[發明專利]高速動車組動力牽引和再生制動的能量儲放電系統

有效

• 申請號: 201710871188.0
• 申請日: 2017-09-25
• 公開（公告）號: CN107499190B
• 公開（公告）日: 2023-09-22
• 發明（設計）人: 管曉芳;宋玉泉
• 申請（專利權）人: 吉林大學
• 主分類號: B60M3/00
• 分類號: B60M3/00;B60M3/02;B60L7/16;H02J7/34;H02J7/14
• 代理公司: 長春吉大專利代理有限責任公司 22201
• 代理人: 朱世林

1.一種高速動車組動力牽引和再生制動的能量儲放電系統，包括車外充電電路、動力牽引電路、制動電路和輔助變流電路，其特征在于：電路箱內的壓力開關K1、K2、K3和K4設在箱體的外緣上，所述壓力開關K1與車外充電電路相連，且K1通過不控二極管與車載能量儲放電路即主電路輸入端相連；所述壓力開關K2分別與主變流器的輸出端和牽引逆變器相連，并通過逆變器給牽引電動機供電；所述壓力開關K3與發電機變流器相連，且K3通過不控二極管與主電路輸入端相連；所述壓力開關K4分別與主電路輸出端和輔助逆變器相連，所述輔助逆變器輸至變壓器、蓄電池充電機后分成兩路，一路經可控二極管給蓄電池充電，另一路給車內直流供電；

所述車外充電電路的充電架固定在站臺上，充電機固連在充電架上；由三相交流電輸入充電機交流電，經整流后再經跨接在電路正負極間的中間直流濾波電容Cd，將直流電壓Ud，經壓力開關K1輸至主電路的輸入端；

所述制動電路是由制動發電機發出的交流電，經制動變流器、不控二極管、壓力開關K3，將直流電回饋至主電路的輸入端，由于制動變流器的電壓波動起伏大，引起主電路輸入端電壓急劇上升，會瞬間擊穿電路元件，因此在電路輸入端跨接了斬波調阻器，當輸入端電壓高于電容組的上限電壓時，接通斬波器VT_d，此時吸能電阻R_d，降低了回饋輸入電壓；

主電路的線路結構是，當跨接在電路正負極間電壓傳感器的電壓低于超級電容組的額定電壓時，開始給超級電容組充電；

當超級電容組的電壓高于高能蓄電池組充電電壓的下限時，控制器的輸出信號接通雙向開關晶閘管VT₁的柵極，電流便通過電流傳感器、雙向開關晶閘管VT₁和續流二極管?VD₂給高能蓄電池組充電；

當電能充滿高能蓄電池組時，跨接在主電路正負極間電壓傳感器的電壓等于跨接在高能蓄電池組兩端電壓傳感器的電壓，控制器的輸出信號接至雙向開關的晶閘管VT₁的柵極，斷開晶閘管VT₁，接通晶閘管VT₂，高能蓄電池組通過電流傳感器、晶閘管VT₂和續流二極管VD₁向電路的輸出端供電，此時，只有超級電容組繼續參與整流和輸出；

當輸出端需要長時間穩定電流輸出，或僅依靠超級電容組無法滿足需要時，超級電容組在短時間內達到滿功率輸出，使瞬間的電壓起伏完全被超級電容組所儲存，所述超級電容組可做為能量濾波器使用，能夠盡可能大地向主電路輸出端輸出電能，滿足高能量的要求，承擔瞬間的過電壓、欠電壓，同時避免瞬時的電壓跌落，使得瞬間制動發電機發出的能量反饋的波動電流，完全被電容組所儲存，承擔能量濾波器的作用；跨接在主電路正負極間的電解電容的高頻濾波作用，進一步提高了直流電的質量。

2.根據權利要求1所述的高速動車組動力牽引和再生制動的能量儲放電系統，其特征在于：

所述動力牽引電路是由主變流器輸出的直流電經壓力開關K2直接輸至牽引逆變器，給牽引電動機供電。

3.根據權利要求1所述的高速動車組動力牽引和再生制動的能量儲放電系統，其特在于：

所述輔助變流電路是由主電路輸出的直流電，通過壓力開關K4，經輔助逆變器和變壓器輸至蓄電池充電機，分別經可控二極管給蓄電池和車內直流用電供電，所述蓄電池包括鋰離子電池組。

4.根據權利要求1或2所述的高速動車組動力牽引和再生制動的能量儲放電系統，其特征在于：固定在站臺上的車外充電電路，根據高速動車組設置的站間距離設定，設在跨接一個站間距離的站臺上，或多個站間距離的站臺上，根據高能蓄電池組和超級電容組的最佳匹配容量確定。