[發明專利]一種用于電力機車及電動車組的車載儲能裝置及方法

有效

• 申請號: 201310435092.1
• 申請日: 2013-09-23
• 公開（公告）號: CN103496326A
• 公開（公告）日: 2014-01-08
• 發明（設計）人: 張志學;羅文廣;尚敬;倪大成;章志兵;陳志博;孫璐
• 申請（專利權）人: 南車株洲電力機車研究所有限公司
• 主分類號: B60L9/00
• 分類號: B60L9/00;B60L1/00
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 王寶筠

技術領域

本發明涉及電力機車及電動車組領域，特別涉及一種用于電力機車及電動車組的車載儲能裝置及方法。

背景技術

當前世界能源日趨緊張，節能降耗已成為世界性的研究課題，而能量的回收再利用是節能降耗的有效手段。隨著我國電氣化鐵路高速化、重載化的發展，作為消耗能源重點行業的鐵路，在能量的回收再利用方面具有很大潛力。

目前對電力機車及電動車組制動產生的能量進行回收再利用普遍采用的技術方案分為耗能型和饋能型兩種。耗能型方案采用斬波器與制動電阻配合，將制動能量消耗在制動電阻上，能量以熱量的形式消耗掉；饋能型方案一般為交直交傳動電力機車和電動車組所普遍采用，通過機車牽引變流器將制動能量回饋至牽引供電網。

其中，制動能量是在電力機車或電動車組行駛過程中減速制動時，牽引電機的轉子轉速大于牽引電機的同步轉速，轉子繞組感應電動勢與電流方向改變，電磁轉矩方向也隨之改變并與轉子轉向相反，列車減速制動，牽引電機工作于發電工況所產生的再生制動電能。

發明內容

但是，現有的能量回收再利用的方案都未解決電力機車及電動車組在過分相時所存在的牽引力和速度損失的問題。過分相是指，電力機車及電動車組行駛通過由于電氣化鐵路相鄰兩個牽引供電段電壓的相位不同而導致的相鄰兩個供電段之間的無電區的過程。

有鑒于此，本發明實施例的主要目的在于提供一種用于電力機車及電動車組的車載儲能裝置及方法以實現避免電力機車及電動車組在過分相時的牽引力和速度損失的目的。

為了解決以上技術問題，本發明實施例采取的技術方案是：

第一方面，本發明實施例提供了一種用于電力機車及電動車組的車載儲能裝置，所述裝置可以包括：

并聯于電力機車和/或電動車組的牽引變流器的直流回路上的儲能模塊，用于接收控制模塊的釋放能量控制信號，根據釋放能量控制信號工作于能量釋放工作狀態，在能量釋放工作狀態期間，將所釋放的能量提供給所述牽引變流器；以及，接收控制模塊的存儲能量控制信號，根據存儲能量控制信號工作于能量存儲工作狀態，在能量存儲工作狀態期間，存儲所從所述直流回路上獲取的能量；

與所述儲能模塊連接的控制模塊，用于當判斷出所述電力機車和/或電動車組處于過分相狀態時，向所述儲能模塊發出釋放能量控制信號；以及，當判斷出所述電力機車和/或電動車組處于制動和/或直流回路電壓過高時，向所述儲能模塊發出存儲能量控制信號。

在第一方面的第一種可能的實現方式中，當所述電力機車和/或電動車組中包括兩組或兩組以上相互獨立的牽引變流器的直流回路時，一個所述車載儲能裝置的儲能模塊與一組牽引變流器的直流回路并聯。

在第一方面的第二種可能的實現方式中，當所述電力機車和/或電動車組中包括兩組或兩組以上并聯的牽引變流器的直流回路時，一個所述車載儲能裝置的儲能模塊與所述兩組或兩組以上并聯的牽引變流器的直流回路并聯。

在第一方面的第三種可能的實現方式中，所述控制模塊，還用于在供電電網斷電或者電力機車和/或電動車組加速爬坡導致能量消耗超過閾值時，向所述儲能模塊發出釋放能量控制信號。

在第一方面的第四種可能的實現方式中，所述儲能模塊，還用于在能量存儲工作狀態期間，存儲通過牽引變流器的四象限整流器從供電電網獲取的能量。

第二方面，本發明實施例提供了一種用于電力機車及電動車組的車載儲能方法，所述方法可以包括：

當控制模塊判斷出所述電力機車和/或電動車組處于過分相狀態時，向儲能模塊發出釋放能量控制信號，其中，所述儲能模塊并聯于電力機車和/或電動車組的牽引變流器的直流回路上，所述儲能模塊根據所述釋放能量控制信號工作于能量釋放工作狀態，在能量釋放工作狀態期間，將所釋放的能量提供給所述牽引變流器；以及，

當控制模塊判斷出所述電力機車和/或電動車組處于制動和/或直流回路電壓過高時，向儲能模塊發出存儲能量控制信號，所述儲能模塊根據所述存儲能量控制信號工作于能量存儲工作狀態，在能量存儲工作狀態期間，存儲從直流回路上獲取的能量。

在第二方面的第一種可能的實現方式中，還可以包括：

所述控制模塊在供電電網斷電或者電力機車和/或電動車組加速爬坡導致能量消耗超過閾值時，向所述儲能模塊發出釋放能量控制信號。

在第二方面的第二種可能的實現方式中，還可以包括：

所述儲能模塊在能量存儲工作狀態期間，存儲通過牽引變流器的四象限整流器從供電電網獲取的能量。

可見本發明具有如下有益效果：