[發明專利]接觸網、動力包和儲能裝置混合供電的動車組牽引系統

有效

• 申請號: 201310251203.3
• 申請日: 2013-06-24
• 公開（公告）號: CN103481787A
• 公開（公告）日: 2014-01-01
• 發明（設計）人: 趙明花;李軍;王成濤;荀玉濤;李雪飛;王樹賓;韓偉;況陽;哈大雷;解楓;周勇志;馬昭鈺;翟黎淵;劉俊明;萬爭;田偉;翟麗佳;王穎超;蔣英智;張金龍;金鑫
• 申請（專利權）人: 長春軌道客車股份有限公司
• 主分類號: B60L9/00
• 分類號: B60L9/00;B60L11/18
• 代理公司: 長春眾益專利商標事務所(普通合伙) 22211
• 代理人: 余巖

技術領域

本發明涉及動車組牽引系統，尤其涉及一種接觸網、動力包和儲能裝置混合供電的動車組電力牽引系統。

背景技術

牽引系統是動車組傳動系統的核心，肩負著為列車提供行駛動力的任務。傳統的動車組牽引系統主要為單一的電力牽引，采用接觸網供電模式，只能運行在電氣化鐵路上。而根據我國鐵路規劃，截至2012年底，我國電氣化鐵路占全國鐵路線路的53%；根據《中長期鐵路網規劃》，預計2020年，電氣化鐵路將占全國鐵路線路的60%，非電氣化鐵路仍將長期占有很大比例。傳統動車組電力牽引系統主要為單一的接觸網供電模式，無法適應非電氣化鐵路。并且在電氣化路段故障時，無法及時實行自救。另外，在非電氣化路段，傳統列車的制動能量主要通過制動電阻的方式消耗，造成能源的巨大浪費。

發明內容

本發明的目的是提供一種混合動力的動車組牽引系統，實現動車組有、無接觸網的情況下都能正常運行的同時，實現能量的循環利用，同時實現混合動力的最佳加速性能和應急救援、戰備等目的。

為實現上述目的，本發明提供一種接觸網、動力包和儲能裝置混合供電的動車組牽引系統，其特征在于：主要包括牽引變壓器、動力包、儲能裝置、牽引變流器、牽引電機，接觸網通過受電弓與牽引變壓器原邊相連，牽引變壓器兩個副邊繞組直接與牽引變流器相連，牽引變流器與牽引電機連接；柴油機與發電機組成內燃動力包，發電機三相輸出直接與牽引變流器相連，儲能裝置與牽引變流器中間直流母線相連。

牽引變流器包括牽引變壓器接口、動力包接口、儲能裝置接口、第一預充電裝置、第二預充電裝置、第三預充電裝置、四象限整流器、中間直流環節、牽引逆變器、雙向DC/DC斬波器、過壓抑制電路、牽引電機接口和輔助變流器接口，所述牽引變壓器接口與所述四象限整流器的輸入端連接，所述動力包接口與所述四象限整流器的輸入端連接，所述儲能裝置接口與所述雙向DC/DC斬波器連接，且并聯在所述四象限整流器的輸出端直流母線上，所述第一預充電裝置設置在所述牽引變壓器接口與所述四象限整流器之間的電路上，所述第二預充電裝置設置在所述動力包接口與所述四象限整流器之間的電路上，所述第三預充電裝置設置在所述儲能裝置接口與所述雙向DC/DC斬波器之間的電路上，所述四象限整流器的輸出端與所述牽引逆變器的輸入端連接，所述中間直流環節并聯在所述四象限整流器的輸出端直流母線上，所述牽引逆變器的輸出端用于與所述牽引電機接口連接，所述過壓抑制電路并聯在所述四象限整流器的輸出端直流母線上，所述輔助變流器接口并聯在所述四象限整流器的輸出端直流母線上。

所述第一預充電裝置、第二預充電裝置和第三預充電裝置均包括主接觸器、預充電接觸器和預充電電阻；所述主接觸器用于控制主電路的通斷，所述預充電接觸器用于分別控制所述第一預充電裝置、第二預充電裝置和第三預充電裝置向所述支撐電容預充電。

所述中間直流環節包括支撐電容和電容放電電阻。

所述雙向DC/DC斬波器包括兩個IGBT功率器件和一個電抗器，所述兩個IGBT功率器件連接后與電抗器連接。

本發明與現有技術相比所具有的有益效果：

1）能夠實現跨線運行，可適應不同環境的不同運輸需求。

2）在非電氣化路段，采用動力包與儲能裝置混合供電模式，實現無接觸網工況的正常運行。

3）在市區內非電氣化路段，實現“零”排放。

4）在動力包供電能力在無接觸網工況下，制動能量通過儲能裝置進行吸收，實現了能量的循環利用，體現綠色節能理念。

5）能夠通過儲能裝置實現列車加速過程中的功率補給，實現最佳加速性能，卻又大大減小了動力包的功率和體積、重量，實現最佳的功率密度。

6）由于采用了儲能裝置，該動車組不僅具有非電氣化路段的運行能力，在特殊的雨雪天氣或接觸網受損時有應急救援和戰備功能，還可以作為移動電源使用。?

附圖說明

圖1為本發明實施方式主電路原理圖；

圖2為牽引變流器組成框圖；

圖3為牽引變流器主電路原理圖。

具體實施方式