[發明專利]一種列車應急儲能電源拓撲結構及其控制方法

有效

• 申請號: 202010860847.2
• 申請日: 2020-08-25
• 公開（公告）號: CN111959530B
• 公開（公告）日: 2022-12-27
• 發明（設計）人: 戴朝華;李密;李燕
• 申請（專利權）人: 西南交通大學;中煤科工集團重慶研究院有限公司
• 主分類號: B61C3/00
• 分類號: B61C3/00;H02P27/06;H02J9/06
• 代理公司: 成都帝鵬知識產權代理事務所(普通合伙) 51265
• 代理人: 李華

本發明公開一種列車應急儲能電源拓撲結構及其控制方法，包括牽引變壓器、脈沖整流電路、中間直流儲能調節環節和牽引逆變器；所述脈沖整流電路通過牽引變壓器連接牽引網；所述中間直流儲能調節環節連接在脈沖整流電路與牽引逆變器之間，通過脈沖整流電路控制中間直流儲能調節環節電壓來控制應急儲能電源能量輸出；所述牽引逆變器的輸出端連接至牽引電機，通過牽引逆變器控制牽引電機運轉。本發明能夠解決傳統拓撲方案中成本高，器件較多、效率較低的缺點；能夠有效節約成本，增加應急儲能電源安裝容量，提高運行效率，增強列車應急能力，保障乘客安全。

技術領域

本發明屬于列車應急電源技術領域，特別是涉及一種列車應急儲能電源拓撲結構及其控制方法。

背景技術

列車應急系統主要考慮在牽引網故障狀態下維持列車安全運行到站，同時維持車內人員舒適環境。

近年來，國內開始論證采用儲能作為列車車載應急電源。目前列車車載應急電源所采用的拓撲結構中儲能需要通過雙向DC/DC變換器和連接逆變器后，再連接牽引變壓器。因此，現有的拓撲結構在能量傳輸時能量流會經過變流-逆變-整流-逆變-牽引電機路線，造成能量利用的大量浪費；并且，現有的拓撲中接入的變流環節過多，導致成本增加，體積增大，儲能可安裝容量變小。

發明內容

為了解決上述問題，本發明提出了一種列車應急儲能電源拓撲結構及其控制方法，本發明能夠解決傳統拓撲方案中成本高，器件較多、效率較低的缺點；能夠有效節約成本，增加應急儲能電源安裝容量，提高運行效率，增強列車應急能力，保障乘客安全。

為達到上述目的，本發明采用的技術方案是：一種列車應急儲能電源拓撲結構的控制方法，列車應急儲能電源拓撲結構包括牽引變壓器、脈沖整流電路、中間直流儲能調節環節和牽引逆變器；所述脈沖整流電路通過牽引變壓器連接牽引網；所述中間直流儲能調節環節連接在脈沖整流電路與牽引逆變器之間，通過脈沖整流電路控制中間直流儲能調節環節電壓來控制應急儲能電源能量輸出；所述牽引逆變器的輸出端連接至牽引電機，通過牽引逆變器控制牽引電機運轉；

所述列車應急儲能電源拓撲結構的控制方法，通過整流器控制策略以及牽引逆變器控制策略保障列車在各種運行模式下均安全穩定運行，包括步驟：

S10，判斷牽引供電系統狀態，處于正常運行還是故障應急狀態；

S20，在牽引供電系統正常運行時，通過整流器控制策略控制脈沖整流電路調節直流側電壓以及中間直流儲能調節環節調節電流輸出；通過牽引逆變器控制策略控制調節牽引逆變器使牽引電機正常運行；

S30，在牽引供電系統故障應急時，脈沖整流電路停止運行，由中間直流儲能調節環節直接連接牽引逆變器；通過牽引逆變器控制策略控制調節牽引逆變器使牽引電機正常運行。

進一步的是，所述牽引供電系統正常運行狀態包括4種運行模式，分別為：1)脈沖整流電路側電流輸出且中間直流儲能調節環節電流輸出或為0，列車牽引運行；2)脈沖整流電路側電流輸出，中間直流儲能調節環節電流輸入，為充電狀態，列車牽引運行；3)列車處于制動狀態，中間直流儲能調節環節電流輸入，為充電狀態，脈沖整流電路側為電流輸入，部分能量饋入牽引網；4)列車處于制動狀態，中間直流儲能調節環節電流輸入，為充電狀態，脈沖整流電路僅調節中間直流儲能調節環節電壓。

進一步的是，所述牽引供電系統故障狀態包括2種運行模式，分別為：1)列車處于牽引狀態，中間直流儲能調節環節電流輸出為牽引電機供電；2)列車處于制動狀態，中間直流儲能調節環節電流輸入，為充電狀態。

進一步的是，所述牽引供電系統為正常運行狀態，包括步驟：

S21，根據列車控制指令分配的儲能模塊能量輸出計算該輸出下中間直流儲能調節環節電壓為參考電壓U_D，進入S22；