[發(fā)明專利]電力供應(yīng)系統(tǒng)的電能存儲裝置的雙向電池轉(zhuǎn)換器和平衡器

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410371736.X
• 申請日: 2014-07-31
• 公開（公告）號: CN104348243A
• 公開（公告）日: 2015-02-11
• 發(fā)明（設(shè)計）人: F.馬巴赫
• 申請（專利權(quán)）人: ABB技術(shù)有限公司
• 主分類號: H02J7/34
• 分類號: H02J7/34
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 易皎鶴;湯春龍

用于從電網(wǎng)（14）對負(fù)載（18）供應(yīng)電能的電力供應(yīng)系統(tǒng)（10）包括至少一個電力供應(yīng)模塊（20）。該電力供應(yīng)模塊（20）包括：要從電網(wǎng)（14）供應(yīng)的DC鏈路（24）；和逆變器（26），其連接到DC鏈路（24）并且適于將來自DC鏈路（24）的DC電壓轉(zhuǎn)換成要供應(yīng)給負(fù)載（18）的AC電壓。電力供應(yīng)系統(tǒng)（10）包括電能存儲裝置（30），其要由DC鏈路（24）充電并且在電網(wǎng)（14）具有電力故障時用于對DC鏈路（24）供應(yīng)電能，電能存儲裝置（30）與到電力供應(yīng)模塊（20）的中性點（N）的一個輸入（36）連接。電力供應(yīng)模塊（20）包括雙向降壓/升壓轉(zhuǎn)換器（40），其連接到DC鏈路（24）的正電勢（DC+）或負(fù)電勢（DC?）、到中性點（N）和到電能存儲裝置（30）的另一個輸入（34）。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電力供應(yīng)系統(tǒng)的領(lǐng)域，特別地涉及對于列車應(yīng)用的不間斷保護(hù)系統(tǒng)。特別地，本發(fā)明涉及用于從電網(wǎng)對負(fù)載供應(yīng)電能的電力供應(yīng)系統(tǒng)和用于操作電力供應(yīng)系統(tǒng)的方法。

背景技術(shù)

在列車或鐵路系統(tǒng)中，自動列車保護(hù)系統(tǒng)通過監(jiān)管并且控制在鐵路上循環(huán)的所有車輛的位置和速度而對所有車輛（列車）實現(xiàn)安全操作。自動列車保護(hù)和其他鐵路設(shè)備（例如鐵路開關(guān)、平交路口、鐵路照明，等）可需要安全的電力供應(yīng)，其適于持續(xù)預(yù)定時間量地向系統(tǒng)的關(guān)鍵負(fù)載提供輔助電力。這樣的電力供應(yīng)系統(tǒng)也叫作不間斷保護(hù)系統(tǒng)。

不間斷電力供應(yīng)或保護(hù)系統(tǒng)可包括一個或多個電力供應(yīng)模塊，其適于從由電網(wǎng)供應(yīng)的輸入電流產(chǎn)生AC輸出電流。對于AC電網(wǎng)，電力供應(yīng)模塊可包括對DC鏈路供應(yīng)的整流器，其與逆變器互連用于產(chǎn)生AC輸出電流。在DC電網(wǎng)的情況下，整流器可省略。逆變器和/或整流器可具有帶兩個半橋相臂的轉(zhuǎn)換器拓?fù)洌鰞蓚€半橋相臂連接到具有中心中性點的分裂DC鏈路。簡單且經(jīng)濟(jì)的拓?fù)淇梢允蔷哂蟹至袲C鏈路和從輸入穿過到輸出的中性/共同參考點的半橋整流器和半橋逆變器。這些拓?fù)湟策m用于4線（400V）和3線（如在北美是480V）兩個系統(tǒng)。

為了提供輔助能量，在電網(wǎng)中斷時，不間斷保護(hù)系統(tǒng)通常包括采用可充電電池或蓄電池形式的電能存儲裝置。例如，鉛酸電池可用作不間斷保護(hù)系統(tǒng)中的電能存儲裝置。

共用電池有時用于若干電力供應(yīng)模塊，但這可因為電池可以引入電流路徑而在系統(tǒng)級引起操作或成本問題，其可需要復(fù)雜或昂貴的解決方案來避免電力供應(yīng)模塊之間過多和/或不受控制的循環(huán)電流。

可獲得對這些問題的若干解決方案并且通常使用它們。例如，可使用三線電池（即，具有正、負(fù)和中點輸入的電池），其中中點輸入以穩(wěn)定的參考電勢為中心，該參考電勢典型地是電力供應(yīng)系統(tǒng)的中性點。這樣的系統(tǒng)通常控制簡單并且固有地可是穩(wěn)定的，但分裂/三線電池由于布線、保護(hù)和對支持雙側(cè)或分裂DC鏈路和充電功能的兩個DC-DC轉(zhuǎn)換器的需要而導(dǎo)致更高的成本。

作為另一個示例，可使用雙線電池（即，具有正和負(fù)輸入的電池），其與到不穩(wěn)定但受控制的電勢（例如，到電力供應(yīng)模塊的DC鏈路的電勢）的一個輸入連接。在該情況下，保護(hù)和轉(zhuǎn)換器的數(shù)量可較少，但控制通常更困難并且典型地在不同的電力供應(yīng)模塊之間需要額外的阻抗和控制電路以經(jīng)由主動和被動控制來將循環(huán)電流限制到實際水平。

具有連接到不穩(wěn)定電勢的電池的拓?fù)淇闪硗馐菨撛趪?yán)重的EMI源，其可需要合適且高成本的解決方案來遵循規(guī)章。對于大的系統(tǒng)的電池布線可潛在地起到輻射天線的作用。

備選方案從US-A-2012/169126、US-A-2008/061628或US-A-2013/049699已知。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供簡單、易于控制且廉價的不間斷保護(hù)系統(tǒng)。

該目的可用獨(dú)立權(quán)利要求的主題實現(xiàn)。另外的示范性實施例從從屬權(quán)利要求和下面的描述顯而易見。