓网能源，在非电气化铁路可使用动力电池能源替代燃油机车满足机车的正常牵引功能，实现机车节能减排一车多用的目的。
由于各机务段线路条件不同，作业繁忙情况不同，电-电双动力源电力机车并不能做到随时随刻升起受电弓给动力电池充电，需要外接地面电源设备进行充电。现有的电-电双动力源电力机车没有实际运用的地面充电方案，均通过调度使机车处于接触网下升弓充电。内-电动力源机车的动力电池则均通过地面电源直连中间直流环节的方式进行充电，往往需要配置相应电压等级的地面充电设备。
现有技术1提出了一种混合动力机车地面充电系统，使用10kV的高压交流电源，经地面充电电源系统转换为AC1300V送入机车。地面充电电源系统输出的AC1300V电源经车载动力电池充电插座与机车自带的主发电机整流器并联，经整流后再经斩波装置降压为动力电池充电。现有技术1存在的缺点：需要用户配置相应电压等级的地面充电电源，成本高，利用率低。
现有技术2提出了一种电动汽车的充电系统和地面充电装置，地面电源为AC220V，使用专用充电机和DC-DC变换模块进行充电。现有技术2存在的缺点：机车用动力电池电压高达1500V，使用AC220V电源，升压难度较大，同时由于充电设备电源电压低，同样的功率下对充电设备中电气器件的额定电流要求更高，不适用于安装有大容量电池的机车充电。另外，还需在机车设置专用的充电机，占用机车大量空间，增加了机车的成本。
因此，现有技术有待改进。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种双动力源电力机车动力电池地面充电系统，通过机车自身的设备，以及用户的既有地面电源，实现了为机车动力电池充电的同时，避免了现有技术存在的问题。
为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：
根据本发明的方面，提供一种双动力源电力机车动力电池地面充电系统，包括：
既有地面电源，通过既有地面电源为机车的动力电池充电，既有地面电源包括交流电源和直流电源；
当采用交流电源充电时，交流电源与机车的辅助逆变器输出侧连接以将交流电反向整流为直流电，再通过动力电池与机车中间母线的DC-DC装置将直流电降压后为动力电池充电；
当采用直流电源充电时，直流电源与机车的变流器整流器的输入侧连接，并经过升压电路升压后，再通过DC-DC装置为动力电池充电。
在本发明的一个实施例中，交流电源电压为380V。
在本发明的一个实施例中，直流电源电压为600V。
在本发明的一个实施例中，辅助逆变器将380V交流电整流为2800V直流电。
在本发明的一个实施例中，当既有地面电源为动力电池充电时，机车的车载微机实时监测动力电池的状态，并根据动力电池的状态实时控制DC-DC装置的充电功率。
在本发明的一个实施例中，升压电路由机车的牵引变压器、变流器整流器、机车的中间直流环节支撑电容连线组成。
在本发明的一个实施例中，当采用交流电源充电时，交流电源还可为机车既有冷却系统供电以对DC-DC装置以及动力电池充电时产生的热量进行冷却。
在本发明的一个实施例中，机车既有冷却系统包括变流器冷却系统和动力电池热保障系统。
在本发明的一个实施例中，变流器整流输入侧上设置有插座XSA1。
在本发明的一个实施例中，辅助逆变器输出侧上设置有插座XSA2。
通过采用上述技术方案，本发明相比现有技术具有如下优点：
1、利用既有地面电源实现了为动力电池充电，不需额外配置其他电压等级的地面电源，有效节约了成本，利用率高，通用性强；
2、机车无需额外加装充电设备配合地面充电功能，有助于机车节约成本和空间。
附图说明
为了更清楚地说明本公开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公开的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例公开的交流电源充电电路图；
图2是本发明实施例公开的直流电源充电电路图；
图3是本发明实施例公开的升压电路图。
具体实施方式
应当理解，在示例性实施例中所示的本发明的实施例仅是说明性的。虽然在本发明中仅对少数实施例进行了详细描述，但本领域技术人员很容易领会在未实质脱离本发明主题的教导情况下，多种修改是可行的。相应地，所有这样的修改都应当被包括在本发明的范围内。在不脱离本发明的主旨的情况下，可以对以下示例性实施例的设计、操作条件和参数等做出其他的替换、修改、变化和删减。
如图1和图2所示，本发明提供了一种双动力源电力机车动力电池地面充电系统，包括：
既有地面电源，通过既有地面电源为机车的动力电池充电，既有地面电源包括交流电源和直流电源；
当采用交流电源充电时，交流电源与机车的辅助逆变器输出侧连接以将交流电反向整流为直流电，再通过动力电池与机车中间母线的DC-DC装置将直流电降压后为动力电池充电；
当采用直流电源充电时，直流电源与机车的变流器整流器的输入侧连接，并经过升压电路升压后，再通过DC-DC装置为动力电池充电。
本发明的上述技术方案，利用电力机车本身自带设备以及用户既有地面电源实现了为动力电池充电，电力机车上无需增加额外的充电设备，用户也不需额外配置地面充电电源，节约了成本；用户可根据对充电功率的需求，定制地面电源的容量，不需改变电压等级；用户既有地面电源还可用于机车的辅助系统库内试验、机车控制蓄电池充电、电力机车库内移车和机车璇轮作业，实现一种电源多种用途，提高了既有电源的利用率。
在上述充电系统中，如图1所示，交流电源电压为380V。
在上述充电系统中，如图2所示，直流电源电压为600V。
在上述充电系统中，如图1所示，辅助逆变器将380V交流电整流为2800V直流电。
在上述充电系统中，当既有地面电源为动力电池充电时，机车的车载微机实时监测动力电池的状态，并根据动力电池的状态实时控制DC-DC装置的充电功率。
在上述充电系统中，如图3所示，升压电路由机车的牵引变压器、变流器整流器、机车的中间直流环节支撑电容连线组成。具体地，直流电源的正负线分别与机车既有的牵引变压器次边线圈1的a引出线和次边线圈2的x引出线相连，牵引变压器次边线圈1、变流器整流器CV1的V相二极管、Y相IGBT、中间直流环节支撑电容、变流器整流器CV2的Y相二极管连线组成了升压电路。
在上述充电系统中，当采用交流电源充电时，交流电源还可为机车既有冷却系统供电以对DC-DC装置以及动力电池充电时产生的热量进行冷却。
在上述充电系统中，机车既有冷却系统包括变流器冷却系统和动力电池热保障系统。
在上述充电系统中，变流器整流输入侧上设置有插座XSA1。
在上述充电系统中，辅助逆变器输出侧上设置有插座XSA2。
下面结合图1-2通过具体实施例来对本发明的上述技术方案进行详细说明。
实施例1，如图1所示，
电力机车动力电池需要地面充电时，将交流电源AC380V连接到XSA2插座。当车载微机判断除水泵、机车复合冷却器、电池热保障的辅助负载断路器均断开后，开始判断相序监视器的状态。若交流电源输出的AC380V电源相序正确，操作者可通过微机显示屏操作进入地面充电状态；交流电源输出的AC380V交流电通过辅助逆变器的反向整流为DC2800V直流电，再通过DC-DC装置降压为动力电池充电；动力电池的状态由车载微机监测，并根据其状态实时控制DC-DC装置的充电功率，完成动力电池的充电。
实施例2，如图2所示，
电力机车动力电池需要地面充电时，将直流电源DC600V连接到XSA1插座。当车载微机判断除水泵、机车复合冷却器、电池热保障的辅助负载断路器均断开后，可通过微机显示屏操作进入地面充电状态；直流电源输出的DC600V直流电通过升压后，再通过DC-DC装置为动力电池充电，同样的，动力电池的状态由车载微机监测，并根据其状态实时控制DC-DC装置的充电功率，完成动力电池的充电。
Claims (10)
1.一种双动力源电力机车动力电池地面充电系统，其特征在于，包括：
既有地面电源，通过所述既有地面电源为机车的动力电池充电，所述既有地面电源包括交流电源和直流电源；
当采用所述交流电源充电时，所述交流电源与机车的辅助逆变器输出侧连接以将交流电反向整流为直流电，再通过所述动力电池与机车中间母线的DC-DC装置将所述直流电降压后为所述动力电池充电；
当采用所述直流电源充电时，所述直流电源与机车的变流器整流器的输入侧连接，并经过升压电路升压后，再通过所述DC-DC装置为所述动力电池充电。
2.根据权利要求1所述的双动力源电力机车动力电池地面充电系统，其特征在于，所述交流电源电压为380V。
3.根据权利要求1所述的双动力源电力机车动力电池地面充电系统，其特征在于，所述直流电源电压为600V。
4.根据权利要求2所述的双动力源电力机车动力电池地面充电系统，其特征在于，所述辅助逆变器将380V交流电整流为2800V直流电。
5.根据权利要求1所述的双动力源电力机车动力电池地面充电系统，其特征在于，当所述既有地面电源为所述动力电池充电时，机车的车载微机实时监测所述动力电池的状态，并根据所述动力电池的状态实时控制所述DC-DC装置的充电功率。
6.根据权利要求1所述的双动力源电力机车动力电池地面充电系统，其特征在于，所述升压电路由机车的牵引变压器、所述变流器整流器、机车的中间直流环节支撑电容连线组成。
7.根据权利要求1述所述的双动力源电力机车动力电池地面充电系统，其特征在于，当采用所述交流电源充电时，所述交流电源还可为机车既有冷却系统供电以对所述DC-DC装置以及所述动力电池充电时产生的热量进行冷却。
8.根据权利要求4所述的双动力源电力机车动力电池地面充电系统，其特征在于，所述机车既有冷却系统包括变流器冷却系统和动力电池热保障系统。
9.根据权利要求1所述的双动力源电力机车动力电池地面充电系统，其特征在于，所述变流器整流输入侧上设置有插座XSA1。
10.根据权利要求1所述的双动力源电力机车动力电池地面充电系统，其特征在于，所述辅助逆变器输出侧上设置有插座XSA2。
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