CN206690886U - 一种电动车组应急牵引供电系统 - Google Patents

Abstract

一种电动车组应急牵引供电系统，包括：牵引变压器，用于对接触网高压电降压；两个整流器，用于将牵引变压器的次边绕组交流电整流成中间直流环节的电压；两个逆变器，用于从中间直流环节取电，并逆变成三相交流电；双向辅助变流器，用于从中间直流环节取电，并逆变成三相交流电，或从双向充电机取电后，升压整流成中间直流环节的电压；辅助负载，用于通过辅助负载供电母线从双向辅助变流器或双向充电机获取三相交流电；双向充电机，用于从双向辅助变流器三相交流电输出侧获取三相交流电，并将三相交流电降压整流成直流电，给与其连接的钛酸锂电池及直流负载供电，或用于从钛酸锂电池取电，升压逆变成三相交流电，给辅助变流器供电。

Description

一种电动车组应急牵引供电系统

技术领域

本实用新型涉及电动车组牵引传动与控制领域，具体涉及一种电动车组的应急牵引供电系统。

背景技术

电动车组在运行过程中，因供电系统故障、无电区走行、特殊天气等多种原因可能会造成电动车组停电。在停电状态下，电动车组只能停在线路上等待救援，救援期间，电动车组依靠其自身的蓄电池提供紧急情况下的控制、应急照明和应急通风用电，但是现有蓄电池容量无法满足长时间控制、应急照明和应急通风需求，当发生停电故障时，易因车厢内高温、缺氧等因素造成现场混乱，存在安全隐患。

实用新型内容

本实用新型实施例提供了一种电动车组应急牵引供电系统，以在正常工况下、应急工况下及求援回送工况下均能实现电能双向流动，维持电动车组的正常或应急运行。

为了实现上述目的，本实用新型实施例提供了一种电动车组应急牵引供电系统，该电动车组应急牵引供电系统包括：

牵引变压器，通过受电弓等高压电器连接接触网，用于从接触网取电降压；

两个整流器，分别连接至所述牵引变压器，用于将所述牵引变压器的次边绕组交流电整流成中间直流环节的电压；

两个逆变器，连接至中间直流环节，用于从所述中间直流环节取电，并逆变成三相交流电，以控制电机旋转；

双向辅助变流器，连接至中间直流环节，用于从所述中间直流环节取电，并逆变成三相交流电，或从双向充电机取电后，升压整流成中间直流环节的电压；

双向充电机，通过辅助负载供电母线连接至所述双向辅助变流器，用于从所述双向辅助变流器获取三相交流电，并将三相交流电降压降直流电，给与其连接的钛酸锂电池及直流负载供电，或用于从钛酸锂电池取电，升压逆变成三相交流电，给所述双向辅助变流器供电；

辅助负载，连接至所述双向辅助变流器，用于通过辅助负载供电母线(3AC380V母线)从所述双向辅助变流器或所述双向充电机获取三相交流电。

一实施例中，在牵引状态下，所述牵引变压器通过受电弓等高压电器从所述接触网取电降压，所述整流器将所述牵引变压器的次边绕组交流电整流成中间直流环节的电压；所述逆变器从所述中间直流环节取电后，逆变成三相交流电控制与其连接的电机旋转；所述双向辅助变流器从所述中间直流环节取电后，逆变成三相交流电给所述辅助负载供电，所述双向充电机将所述双向辅助变流器逆变得到的三相交流电整流降压成直流电压后给所述直流负载及钛酸锂电池供电。

一实施例中，在无外部高压自走行状态下，所述双向充电机将钛酸锂电池的直流电压逆变成三相交流电给所述双向辅助变流器和辅助负载供电母线；所述双向辅助变流器将所述双向充电机逆变得到的三相交流电整流成所述中间直流环节所需的直流电压；所述逆变器从所述中间直流环节获取直流电压后，逆变成三相交流电控制牵引电机旋转；所述辅助负载和直流负载进入应急工作模式，维持设定负载工作。

一实施例中，所述设定负载包括：冷却系统、控制系统、紧急通风、紧急照明设备。

一实施例中，在救援回送状态下，所述双向充电机将锂电池的直流电源逆变成三相交流电给所述双向辅助变流器和辅助负载母线提供输入；所述双向辅助变流器将三相交流电整流成中间直流环节所需的直流电压；所述逆变器从所述中间直流环节取电后，供与其连接的电机励磁，并在励磁完成后，控制该电机发电，维持中间直流环节电压；所述双向辅助变流器从中间直流环节取电后，给所述辅助负载和双向充电机供电。

一实施例中，所述中间直流环节包括：LC滤波装置，直流支撑电容，接地检测电路及过电压保护电路，所述LC滤波装置，直流支撑电容，接地检测电路及过电压保护电路均并联连接于中间电压正负两端。

一实施例中，所述LC滤波装置由电感和第一电容构成。

一实施例中，所述直流支撑电容由多个第二电容组成电容组，用于滤波和能量缓冲。

一实施例中，所述接地检测电路由第一电阻、第二电阻及第三电容构成，用于设备接地检测。

一实施例中，所述过电压保护电路由晶体管及第三电阻构成，通过所述晶体管的开通与关断，维持中间电压。

利用本实用新型实施例的电动车组应急牵引供电系统，可以在正常工况下、应急工况下及求援回送工况下均能实现电能双向流动，维持电动车组的正常或应急运行。克服了现有技术中在停电等故障状态下需救援，电池容量无法满足长时间应急照明和应急通风需求的问题，以及因车厢内高温、缺氧等因素造成现场混乱等的安全问题。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型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实用新型的一些实施例，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为本实用新型实施例的电动车组应急牵引供电系统的结构示意图；

图2为本实用新型实施例的电动车组应急牵引供电系统在正常牵引状态下的电能走向示意图；

图3为本实用新型实施例的电动车组应急牵引供电系统在无外部高压自走行状态下的电能走向示意图

图4为本实用新型实施例的电动车组应急牵引供电系统在救援回送状态下的电能走向示意图；

图5为本实用新型实施例的中间直流环节105的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

图1为本实用新型实施例的电动车组应急牵引供电系统的结构示意图，如图1所示，该电动车组应急牵引供电系统100包括：

牵引变压器101，通过受电弓等高压电器连接接触网102，用于从接触网102取电降压。

两个整流器103，分别连接至牵引变压器101，用于将牵引变压器101的次边绕组交流电整流成中间直流环节105的电压，或从中间直流环节105取电，逆变成单相交流电通过牵引变压器101反馈给接触网102。一实施例中，整流器103为四象限整流器。

两个逆变器104，连接至中间直流环节105，用于从中间直流环节105取电，然后逆变成三相交流电，以控制与其连接的电机M旋转，或从电机M处取电，整流成中间直流环节105的电压。

双向辅助变流器106，连接至中间直流环节105，用于从中间直流环节105取电，然后逆变成三相交流电，给辅助负载107和双向充电机108供电，或从双向充电机108取电，升压整流成直流电，给中间直流环节105供电。

双向充电机108，通过辅助负载供电母线(3AC380V母线)111连接至双向辅助变流器106，用于从双向辅助变流器106获取三相交流电，并将三相交流电降压降直流电，给与其连接的钛酸锂电池109及直流负载110供电；或从与其连接的钛酸锂电池109取电，升压逆变成三相交流电，给双向辅助变流器106供电。

辅助负载107，通过辅助负载供电母线(3AC380V母线)111连接至双向辅助变流器106和双向充电机108，用于从双向辅助变流器106或者双向充电机108处获取三相交流电。

图1中，左侧的虚线框中100与右侧的虚线框中100均为电动车组应急牵引供电系统。

本实用新型实施例的电动车组应急牵引供电系统可以在正常牵引状态下工作，图2为本实用新型实施例的电动车组应急牵引供电系统在正常牵引状态下的电能走向示意图。如图2的箭头走向所示，在牵引状态下，在正常牵引状态下，电动车组可以从接触网取电，通过电动车组应急牵引供电系统给钛酸锂电池充电。具体地，牵引变压器101通过受电弓等高压电器从接触网102取电降压，整流器103将牵引变压器101的次边绕组交流电整流成中间直流环节105的电压；逆变器104从中间直流环节105取电后，逆变成三相交流电控制与其连接的电机M旋转。双向辅助变流器106从中间直流环节105取电后，逆变成三相交流电给辅助负载107供电，双向充电机108将双向辅助变流器106逆变得到的三相交流电整流降压成直流电压后给所述直流负载110及钛酸锂电池109供电。

一实施例中，降压后的直流电压为DC110V电压，本实用新型不以此为限。

本实用新型实施例的电动车组应急牵引供电系统可以在无外部高压自走行状态下工作，无外部高压自走行状态可以为如弓网故障、库线无电区等。图3为本实用新型实施例的电动车组应急牵引供电系统在无外部高压自走行状态下的电能走向示意图。如图3的箭头走向所示，在无外部高压自走行状态下，电动车组可以通过电动车组应急牵引供电系统，将钛酸锂电池电能转换为应急牵引时电机和辅助负载所需的电能。具体地，双向充电机108将钛酸锂电池109的直流电压逆变成三相交流电给双向辅助变流器106和辅助负载107供电母线；双向辅助变流器106将双向充电机108逆变得到的三相交流电整流成中间直流环节105所需的直流电压；逆变器104从中间直流环节105获取直流电压后，逆变成三相交流电控制牵引电机旋转；辅助负载107和直流负载110进入应急工作模式，维持设定负载工作。

一实施例中，设定负载包括：冷却系统、控制系统、紧急通风、紧急照明设备，降压后的直流电压为DC110V电压，本实用新型不以此为限

本实用新型实施例的电动车组应急牵引供电系统可以在救援回送状态下工作，救援回送状态可以为如机车牵引回送等。图4为本实用新型实施例的电动车组应急牵引供电系统在救援回送状态下的电能走向示意图。如图4的箭头走向所示，实线箭头为救援回送给电机励磁的电能走向，虚线为救援回送状态下救援回送电机发电给辅助供电。在救援回送状态下，电动车组可以通过电动车组应急牵引供电系统，将钛酸锂电池电能转换为牵引电机所需励磁电能，在励磁完成后，牵引电机进入发电状态，所发电能可以给钛酸锂电池供电，同时维持整车辅助用电。双向充电机108将钛酸锂电池109的直流电源逆变成三相交流电，给双向辅助变流器106和辅助负载母线111提供输入；双向辅助变流器106将三相交流电整流成中间直流环节105所需的直流电压；逆变器104从中间直流环节105取电后，供与其连接的电机M励磁，并在电机M励磁完成后，控制该电机M发电，维持中间直流环节105的电压；双向辅助变流器106从中间直流环节105取电后，给辅助负载107和双向充电机108供电。

图5为本实用新型实施例的中间直流环节105的结构示意图，如图5所示，中间直流环节105包括：LC滤波装置501，直流支撑电容502，接地检测电路503及过电压保护电路504。LC滤波装置501，直流支撑电容502，接地检测电路503及过电压保护电路504均并联连接于中间电压正负两端(A、B两端)。

LC滤波装置501用于进行滤波处理，如图1，LC滤波装置501由电感L1和第一电容构C1成。

直流支撑电容502用于滤波和能量缓冲，如图5所示，直流支撑电容502由多个第二电容C2组成电容组。

接地检测电路503用于设备接地检测，如图5所示，接地检测电路503由第一电阻R1、第二电阻R2及第三电容C3构成，用于设备接地检测。第一电阻R1、第二电阻R2及第三电容C3的一端接地，第一电阻R1的另一端连接A端，第二电阻R2及第三电容C3的另一端连接B端。

过电压保护电路504通过所述晶体管的开通与关断，维持中间电压，如图5所示过电压保护电路504由晶体管T9及第三电阻R3构成。

利用本实用新型实施例的电动车组应急牵引供电系统，可以实现中间直流环节能量与蓄电池能量可实现双向流动，实现能量双向流动的可控可变换。可以在正常工况下、应急工况下及求援回送工况下均能实现电能双向流动，维持电动车组的正常或应急运行。克服了现有技术中在停电等故障状态下需救援，电池容量无法满足长时间应急照明和应急通风需求的问题，以及因车厢内高温、缺氧等因素造成现场混乱等的安全问题。

本实用新型利用钛酸锂电池的良好低温特性、高功率密度特性和长寿命实现电能的快速充放和大容量储存，满足电动车组在低温下应急牵引需求。

本领域内的技术人员应明白，本实用新型的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本实用新型可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本实用新型可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本实用新型是参照根据本实用新型实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

本实用新型中应用了具体实施例对本实用新型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实用新型的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，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实用新型的限制。

Claims (10)

1.一种电动车组应急牵引供电系统，其特征在于，包括：

牵引变压器，通过受电弓等高压电器连接接触网，用于从接触网取电降压；

两个整流器，分别连接至所述牵引变压器，用于将所述牵引变压器的次边绕组交流电整流成中间直流环节的电压；

两个逆变器，连接至中间直流环节，用于从所述中间直流环节取电，并逆变成三相交流电，以控制电机旋转；

双向辅助变流器，连接至中间直流环节，用于从所述中间直流环节取电，并逆变成三相交流电，或从双向充电机取电后，升压整流成所述中间直流环节的电压；

所述双向充电机，通过辅助负载供电母线连接至所述双向辅助变流器，用于从所述双向辅助变流器获取三相交流电，并将三相交流电降压降直流电，给与其连接的钛酸锂电池及直流负载供电，或用于从所述钛酸锂电池取电，升压逆变成三相交流电，给所述双向辅助变流器供电；

辅助负载，连接至所述双向辅助变流器，用于通过辅助负载供电母线从所述双向辅助变流器或所述双向充电机获取三相交流电。

2.根据权利要求1所述的电动车组应急牵引供电系统，其特征在于，在牵引状态下，所述牵引变压器通过受电弓等高压电器从所述接触网取电降压，所述整流器将所述牵引变压器的次边绕组交流电整流成中间直流环节的电压；所述逆变器从所述中间直流环节取电后，逆变成三相交流电控制与其连接的电机旋转；所述双向辅助变流器从所述中间直流环节取电后，逆变成三相交流电给所述辅助负载供电，所述双向充电机将所述双向辅助变流器逆变得到的三相交流电整流降压成直流电压后给所述直流负载及钛酸锂电池供电。

3.根据权利要求1所述的电动车组应急牵引供电系统，其特征在于，在无外部高压自走行状态下，所述双向充电机将钛酸锂电池的直流电压逆变成三相交流电给所述双向辅助变流器和辅助负载供电母线；所述双向辅助变流器将所述双向充电机逆变得到的三相交流电整流成所述中间直流环节所需的直流电压；所述逆变器从所述中间直流环节获取直流电压后，逆变成三相交流电控制牵引电机旋转；所述辅助负载和直流负载进入应急工作模式，维持设定负载工作。

4.根据权利要求3所述的电动车组应急牵引供电系统，其特征在于，所述设定负载包括：冷却系统、控制系统、紧急通风、紧急照明设备。

5.根据权利要求1所述的电动车组应急牵引供电系统，其特征在于，在救援回送状态下，所述双向充电机将锂电池的直流电源逆变成三相交流电给所述双向辅助变流器和辅助负载母线提供输入；所述双向辅助变流器将三相交流电整流成中间直流环节所需的直流电压；所述逆变器从所述中间直流环节取电后，供与其连接的电机励磁，并在励磁完成后，控制该电机发电，维持中间直流环节电压；所述双向辅助变流器从中间直流环节取电后，给所述辅助负载和双向充电机供电。

6.根据权利要求1所述的电动车组应急牵引供电系统，其特征在于，所述中间直流环节包括：LC滤波装置，直流支撑电容，接地检测电路及过电压保护电路，所述LC滤波装置，直流支撑电容，接地检测电路及过电压保护电路均并联连接于中间电压正负两端。

7.根据权利要求6所述的电动车组应急牵引供电系统，其特征在于，所述LC滤波装置由电感和第一电容构成。

8.根据权利要求6所述的电动车组应急牵引供电系统，其特征在于，所述直流支撑电容由多个第二电容组成电容组，用于滤波和能量缓冲。

9.根据权利要求6所述的电动车组应急牵引供电系统，其特征在于，所述接地检测电路由第一电阻、第二电阻及第三电容构成，用于设备接地检测。

10.根据权利要求6所述的电动车组应急牵引供电系统，其特征在于，所述过电压保护电路由晶体管及第三电阻构成，通过所述晶体管的开通与关断，维持中间电压。