[發明專利]一種適用于多種電源供電的軌道交通車輛主電路

有效

• 申請號: 201610276825.5
• 申請日: 2016-04-29
• 公開（公告）號: CN105790317B
• 公開（公告）日: 2019-04-05
• 發明（設計）人: 陳文光;劉雄;陳超錄;許峻峰;解培金;劉清;陳新濺;龍咨全;黎博聞;曾愷若
• 申請（專利權）人: 株洲中車時代電氣股份有限公司
• 主分類號: H02J4/00
• 分類號: H02J4/00;H02J7/34;H02P27/06
• 代理公司: 湖南兆弘專利事務所(普通合伙) 43008
• 代理人: 周長清;廖元寶

本發明公開了一種適用于多種電源供電的軌道交通車輛主電路，包括整流斬波單元、逆變單元和雙向DC/DC轉換單元，所述整流斬波單元的輸出端經逆變單元與牽引電機相連，所述整流斬波單元的輸入端連接有不同制式的直流電源或不同制式的交流電源，所述逆變單元的輸入端經雙向DC/DC轉換單元與一車載儲能單元相連；當所述整流斬波單元的輸入端接入交流電源時，所述整流斬波單元處于四象限整流狀態；當所述整流斬波單元的輸入端接入直流電源時，所述整流斬波單元處于雙向DC/DC斬波狀態。本發明的軌道交通車輛主電路具有結構簡單、輸出電源穩定且可適用于不同電源等優點。

技術領域

本發明主要涉及軌道交通技術領域，特指一種適用于多種電源供電的軌道交通車輛主電路。

背景技術

我國軌道交通車輛的供電制式因干線鐵路與城市軌道交通而不同，干線鐵路采用的是25kV交流供電，而城市軌道交通則是采用的1500V或750V直流供電。隨著我國立體化交通的深入發展，軌道交通互聯互通的需求越來越強烈，市場需要一種軌道交通車輛能夠同時適用于AC25kV、DC1500V與DC750V三種供電制式。

當前社會能源供應持續緊張，作為能源消耗大戶的軌道交通行業已開始大力發展節能技術。軌道交通車輛裝備車載儲能系統能夠充分利用車輛電制動產生的再生能量，具備很好的節能效益，是業界一致看好的技術模式。因此，市場也需要軌道交通車輛能夠適用于電網與車載儲能裝置混合供電的模式。

目前國內外業界已成功研制多種電源供電下的軌道交通車輛，包括適用于AC25kV與DC1500V、AC25kV與車載儲能裝置、DC750V與車載儲能裝置等。但業界尚未研發任何一種車輛能夠同時適用于AC25kV、DC1500V、DC750V與車載儲能裝置四種電源混合供電。

下面介紹一種能夠同時適用于AC25kV與DC1500V兩種電源供電的軌道交通車輛主電路，其主電路結構框圖如圖1。

當軌道交通車輛運行在DC1500V供電區段時，直流電通過直流受電弓受流，電流先流經直流高壓電器柜和線路濾波電抗器，連接到逆變單元的中間回路，逆變單元將直流電轉化為變頻變壓（VVVF）的電源供給牽引電機，驅動電機工作，實現整車牽引（或制動）。

當軌道交通車輛運行在AC25kV供電區段時，交流電通過交流受電弓受流，再通過變壓器將電壓降低，然后經過充電短接單元（每次起動時給中間回路電容充電，正常工作時處于短接狀態）給整流器，整流器將交流電轉化為直流電，供給與逆變單元并聯的中間回路，逆變單元將直流電轉化為變頻變壓（VVVF）的電源供給牽引電機，驅動電機工作，實現整車牽引（或制動）。

AC25kV和DC1500V電源共用中間直流回路，以實現逆變模塊和牽引電機在雙流制供電模式下的復用。

AC25kV供電回路的電氣牽引系統采用：牽引變壓器+充電短接單元+四象限脈沖整流器+中間回路+VVVF逆變單元+交流電動機構成的交-直-交電傳動系統。

DC1500V供電回路的電氣牽引系統采用：直流高壓電器柜+線路濾波電抗器+中間回路+VVVF逆變單元+交流電動機構成的直-交電傳動系統。

從上述方案可以看出該主電路能夠在AC25kV和DC1500V兩種電源供電下正常工作，但是其存在一些不足之處，主要如下：

1、該主電路不能同時適用于AC25kV、DC1500V、DC750V、車載儲能裝置四種電源供電下進行工作，電源適用性不夠強，無法完全滿足軌道交通線路互聯互通的需求。

2、該主電路在AC25kV電源供電模式下因配置了四象限整流器，能夠實現中間直流電壓的基本穩定，不會因電壓較低而影響牽引電機的輸出；但是在DC1500V電源供電模式，電網電壓與中間電壓之間僅有線路濾波器，中間電壓將隨同網壓一起波動，若網壓較低則會大幅影響牽引電機的輸出。

發明內容