[發明專利]軌道交通車輛及其混合動力系統的輔助供電裝置與方法

有效

• 申請號: 202110696562.4
• 申請日: 2021-06-23
• 公開（公告）號: CN113306395B
• 公開（公告）日: 2022-11-08
• 發明（設計）人: 李庭芳;周安德;范麗冰;齊彪;馬麗麗
• 申請（專利權）人: 中車株洲電力機車有限公司
• 主分類號: B60L1/00
• 分類號: B60L1/00;H02J7/00;H02J7/34;H02J3/32
• 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

1.一種軌道交通車輛混合動力系統的輔助供電裝置，包括輔助逆變器、以及依次連接的供電模塊、整流器、牽引逆變器和牽引電機；所述輔助逆變器與所述牽引逆變器連接，或所述輔助逆變器集成于所述牽引逆變器內；在所述整流器與所述牽引逆變器之間并接有儲能電源；其特征在于，所述輔助供電裝置還包括：

電壓傳感器、充電機、三相輔助負載、庫用插座、直流負載以及控制蓄電池；所述充電機、三相輔助負載通過第四接觸器觸點與所述輔助逆變器連接；所述庫用插座與所述輔助逆變器連接；所述直流負載、控制蓄電池分別與所述充電機連接；所述供電模塊通過第一接觸器觸點與所述整流器連接；所述儲能電源通過第二接觸器觸點并接于所述整流器與所述牽引逆變器之間；所述電壓傳感器并接于所述儲能電源兩端；第一接觸器線圈、第二接觸器線圈和第四接觸器線圈均由列車控制單元控制；

所述輔助供電裝置還包括制動機構，所述制動機構通過第三接觸器觸點與所述牽引逆變器連接；第三接觸器線圈由列車控制單元控制。

2.如權利要求1所述的軌道交通車輛混合動力系統的輔助供電裝置，其特征在于：在所述儲能電源的輸入輸出端、所述充電機的輸出端均設有熔斷器。

3.如權利要求1~2中任一項所述的軌道交通車輛混合動力系統的輔助供電裝置，其特征在于：所述供電模塊為內電動力包、接觸網或第三軌。

4.如權利要求1~2中任一項所述的軌道交通車輛混合動力系統的輔助供電裝置，其特征在于：所述儲能電源為超級電容、鋰電池或鈦酸鋰電池。

5.如權利要求1~2中任一項所述的軌道交通車輛混合動力系統的輔助供電裝置，其特征在于：所述制動機構為制動電阻。

6.一種軌道交通車輛混合動力系統的輔助供電方法，其特征在于，基于如權利要求1~5中任一項所述的輔助供電裝置，所述輔助供電方法包括：

車輛處于牽引工況時，如果整流器和供電模塊處于非故障狀態且儲能電源的端電壓大于第一閾值，則列車控制單元控制第一接觸器觸點、第二接觸器觸點和第四接觸器觸點閉合，供電模塊和儲能電源同時向牽引逆變器和輔助逆變器供電，進而牽引逆變器向牽引電機供電，輔助逆變器向充電機和三相輔助負載供電，充電機向直流負載和控制蓄電池供電；

如果整流器和/或供電模塊處于故障狀態且儲能電源的端電壓大于第一閾值，則列車控制單元控制第一接觸器觸點斷開，第二接觸器觸點和第四接觸器觸點保持閉合，隔離整流器，僅儲能電源向牽引逆變器和輔助逆變器供電；

如果整流器和供電模塊處于非故障狀態且儲能電源的端電壓小于第一閾值，則列車控制單元控制第一接觸器觸點、第二接觸器觸點和第四接觸器觸點閉合，僅供電模塊向牽引逆變器和輔助逆變器供電，同時儲能電源處于充電狀態，直到所述儲能電源的端電壓達到第二閾值時列車控制單元控制第二接觸器觸點斷開；

車輛處于制動工況時，牽引電機作為發電機再生制動能量，列車控制單元控制第一接觸器觸點斷開，整流器處于待機狀態，如果儲能電源的端電壓低于第一閾值，則列車控制單元控制第二接觸器觸點和第四接觸器觸點閉合，再生制動能量向儲能電源和輔助逆變器供電，儲能電源處于充電狀態，輔助逆變器向充電機和三相輔助負載供電，充電機向直流負載和控制蓄電池供電；

如果儲能電源的端電壓大于第二閾值，則列車控制單元控制第二接觸器觸點斷開，第四接觸器觸點保持閉合，再生制動能量僅向輔助逆變器供電，輔助逆變器向充電機和三相輔助負載供電，充電機向直流負載和控制蓄電池供電；

如果儲能電源的端電壓大于第二閾值且再生制動能量無法通過輔助逆變器完全消耗，則列車控制單元控制第三接觸器觸點閉合，通過制動機構消耗多余的再生制動能量。

7.如權利要求6所述的軌道交通車輛混合動力系統的輔助供電方法，其特征在于，所述輔助供電方法還包括：

車輛處于人口密集區域運行時，如果儲能電源的端電壓大于第一閾值，則列車控制單元控制第一接觸器觸點斷開，第二接觸器觸點和第四接觸器觸點閉合，儲能電源向牽引逆變器和輔助逆變器供電，進而牽引逆變器向牽引電機供電，輔助逆變器向充電機和三相輔助負載供電，充電機向直流負載和控制蓄電池供電。