CN201761490U - 一种油-电混合双动力机车辅助系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种油-电混合双动力机车辅助系统，包括柴油发电机组起动供电电路和机车辅助交流传动系统供电电路，所述柴油发电机组起动供电电路包括辅助蓄电池组GB1、起动电机M1、发电机M2和起动接触器KM；所述机车辅助交流传动系统供电电路包括整流装置单元、动力蓄电池组电路、柴油机冷却风扇电路、牵引电机冷却风机电路、空压机电路、动力蓄电池组冷却风机电路、车体通风机电路、空调供电电路、直流转换模块和牵引电机电路。本实用新型构思巧妙、结构简单，能满足油-电混合双动力机车在各种工况下运行的要求。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种油-电混合双动力机车辅助系统。
背景技术
随着化石能源日益枯竭，环境日益恶化，节约化石能源和开发替代能源已经成为国家可持续发展的重大战略问题并已列入国家中长期发展重大战略课题。机动车辆节能减排问题备受关注，已经成为当前的热点领域。
目前，我国铁路站、场承担调车任务的内燃机车以及在钢铁、石化、煤炭、电厂、港口、码头等工矿企业内部承担铁路运输任务的内燃机车，由于其工作的特殊性，柴油机满负荷工作时间只占10％，约50％的工作时间处于空载，且柴油机频繁地处于交变工作状态，柴油机在整个工作期间的平均使用功率只有额定功率的1/4～1/3，其动力潜能得不到充分发挥，柴油的浪费比较严重，且排放废气污染环境。
机车油-电混合双动力系统就是采用一组或多组低排放的柴油发电机组和大容量动力蓄电池组结合，为机车提供动力。在上述铁路内燃机车上采用油-电混合双动力系统，是提高机车动力系统效率、降低能耗和减少废气排放的有效途径。
目前，油-电混合双动力机车国内还是空白，处于研制阶段。而内燃机车的辅助系统有的采用柴油机直接驱动辅助机械，或由辅助交流发电动机发出交流电给辅助交流电动机供电，或由辅助交流发电动机发出交流电通过辅助变频器变频控制辅助交流电动机。它们存在的缺点是，传统的内燃机车辅助系统不能满足油-电混合的双动力机车在柴油发电机组停机或纯动力蓄电池组供电运行工况下的辅助系统的要求。本专利完全满足了油-电混合的双动力机车在柴油发电机组停机或纯动力蓄电池组供电运行工况下辅助系统的需要。
实用新型内容
本实用新型的目的是针对上述现有技术中的不足，提供一种控制简单可靠，既能满足双动力机车在各种工况下运行的要求，又使选取柴油机辅助发电机组的输出电压不受辅助电动机电压限制的油-电混合双动力机车辅助系统。
为实现上述目的，本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种油-电混合双动力机车辅助系统，包括柴油发电机组起动供电电路和机车辅助交流传动系统供电电路，所述柴油发电机组起动供电电路包括辅助蓄电池组GB1、起动电机M1、发电机M2和起动接触器KM，该发电机M2与由起动电机M1和起动接触器KM构成的串联支路并联在辅助蓄电池组GB1的两端；
所述机车辅助交流传动系统供电电路包括整流装置单元、动力蓄电池组电路、柴油机冷却风扇电路、牵引电机冷却风机电路、空压机电路、动力蓄电池组冷却风机电路、车体通风机电路、空调供电电路、直流转换模块和牵引电机电路。
采用上述结构，关键在于在柴油机起动时，起动接触器吸合，由电压标定值为直流24V的辅助蓄电池组GB1向24V起动电机供电。当柴油机起动运转后，起动接触器断开，再由柴油机直接驱动的发电机发出DC24V标称电压向辅助蓄电池组GB1充电。
所述整流装置单元包括三个由两个串联二极管组成的整流模块，发电机的三相交流电输出端分别与三个整流模块的交流电输入端相连；
所述动力蓄电池组电路包括与整流装置单元的直流输出端相连的接触器KM4和动力蓄电池组电压传感器，在该动力蓄电池组电压传感器的两端并联有由动力蓄电池组充电和放电电流传感器和动力蓄电池组GB构成的串联支路；
所述柴油机冷却风扇电路包括辅助逆变模块INV1，该辅助逆变模块INV1的直流输入端通过接触器KL1与整流装置单元的直流输出端相连，交流输出端连接有辅助电机电流电压传感器TW1和辅助变流器控制单元；
所述牵引电机冷却风机电路包括辅助逆变模块INV2，该辅助逆变模块INV2的直流输入端通过接触器KL2与整流装置单元的直流输出端相连，交流输出端连接有辅助电机电流电压传感器TW2和辅助变流器控制单元；
所述空压机电路包括辅助逆变模块INV3，该辅助逆变模块INV3的直流输入端通过接触器KL3与整流装置单元的直流输出端相连，交流输出端连接有辅助电机电流电压传感器TW3和辅助变流器控制单元；
所述动力蓄电池组冷却风机电路包括辅助逆变模块INV4，该辅助逆变模块INV4的直流输入端通过接触器KL4与整流装置单元的直流输出端相连，交流输出端通过接触器KL5与辅助电机电流电压传感器TW4和辅助变流器控制单元相连；
所述车体通风机电路的输入端通过接触器KL6与辅助逆变模块INV4的交流输出端相连，交流输出端与辅助电机电流电压传感器TW5相连；
所述空调供电电路的输入端与辅助逆变模块INV4的交流输出端相连；
所述直流转换模块的输入端通过接触器KL8与整流装置单元的直流输出端相连；
所述牵引电机电路包括四个主逆变模块，其直流输入端与整流装置单元的直流输出端相连。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：
本实用新型构思巧妙、结构简单，能满足油-电混合双动力机车在各种工况下运行的要求，控制简单可靠，选取柴油机辅助发电机组的输出电压又不受辅助电动机电压的限制，因此为设计油-电混合双动力机车提供了巨大的灵活 性。
附图说明
本实用新型将通过例子并参照附图的方式说明，其中：
图1为本实用新型的机车辅助交流传动系统供电电路、机车控制电源和照明电源电路原理示意图；
图2为本实用新型的柴油发电机组起动供电电路原理示意图；
图3为本实用新型的机车辅助交流传动系统供电电路、机车控制电源和照明电源电路电气原理示意图。
具体实施方式
实施例：如图1、2、3所示：一种油-电混合双动力机车辅助系统，包括柴油发电机组起动供电电路和机车辅助交流传动系统供电电路，所述柴油发电机组起动供电电路包括辅助蓄电池组GB1、起动电机M1、发电机M2和起动接触器KM，该发电机M2与由起动电机M1和起动接触器KM构成的串联支路并联在辅助蓄电池组GB1的两端；
所述机车辅助交流传动系统供电电路包括整流装置单元、动力蓄电池组电路、柴油机冷却风扇电路、牵引电机冷却风机电路、空压机电路、动力蓄电池组冷却风机电路、车体通风机电路、空调供电电路、直流转换模块和牵引电机电路。
所述整流装置单元包括三个由两个串联二极管组成的整流模块，发电机的三相交流电输出端分别与三个整流模块的交流电输入端相连；
所述动力蓄电池组电路包括与整流装置单元的直流输出端相连的接触器KM4和动力蓄电池组电压传感器VH1，在该动力蓄电池组电压传感器VH1的两端并联有由动力蓄电池组充电和放电电流传感器1SC和动力蓄电池组GB构成的串联支路；
所述柴油机冷却风扇电路包括辅助逆变模块INV1，该辅助逆变模块INV1的直流输入端通过接触器KL1与整流装置单元的直流输出端相连，交流输出端 连接有辅助电机电流电压传感器TW1和辅助变流器控制单元；
所述牵引电机冷却风机电路包括辅助逆变模块INV2，该辅助逆变模块INV2的直流输入端通过接触器KL2与整流装置单元的直流输出端相连，交流输出端连接有辅助电机电流电压传感器TW2和辅助变流器控制单元；
所述空压机电路包括辅助逆变模块INV3，该辅助逆变模块INV3的直流输入端通过接触器KL3与整流装置单元的直流输出端相连，交流输出端连接有辅助电机电流电压传感器TW3和辅助变流器控制单元；
所述动力蓄电池组冷却风机电路包括辅助逆变模块INV4，该辅助逆变模块INV4的直流输入端通过接触器KL4与整流装置单元的直流输出端相连，交流输出端通过接触器KL5与辅助电机电流电压传感器TW4和辅助变流器控制单元相连；
所述车体通风机电路的输入端通过接触器KL6与辅助逆变模块INV4的交流输出端相连，交流输出端与辅助电机电流电压传感器TW5相连；
所述空调供电电路的输入端与辅助逆变模块INV4的交流输出端相连；
所述直流转换模块的输入端通过接触器KL8与整流装置单元的直流输出端相连；
所述牵引电机电路包括四个主逆变模块，其直流输入端与整流装置单元的直流输出端相连。
本实用新型按照如下三种工作模式进行工作：
1、柴油发电机组和动力蓄电池组混合供电方式。当柴油机带动主发电机发出三相交流电，通过接触器KM1送到整流装置UR变为高压直流电压Ud，同时动力蓄电池组GB通过充电和放电电流传感器1SC和接触器KM4与高压直流电压Ud混合，一是通过对主变流器预充电接触器KM3和KM2、电流传感器TA11给四个主逆变模块NB1-NB4供电，由直流变为三相变频变压电源分别给1MA-4MA四个牵引电机供电，驱动机车运行；二是混合高压直流电压Ud给辅助逆变系统供电，即通过输入接触器KL1-KL4和KL8、熔断器FU1-FU4、滤波器 L1-L4分别给柴油机冷却风扇电机逆变模块INV1、牵引电机冷却风机电机逆变模块INV2、空压机电机逆变模块INV3、动力蓄电池组冷却风机电机和车体通风机电机及空调电源等供电的逆变模块INV4、直流转换模块INV5供电。柴油机冷却风扇电机逆变模块INV1根据柴油机高温水温度传感器采样高温水温度参数，控制逆变模块INV1输出电源电压和频率大小，从而控制柴油机冷却风扇电机转速，使它随着柴油机高温水温度的变化而变化；牵引电机冷却风机电机逆变模块INV2，根据牵引电机电流值的大小，控制逆变模块INV2输出电源电压和频率大小，从而控制牵引电机冷却风机电机转速；空压机电机逆变模块INV3根据空压机启动指令，变频起动空压机电机，最后输出三相AC380V、50Hz恒频恒压电源，使空压机电机稳定运行；动力蓄电池组冷却风机电机和车体通风机电机及空调电源等供电的逆变模块INV4根据机车控制指令，输出三相AC380V、50Hz恒频恒压电源，当辅助逆变器得到动力蓄电池组需要冷却指令时，接触器KL5吸合，动力蓄电池组冷却风机电机运转。当辅助逆变器得到车体通风机电机工作指令时，接触器KL6吸合，车体通风机电机运转。当空调控制盘得到空调起动按钮SB1、控制转换开关SAC1的指令时，三相AC380V、50Hz恒频恒压电源通过空调控制盘的控制给空调机组供电。
2、柴油机发电机组独立供电方式。当需要柴油机发电机组独立供电时，柴油机带动主发电机发出三相交流电，通过接触器KM1送到整流装置UR使三相交流电变为高压直流电压Ud，此时电压Ud大于动力蓄电池组电压。一是高压直流电压Ud通过对主变流器预充电接触器KM3和KM2、电流传感器TA11给四个主逆变模块NB1-NB4供电，由直流变为三相变频变压电源分别给1MA-4MA四个牵引电机供电，驱动机车运行；二是高压直流电压Ud通过接触器KM4和动力蓄电池组充电和放电电流传感器1SC向动力蓄电池组充电；三是高压直流 电压Ud通过接触器KM4向辅助逆变系统供电。辅助逆变系统工作方式与第一种相同。
3、动力蓄电池组GB独立供电方式。柴油机发电机组不起动，接触器KM1断开。一方面动力蓄电池组电压经过动力蓄电池组充电和放电电流传感器1SC、接触器KM4、KM2、KM3向主逆变器NB1-NB4供电，由直流变为三相变频变压电源分别给1MA-4MA四个牵引电机供电，驱动机车运行；另一方面动力蓄电池组电压通过动力蓄电池组充电和放电电流传感器1SC向辅助逆变系统供电。辅助逆变系统工作方式与第一种相同。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (2)
1.一种油-电混合双动力机车辅助系统，包括柴油发电机组起动供电电路和机车辅助交流传动系统供电电路，其特征在于：
所述柴油发电机组起动供电电路包括辅助蓄电池组GB1、起动电机M1、发电机M2和起动接触器KM，该发电机M2与由起动电机M1和起动接触器KM构成的串联支路并联在辅助蓄电池组GB1的两端；
所述机车辅助交流传动系统供电电路包括整流装置单元、动力蓄电池组电路、柴油机冷却风扇电路、牵引电机冷却风机电路、空压机电路、动力蓄电池组冷却风机电路、车体通风机电路、空调供电电路、直流转换模块和牵引电机电路。
2.根据权利要求1所述的油-电混合双动力机车辅助系统，其特征在于：
所述整流装置单元包括三个由两个串联二极管组成的整流模块，发电机的三相交流电输出端分别与三个整流模块的交流电输入端相连；
所述动力蓄电池组电路包括与整流装置单元的直流输出端相连的接触器KM4和动力蓄电池组电压传感器，在该动力蓄电池组电压传感器的两端并联有由动力蓄电池组充电和放电电流传感器和动力蓄电池组GB构成的串联支路；
所述柴油机冷却风扇电路包括辅助逆变模块INV1，该辅助逆变模块INV1的直流输入端通过接触器KL1与整流装置单元的直流输出端相连，交流输出端连接有辅助电机电流电压传感器TW1和辅助变流器控制单元；
所述牵引电机冷却风机电路包括辅助逆变模块INV2，该辅助逆变模块INV2的直流输入端通过接触器KL2与整流装置单元的直流输出端相连，交流输出端连接有辅助电机电流电压传感器TW2和辅助变流器控制单元；
所述空压机电路包括辅助逆变模块INV3，该辅助逆变模块INV3的直流输入端通过接触器KL3与整流装置单元的直流输出端相连，交流输出端连接有辅助电机电流电压传感器TW3和辅助变流器控制单元；
所述动力蓄电池组冷却风机电路包括辅助逆变模块INV4，该辅助逆变模块INV4的直流输入端通过接触器KL4与整流装置单元的直流输出端相连，交流输 出端通过接触器KL5与辅助电机电流电压传感器TW4和辅助变流器控制单元相连；
所述车体通风机电路的输入端通过接触器KL6与辅助逆变模块INV4的交流输出端相连，交流输出端与辅助电机电流电压传感器TW5相连；
所述空调供电电路的输入端与辅助逆变模块INV4的交流输出端相连；
所述直流转换模块的输入端通过接触器KL8与整流装置单元的直流输出端相连；
所述牵引电机电路包括四个主逆变模块，其直流输入端与整流装置单元的直流输出端相连。
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