[發明專利]一種采用電池儲能的有軌電車供電系統及方法

在審

• 申請號: 202010396316.2
• 申請日: 2020-05-12
• 公開（公告）號: CN111564836A
• 公開（公告）日: 2020-08-21
• 發明（設計）人: 張文波;劉穎;陳亞琳;張玲;羅喬;雷建明;鄭睿
• 申請（專利權）人: 南京工業職業技術學院
• 主分類號: H02J1/14
• 分類號: H02J1/14;H02J3/32;B60L7/10;B60L9/00
• 代理公司: 蕪湖思誠知識產權代理有限公司 34138
• 代理人: 項磊

1.一種采用電池儲能的有軌電車供電系統，其特征在于，包括整流變壓器、AC/DC充電裝置、儲能電池、雙向DC/DC穩壓源和斬波器，所述整流變壓器的輸入端接電網，二次側接AC/DC充電裝置，所述AC/DC充電裝置與儲能電池連接，所述儲能電池輸出端通過雙向DC/DC穩壓源與有軌電車的供電軌連接，所述斬波器連接在供電軌正極和負極之間，且斬波器上連接有制動電阻；

應用于供電系統的供電方法：

步驟一:先進行運行參數初始化,再通過能量管理系統EMS進行遠程監控,并通過人機界面進行數據通訊，然后采樣數據進行處理；

步驟二:判斷供電設備是否存在故障；若是，則封脈沖，跳開關；若否，則進行運行狀態判斷；

步驟三:當檢測到車載電壓在1500VDC±5％，且車載電流為正時，判斷雙向DC/DC工作在Boost升壓狀態，能量由儲能電池流向有軌電車，為負載提供穩壓電源；

當車載電流為負時，判斷雙向DC/DC工作在Buck降壓狀態，此時有軌電車處于制動過程，能量由有軌電車流向儲能電池，在該狀態下，若統檢測到電壓大于1650VDC，則斬波器啟動工作，發脈沖，將多余的能量經制動電阻消耗釋放；

當檢測到車載電壓消失時，輸出待機指令，并封鎖脈沖。

2.根據權利要求1所述的一種采用電池儲能的有軌電車供電系統，其特征在于：所述AC/DC充電裝置包括依次耦合的交流斷路器(101)、交流預充電回路(102)、第一熔斷器(103)、第一整流橋模塊(104)、第二整流橋模塊(105)、母線放電電阻(106)、母線支撐電容(107)、斬波模塊(108)、濾波回路電抗器(109)、第一電容(110)、第一輸出放電電阻(111)、第一輸出熔斷器(112)、防反二極管(113)和第一輸出隔離開關(114)，所述交流預充電回路(102)由接觸器、熔斷器和電阻串聯而成。

3.根據權利要求1所述的一種采用電池儲能的有軌電車供電系統，其特征在于：所述雙向DC/DC穩壓源包括依次耦合的隔離刀(201)、輸入預充電回路(202)、第二熔斷器(203)、第一接觸器(204)、輸入放電電阻(205)、濾波電容(206)、第一斬波電抗(207)、第二斬波電抗(208)、兩相IGBT模組(209)、支撐母排電容(210)、第二輸出熔斷器(211)、第二輸出放電電阻(212)、輸出預充電回路(213)、輸出接觸器(214)和第二輸出隔離開關(215)，所述輸入預充電回路(202)和輸出預充電回路(213)都是由接觸器、熔斷器和電阻串聯而成。

4.根據權利要求1所述的一種采用電池儲能的有軌電車供電系統，其特征在于：所述斬波器包括依次耦合的輸入隔離開關(301)、斬波預充電回路(302)、第三熔斷器(303)、第二接觸器(304)、放電電阻(305)、支撐電容(306)、IGBT模塊(307)和制動電阻(308)，所述斬波預充電回路(302)由接觸器、熔斷器和電阻串聯而成。

5.根據權利要求2所述的一種采用電池儲能的有軌電車供電系統，其特征在于：所述儲能電池為鉛碳電池，額定電壓為1200VDC，最高電壓1300VDC，當列車啟動時電池放電電流能夠達到3C,持續時間不低于5S，當列車制動時充電電流能夠達到0.5C～1C，持續時間不低于5S。

6.根據權利要求1所述的一種采用電池儲能的有軌電車供電系統，其特征在于：所述整流變壓器為十二脈波整流變壓器，整流變壓器的變比為380VAC/1150AC。

7.根據權利要求1所述的一種采用電池儲能的有軌電車供電系統，其特征在于：所述AC/DC充電裝置經二極管整流后斬波降壓給蓄電池充電，AC/DC充電裝置分為兩級，前級采用二極管十二脈波整流，將整流變壓器的二次電壓整流到1500VDC，后級采用Buck斬波電路，對蓄電池進行恒流恒壓充電。