[實用新型]鐵路軌道再生制動能量儲存裝置

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200920224991.6
• 申請日: 2009-08-24
• 公開（公告）號: CN201484208U
• 公開（公告）日: 2010-05-26
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李廷勇;徐長勤
• 申請（專利權(quán)）人: 青島易特優(yōu)電子有限公司
• 主分類號: B60L7/22
• 分類號: B60L7/22
• 代理公司: 青島高曉專利事務(wù)所 37104
• 代理人: 于正河

技術(shù)領(lǐng)域：

本實用新型屬于能量儲存裝置制造技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種城市鐵路軌道再生制動能量儲存裝置。

背景技術(shù)：

目前，在城市及鐵路軌道交通工程中，直-交變壓變頻的傳動方式已經(jīng)普遍采用，列車制動逐漸向再生制動方面發(fā)展。列車在運行過程中，由于站點間距較短，列車起動、制動頻繁，制動耗能相當(dāng)巨大，地鐵再生制動產(chǎn)生的反饋能量為牽引能量的30％以上。再生能量除少量被其它相鄰列車吸收利用外，剩余部分主要被列車的吸收電阻或線路上的吸收電阻裝置以發(fā)熱的方式消耗吸收掉。據(jù)考察北京地鐵750V直流供電電壓在機車進站制動時可升到1000V以上，這是由于列車再生制動能量在直流電網(wǎng)上不能被相鄰列車完全吸收造成的。當(dāng)列車發(fā)車密度較低時，再生能量被其它車輛吸收的概率將大大降低。當(dāng)列車發(fā)車間隔大于10min時，再生制動能量被吸收的概率幾乎為零，這樣絕大部分制動能量被車輛吸收電阻所吸收，變成熱能并向四外散發(fā)。由于列車的制動主要發(fā)生在運行過程中，如果再生能量由車輛吸收電阻吸收，必將帶來隧道和站臺內(nèi)的溫升問題，同時也增加了站內(nèi)環(huán)境控制裝置的負擔(dān)，造成大量的能源浪費，并使地鐵的建設(shè)(冷卻通風(fēng))費用和運行費用增加?，F(xiàn)今國內(nèi)鐵路軌道交通在地面采用電阻吸收消耗裝置處理列車運行過程中的再生能量，這不僅浪費能量，而且?guī)硭淼篮驼九_內(nèi)的溫升問題，同時也增加了站內(nèi)空調(diào)通風(fēng)裝置的負擔(dān)，同樣使城軌的建設(shè)費用和運行費用增加。設(shè)計發(fā)明一種新型鐵路電氣軌道的能量儲存裝置以解決上述問題是現(xiàn)今地鐵站點建設(shè)亟待解決的技術(shù)問題

發(fā)明內(nèi)容：

本實用新型的發(fā)明目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺點，尋求解決電氣鐵路的隧道和站臺內(nèi)的溫升問題，降低站內(nèi)環(huán)境控制裝置的負擔(dān)，減輕能源浪費，降低地鐵及城際鐵路的建設(shè)費用和運行費用。

為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型的主體結(jié)構(gòu)包括直流母線、預(yù)充電單元、電阻吸收單元、雙向變換器單元、超級電容單元、蓄電池單元、逆變單元、超級電容、蓄電池和逆變器共十個單元或器件；直流母線直接通過斷路器Q1與預(yù)充電單元的輸入端連接，預(yù)充電單元的輸出端與電阻吸收單元連接，電阻吸收單元的輸出端對接雙向變換器單元，雙向變換器單元的輸出端接入由超級電容組成的超級電容單元，超級電容單元輸出端對接蓄電池單元，蓄電池單元的輸出端對接由逆變器構(gòu)成的逆變單元，各單元電連通構(gòu)成一體式整機能量儲存機構(gòu)；預(yù)充電單元由電壓傳感器SV1和SV2、接觸器KM1、KM2和KM3、電阻器R1和R2、電感器L1、電容器C和電流傳感器SA2電連通組合構(gòu)成；電阻吸收單元由三組等效絕緣柵雙極晶體管(斬波器)串聯(lián)吸收電阻后并聯(lián)構(gòu)成；雙向變換器單元由絕緣柵雙極晶體管(斬波器)IGBT1和IGBT2串聯(lián)后通過串聯(lián)接點連接的電感器L、電流傳感器SA3和電阻器R電連通組成；超級電容單元由超級電容、絕緣柵雙極晶體管(斬波器)IGBT3和電壓傳感器SV3電連通構(gòu)成；蓄電池單元由蓄電池經(jīng)開關(guān)K4與電壓傳感器SV4并聯(lián)組成，其輸出端通過串接的電流傳感器SA4接入逆變器輸入端。

本實用新型的電阻吸收單元根據(jù)各個傳感器檢測信號綜合判斷線網(wǎng)上是否有列車處于再生電制動狀態(tài)，一旦確認列車處于再生制動狀態(tài)并需要吸收能量時，斬波器立即投入工作，用電阻吸收能量，穩(wěn)定直流母線電壓不再上升，確保列車充分有效利用電制動；電阻吸收單元能在直流母線電壓升高時有效的降低電壓，保護器件；但電阻吸收是將再生制動能量以熱量的形式消耗掉。

本實用新型的超級電容單元中的雙向DC-DC變換器是該單元的重要組成部分，實現(xiàn)雙象限運行，即變換器兩端電壓方向不變，但電流方向可以改變，在功能上相當(dāng)于Boost變換器和Buck變換器的組合；主要工作在三個狀態(tài)：列車牽引或加速時，變換器等效為升壓斬波器，超級電容中的能量釋放給直流母線，經(jīng)逆變器提供給牽引電機；列車惰行時，變換器停止工作，處于備用保持狀態(tài)；列車制動或減速時，牽引電機向直流電網(wǎng)反饋能量，使線網(wǎng)電壓抬高，變換器動作，等效為降壓斬波器，把電網(wǎng)上的多余能量傳遞給超級電容；通過以上三個狀態(tài)的切換，使直流電網(wǎng)電壓避免大范圍波動，改善供電質(zhì)量，將列車制動能量循環(huán)利用，節(jié)約電能。