[實用新型]一種多功能應急電源系統

有效

• 申請號: 202021372316.0
• 申請日: 2020-07-14
• 公開（公告）號: CN212588114U
• 公開（公告）日: 2021-02-23
• 發明（設計）人: 馬齊林;曾建強;徐陽群;藍博;吳京平
• 申請（專利權）人: 北京北交思遠科技發展有限公司
• 主分類號: H02J7/00
• 分類號: H02J7/00;H02J7/34;H02J7/14;H02J1/10;H02M3/10
• 代理公司: 長沙正奇專利事務所有限責任公司 43113
• 代理人: 盧宏;曾利平

本實用新型公開了一種多功能應急電源系統，在車輛制動時，車輛制動反饋至直流電網的制動能量同樣通過雙向DCDC變換電路為儲能元件充電，避免了制動能量的浪費，達到節能環保的目的；當直流電網失電時，雙向DCDC變換電路處于BOOST模式，儲能元件以及燃料電池裝置的電能通過雙向DCDC變換電路傳輸至直流電網，為車輛牽引提供電能，保證了車輛的正常運行；儲能元件一般為蓄電池或超級電容，其質量大，大功率放電，而燃料電池裝置功率密度大，質量小，將儲能元件與燃料電池裝置配合使用既可以利用儲能元件的大倍率放電，又可以利用燃料電池裝置的長時間續航，降低了儲能裝置的總質量，保證了在直流電網失電時對車輛的正常牽引。

技術領域

本實用新型屬于電能儲能技術領域，尤其涉及一種多功能應急電源系統。

背景技術

城市軌道交通車輛以電能為動力能源，雖然在供電方面采取了多種安全措施，但仍不可避免地因供電系統故障、弓網故障、自然災害、人為事故等原因引起城軌車輛供電短時中斷或長時間癱瘓。這將造成整條線路的停運，導致區間疏散。特別是對于隧道運行的線路，易引起恐慌，誘發次生災害。若列車能通過車載電池實現應急自牽引，將迫停于區間的列車自行牽引至就近車站，將能有效解決因列車不能有效受電引起的應急處置問題，提高處置效率，避免乘客恐慌、無序疏散等引起的踩踏事故，確保乘客安全。

另一方面，傳統的城市軌道交通供電采用單向不可控整流器，車輛通過接觸網/接觸軌受電。牽引時車輛從牽引網吸收電能；電制動時向牽引網反饋電能，當附近有車輛在牽引工況用電時，反饋能量可被牽引車輛吸收利用。這種工況在客流量較大、發車密度較高時能實現較高的能量利用率；但當客流量較少，發車密度較低時，由于沒有車輛吸收再生的能量，牽引網電壓將會迅速升高，當網壓上升超過閾值時，再生制動將轉為電阻制動，使得多余的能量通過熱能的形式消耗掉，造成大量的能源浪費。

實用新型內容

針對現有技術的不足，本實用新型提供一種多功能應急電源系統。

本實用新型是通過如下的技術方案來解決上述技術問題的：一種多功能應急電源系統，包括：雙向DCDC變換電路、儲能元件以及燃料電池裝置；所述雙向DCDC變換電路的輸入端與直流電網連接，雙向DCDC變換電路的輸出端與所述儲能元件連接，所述燃料電池裝置并聯在所述儲能元件與逆變裝置之間。

本實用新型的多功能應急電源系統，當直流電網正常供電時，雙向DCDC變換電路處于BUCK模式，通過雙向DCDC變換電路為儲能元件充電，在車輛制動時，車輛制動反饋至直流電網的制動能量同樣通過雙向DCDC變換電路為儲能元件充電，避免了制動能量的浪費，達到節能環保的目的；當直流電網失電時，雙向DCDC變換電路處于BOOST模式，儲能元件以及燃料電池裝置通過雙向DCDC變換電路向直流電網放電，為車輛牽引提供電能，保證了車輛的正常運行；儲能元件一般為蓄電池或超級電容，其質量大，大功率放電，而燃料電池裝置功率密度大，質量小，將儲能元件與燃料電池裝置配合使用既可以利用儲能元件的大倍率放電，又可以利用燃料電池裝置的長時間續航，降低了儲能裝置（包括儲能元件和燃料電池裝置）的總質量，保證了在直流電網失電時對車輛的正常牽引。

進一步地，所述雙向DCDC變換電路包括第一電容、第一開關管和第二開關管串聯組成的第一半橋拓撲、第三開關管和第四開關管串聯組成的第二半橋拓撲、第一電感、第二電感、第三電感以及第二電容；

所述第一電容、第一半橋拓撲以及第二半橋拓撲依次并聯，所述第一開關管和第二開關管之間的節點與第一電感的一端連接，所述第三開關管和第四開關管之間的節點與第二電感的一端連接；所述第一電感的另一端、第二電感的另一端均與第三電感的一端連接，所述第三電感的另一端與第二電容連接；所述第一電容與直流電網連接，所述第二電容與儲能元件并聯。

進一步地，所述儲能元件為蓄電池組或超級電容組。