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1、(10)申请公布号 CN 103419670 A (43)申请公布日 2013.12.04 CN 103419670 A *CN103419670A* (21)申请号 201310251932.9 (22)申请日 2013.06.24 B60L 11/18(2006.01) B60L 11/16(2006.01) (71)申请人 长春轨道客车股份有限公司 地址 130062 吉林省长春市青荫路 435 号 (72)发明人 赵明花 李军 王成涛 荀玉涛 李雪飞 韩伟 况阳 哈大雷 解枫 周勇志 马昭钰 翟黎渊 刘俊明 万争 田伟 翟丽佳 王颖超 蒋英智 张金龙 金鑫 (74)专利代理机构 长春众。
2、益专利商标事务所 ( 普通合伙 ) 22211 代理人 余岩 (54) 发明名称 一种储能装置供电的动车组牵引系统 (57) 摘要 一种储能装置供电的动车组牵引系统， 其特 征在于 ： 主要包括储能装置、 牵引变流器、 牵引电 机， 储能装置直接与牵引变流器相连， 牵引变流器 与牵引电机连接。本发明绿色环保， 实现 “零” 排 放 ； 制动能量通过储能装置进行吸收， 实现了能 量的循环利用， 体现节能理念 ； 采用与既有动车 组一致的结构方式， 大大减少了设计成本 ； 由于 采用了储能装置， 该动车组不仅具有非电气化路 段的运行能力， 在特殊的雨雪天气或接触网受损 时有应急救援和战备功能， 还。
3、可以作为移动电源 使用。 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 3 页 附图 2 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书3页 附图2页 (10)申请公布号 CN 103419670 A CN 103419670 A *CN103419670A* 1/1 页 2 1. 一种储能装置供电的动车组牵引系统， 其特征在于 ： 主要包括储能装置、 牵引变流 器、 牵引电机， 储能装置直接与牵引变流器相连， 牵引变流器与牵引电机连接。 2. 根据权利要求 1 所述的一种储能装置供电的动车组牵引系统， 其特征在于 ： 牵引变 流器包括储能装置接口。
4、、 预充电装置、 四象限整流器、 中间直流环节、 牵引逆变器、 双向 DC/ DC 斩波器、 过压抑制电路、 牵引电机接口和辅助变流器接口， 所述储能装置接口与所述双向 DC/DC 斩波器连接， 且并联在所述四象限整流器的输出端直流母线上， 所述中间直流环节并 联在所述四象限整流器的输出端直流母线上， 所述四象限整流器的输出端与所述牵引逆变 器的输入端连接， 所述牵引逆变器的输出端用于与所述牵引电机接口连接， 所述过压抑制 电路并联在所述四象限整流器的输出端直流母线上， 所述辅助变流器接口并联在所述四象 限整流器的输出端直流母线上， 所述预充电装置设置在所述储能装置接口与所述 DC/DC 斩 。
5、波器之间的电路上。 3. 根据权利要求 2 所述的一种储能装置供电的动车组牵引系统， 其特征在于 ： 预充电 装置包括主接触器、 预充电接触器和预充电电阻 ； 所述主接触器用于控制主电路的通断， 所 述预充电接触器用于控制预充电装置向所述支撑电容预充电。 4. 根据权利要求 2 所述的一种储能装置供电的动车组牵引系统， 其特征在于 ： 所述双 向 DC/DC 斩波器包括两个 IGBT 功率器件和一个电抗器， 所述两个 IGBT 功率器件连接后与 电抗器连接。 权 利 要 求 书 CN 103419670 A 2 1/3 页 3 一种储能装置供电的动车组牵引系统 技术领域 0001 本发明涉及动。
6、车组牵引系统， 尤其涉及一种接储能装置供电的动车组电力牵引系 统。 背景技术 0002 牵引系统是动车组传动系统的核心， 肩负着为列车提供行驶动力的任务。传统的 动车组牵引系统主要为单一的电力牵引， 采用接触网供电模式， 只能运行在电气化铁路上。 或者为单一的内燃机车牵引， 运行在非电气化铁路上， 而根据我国铁路规划， 截至 2012 年 底， 我国电气化铁路占全国铁路线路的 53% ； 根据 中长期铁路网规划 ， 预计 2020 年， 电气 化铁路将占全国铁路线路的60%， 非电气化铁路仍将长期占有很大比例。 所有单一电力牵引 的动车组无法满足在非电气化铁路上运行， 并且在电气化路段发生故障。
7、或者车辆本身高压 系统发生故障时， 单一电力牵引的动车组将受到影响。 0003 另外， 在目前非电气化路段， 传统集中供电的列车采用热动力源即内燃机车集中 供电牵引的方式， 在制动过程中， 制动能量主要通过制动电阻的方式消耗， 造成能源的巨大 浪费。 发明内容 0004 本发明的目的是提供一种由储能装置供电的动车组牵引系统， 在无接触网的情况 下能正常运行的同时， 实现能量的循环利用， 且无任何污染， 还能够为传统动车组提供应急 救援、 以及具有战备等作用。 0005 为实现上述目的， 本发明提供一种储能装置供电的动车组牵引系统， 其特征在于 ： 主要包括储能装置、 牵引变流器、 牵引电机， 。
8、储能装置直接与牵引变流器相连， 牵引变流器 与牵引电机连接。 0006 牵引变流器包括储能装置接口、 预充电装置、 四象限整流器、 中间直流环节、 牵引 逆变器、 双向 DC/DC 斩波器、 过压抑制电路、 牵引电机接口和辅助变流器接口， 所述储能装 置接口与所述双向 DC/DC 斩波器连接， 且并联在所述四象限整流器的输出端直流母线上， 所述中间直流环节并联在所述四象限整流器的输出端直流母线上， 所述四象限整流器的输 出端与所述牵引逆变器的输入端连接， 所述牵引逆变器的输出端用于与所述牵引电机接口 连接， 所述过压抑制电路并联在所述四象限整流器的输出端直流母线上， 所述辅助变流器 接口并联在。
9、所述四象限整流器的输出端直流母线上， 所述预充电装置设置在所述储能装置 接口与所述 DC/DC 斩波器之间的电路上。 0007 预充电装置包括主接触器、 预充电接触器和预充电电阻 ； 所述主接触器用于控制 主电路的通断， 所述预充电接触器用于控制预充电装置向所述支撑电容预充电。 0008 所述双向 DC/DC 斩波器包括两个 IGBT 功率器件和一个电抗器， 所述两个 IGBT 功 率器件连接后与电抗器连接。 0009 本发明与现有技术相比所具有的有益效果 ： 说 明 书 CN 103419670 A 3 2/3 页 4 1） 采用新能源的牵引系统。 0010 2） 绿色环保， 实现 “零” 。
10、排放。 0011 3） 制动能量通过储能装置进行吸收， 实现了能量的循环利用， 体现节能理念。 0012 4） 采用与既有动车组一致的结构方式， 大大减少了设计成本。 0013 5） 由于采用了储能装置， 该动车组不仅具有非电气化路段的运行能力， 在特殊的 雨雪天气或接触网受损时有应急救援和战备功能， 还可以作为移动电源使用。 附图说明 0014 图 1 为本发明实施方式主电路原理图 ； 图 2 为牵引变流器组成框图 ； 图 3 为牵引变流器主电路原理图。 具体实施方式 0015 参照图 1， 本发明实施方式主要包括储能装置、 牵引变流器、 牵引电机， 储能装置直 接与牵引变流器相连， 牵引变。
11、流器与牵引电机连接。 0016 参照图2、 图3， 1.牵引电机接口2.辅助变流器接口3.储能装置接口4.预充电装 置 5. 四象限整流器 6. 中间直流环节 7. 牵引逆变器 8. 双向 DC/DC 斩波器 9. 过压抑制电 路 储能装置接口 3 与双向 DC/DC 斩波器 8 连接， 且并联在四象限整流器 5 的输出端直流 母线上， 中间直流环节 6 并联在四象限整流器 5 的输出端直流母线上， 四象限整流器 5 的输 出端与牵引逆变器7的输出端连接， 牵引逆变器7的输出端用于与动车组的牵引电机接口1 连接， 为牵引电机接口 1 供电， 通过牵引电机接口 1 为动车组提供动力。中间直流环节。
12、 6 可 以包括支撑电容 C1 和电容放电电阻 Rc1, 支撑电容 C1 对四象限整流器 5 的输出端具有滤 波作用， 能够稳定四象限整流器 5 输出端的直流电压。储能装置接口 3 可以与蓄电池或超 级电容连接， 也可以与飞轮或燃料电池等其他储能元件连接。过压抑制电路 9 并联在四象 限整流器 5 的输出端直流母线上的， 过压抑制电路 9 包括串联的 IGBT 功率器件 IV7 和能量 吸收电阻 Rov， 过压抑制电路 9 用于吸收直流环节 6 中的瞬时电压尖峰， 以保证电路中 IGBT 功率器件的安全。辅助变流器接口 2 并联在四象限整流器 5 的输出端直流母线上， 通过中 间直流环节 6 。
13、为辅助变流器接口 2 供电， 辅助变流器接口 2 用于向动车组的辅助负载供电。 充电装置 4 设置在储能装置接口 3 与双向 DC/DC 斩波器 8 之间的电路上 ； 预充电装置 4 包 括主接触器 K4、 预充电接触器 K3 和预充电电阻 R3。 0017 主接触器 LK3 用于控制主电路的通断， 预充电接触器 K3 控制预充电电阻 R3 向支 撑电容 C1 预充电。当中间直流环节 6 的中间直流电压较低时， 先闭合预充电接触器 K3， 同 过预充电电阻 R3、 电抗器 L1 和 IGNT 功率器件 BV1 的反并联二极管对中间支撑电容 C1 充 电。 当中间支撑电容C1两端的电压接近储能电。
14、池电压后闭合主接触K4、 断开预充电接触器 K3， 然后双向启动 DC/DC 斩波器 8。 0018 在 本 实 施 例 中 四 象 限 整 流 器 5 包 括 八 个 IGBT（Insulated Gate Bipolar Transistor， 绝缘栅双极型晶体管） 功率器件， 具体为 IGBT 功率器件 CV1-CV8， 整流器 5 用 于实现 AC/DC（交流直流） 变换。 说 明 书 CN 103419670 A 4 3/3 页 5 0019 牵引逆变器 7 可以包括六个 IGBT 功率器件 IV1-IV6， 通过 DC/AC（直流 / 交流） 变 换， 将中间直流电压逆变为电压和频。
15、率可调节的三相交流电， 用于驱动并联的牵引电机接 口 1， 为动车组提供动力。牵引逆变器 7 可以采用高性能电机控制算法， 在准确磁链观测的 基础上， 可以对牵引电机接口 1 进行精确的转矩控制， 以保证动车组良好的加减速性能和 运行的平稳可靠 ； 另外， 可以采用多模式调制算法， 以充分利用直流电压， 并降低功率器件 损耗， 减小噪声。 0020 双向 DC/DC 斩波器 8 包括两个 IGBT 功率器件 BV1、 BV2 和一个电抗器 L1。两个 IGBT 功率器件 BV1、 BV2 连接后与电抗器 L1 连接。通过不同的开关方式实现对储能装置进 行充放电控制， 具体为 ： 动力包供电模式。
16、下， 车辆处于牵引状态时， 若动力包功率不足， 储能 装置接口 3 通过双向 DC/DC 斩波器 8 进行升压控制， 以输出牵引能量， 以补偿动力包的功率 不足 ； 当车辆处于制动状态时， 对 双向 DC/DC 斩波器 8 进行降压控制， 对储能装置充电， 以 吸收制动能量， 实现能量循环利用。 0021 工作过程 ： 在牵引工况下， 使用双向 DC/DC 斩波器进行储能装置放电， 满足列车运 行的需求， 获得最佳加速性能。 0022 在制动工况下， 制动能量全部回馈储能装置， 实现能量高效利用与节能减排。 说 明 书 CN 103419670 A 5 1/2 页 6 图 1 图 2 说 明 书 附 图 CN 103419670 A 6 2/2 页 7 图 3 说 明 书 附 图 CN 103419670 A 7 。