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1、(10)申请公布号 CN 103587426 A (43)申请公布日 2014.02.19 CN 103587426 A (21)申请号 201210288346.7 (22)申请日 2012.08.13 B60L 9/14(2006.01) (71)申请人 中国北车股份有限公司大连电力牵 引研发中心 地址 116022 辽宁省大连市沙河口区中长街 51 号 (72)发明人 牟岩 付强 陈海燕 (74)专利代理机构 北京同立钧成知识产权代理 有限公司 11205 代理人 张红莲 (54) 发明名称 轻轨车辆牵引系统 (57) 摘要 本发明提供一种轻轨车辆牵引系统， 包括， 受 电弓 ； 用于驱。
2、动轻轨车辆的驱动部件运转的牵引 电机 ； 用于将直流电转换为交流电以及将交流电 转换为直流电的牵引变流器， 牵引变流器与牵引 电机相连 ； 用于将直流电进行变流处理的直流变 流器， 直流变流器分别与受电弓和牵引变流器相 连 ； 用于通过直流变流器传输的电流进行充电并 存储电能、 以及通过直流变流器、 牵引变流器和牵 引电机为驱动部件供电的电容组， 电容组与直流 变流器相连。通过在没有接触网的路段由电容组 为轻轨车辆的牵引系统提供电能， 保证轻轨车辆 的正常运行， 避免了接触网的全程布设， 大大降低 了轻轨线路的建设成本， 也避免了由于全程架设 接触网所造成的安全隐患。 (51)Int.Cl. 。
3、权利要求书 1 页 说明书 4 页 附图 3 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4页 附图3页 (10)申请公布号 CN 103587426 A CN 103587426 A 1/1 页 2 1. 一种轻轨车辆牵引系统， 其特征在于， 包括 ： 受电弓 ； 用于驱动所述轻轨车辆的驱动部件运转的牵引电机 ； 用于将直流电转换为交流电以及将交流电转换为直流电的牵引变流器， 所述牵引变流 器与所述牵引电机相连 ； 用于将直流电进行变流处理的直流变流器， 所述直流变流器分别与所述受电弓和所述 牵引变流器相连 ； 用于通过所述直流变流器传输的电流进行充。
4、电并存储电能、 以及通过所述直流变流 器、 所述牵引变流器和所述牵引电机为所述驱动部件供电的电容组， 所述电容组与所述直 流变流器相连。 2. 根据权利要求 1 所述的轻轨车辆牵引系统， 其特征在于， 还包括 ： 用于在所述驱动部件处于制动状态时进行电能消耗的制动电阻， 所述制动电阻与所述 牵引变流器相连。 3. 根据权利要求 2 所述的轻轨车辆牵引系统， 其特征在于 ： 所述牵引变流器包括逆变 器和斩波变流器 ； 所述逆变器分别与所述直流变流器、 所述受电弓和所述牵引电机相连 ； 所述斩波变流器分别与所述逆变器和所述制动电阻相连。 4. 根据权利要求 1 所述的轻轨车辆牵引系统， 其特征在于。
5、， 还包括 ： 断路器， 所述断路器连接在所述受电弓和所述直流变流器之间。 5. 根据权利要求 4 所述的轻轨车辆牵引系统， 其特征在于， 还包括 ： 避雷器， 所述避雷器连接在所述受电弓和所述断路器之间。 权 利 要 求 书 CN 103587426 A 2 1/4 页 3 轻轨车辆牵引系统 技术领域 0001 本发明涉及车辆制造技术， 尤其涉及一种轻轨车辆牵引系统。 背景技术 0002 随着城市建设的高速发展， 为了缓解人口与交通资源、 汽车与交通设施之间的紧 张关系， 轻轨作为改善城市交通现状的有效载体越来越多的受到城市居民青睐。它在极大 程度上方便了乘客出行， 使居民享受更高品质的生活。
6、。 同时也符合绿色交通的标准， 并且轻 轨延伸之处的大规模市政配套设施建设， 也更有利于城市环境综合治理。 0003 在现有技术中， 通过在轨道沿途全程架设接触网接触网络来为电力轻轨车辆的动 力系统供电， 这意味着轻轨沿线上空会出现密集的接触网接触网络。随着城市对轻轨建设 的不断增加， 在轻轨途径繁华的城市中心、 人口稠密的居住区时， 架设这种接触网接触网络 不仅不美观， 同时也会留下安全隐患接触网， 而且在铺设经过隧道的轻轨车辆线路时， 需要 在隧道中铺设高架接触网接触网络， 大大增加了轻轨车辆线路的建设难度和成本。 发明内容 0004 本发明提供一种轻轨车辆牵引系统， 以实现轻轨车辆在没有。
7、架设接触网的路段的 正常运行， 提高轻轨车辆的运行可靠性。 0005 本发明提供一种轻轨车辆牵引系统， 包括 ： 0006 受电弓 ； 0007 用于驱动所述轻轨车辆的驱动部件运转的牵引电机 ； 0008 用于将直流电转换为交流电以及将交流电转换为直流电的牵引变流器， 所述牵引 变流器与所述牵引电机相连 ； 0009 用于将直流电进行变流处理的直流变流器， 所述直流变流器分别与所述受电弓和 所述牵引变流器相连 ； 0010 用于通过所述直流变流器传输的电流进行充电并存储电能、 以及通过所述直流变 流器、 所述牵引变流器和所述牵引电机为所述驱动部件供电的电容组， 所述电容组与所述 直流变流器相连。
8、。 0011 如上所述的轻轨车辆牵引系统， 还包括 ： 0012 用于在所述驱动部件处于制动状态时进行电能消耗的制动电阻， 所述制动电阻与 所述牵引变流器相连。 0013 如上所述的轻轨车辆牵引系统， 其中， 所述牵引变流器包括逆变器和斩波变流器 ； 所述逆变器分别与所述直流变流器、 所述受电弓和所述牵引电机相连 ； 所述斩波变流器分 别与所述逆变器和所述制动电阻相连。 0014 如上所述的轻轨车辆牵引系统， 还包括 ： 0015 断路器， 所述断路器连接在所述受电弓和所述直流变流器之间。 0016 如上所述的轻轨车辆牵引系统， 还包括 ： 说 明 书 CN 103587426 A 3 2/4。
9、 页 4 0017 避雷器， 所述避雷器连接在所述受电弓和所述断路器之间。 0018 本发明提供的轻轨车辆牵引系统， 通过在轻轨车辆的牵引系统中设置了电容组 以及相关的直流变流器、 牵引变流器， 将接触网提供的电能以及在轻轨列车制动过程中由 驱动部件和牵引电机产生的电能经过直流变流器、 牵引变流器储的相关处理储存到电容组 中， 在没有接触网的路段由电容组为轻轨车辆的牵引系统提供电能， 保证轻轨车辆的正常 运行， 避免了接触网的全程布设， 使得接触网可以有选择架设在轻轨的部分路段上， 大大降 低了轻轨线路的建设成本， 也避免了由于全程架设接触网所造成的安全隐患。 附图说明 0019 图 1 为本。
10、发明提供的实施例一的轻轨车辆牵引系统结构示意图 ； 0020 图 2 为本发明提供的实施例二的轻轨车辆牵引系统结构示意图 ； 0021 图 3 为本发明提供的实施例三的轻轨车辆牵引系统的结构示意图。 具体实施方式 0022 图1为本发明提供的实施例一的轻轨车辆牵引系统结构示意图， 如图1所示， 本发 明所提供的轻轨车辆牵引系统包括 ： 0023 受电弓 130 ； 0024 用于驱动轻轨车辆的驱动部件 150 运转的牵引电机 140 ； 0025 用于将直流电转换为交流电以及将交流电转换为直流电的牵引变流器 120， 牵引 变流器 120 与牵引电机 140 相连 ； 0026 用于将直流电进。
11、行变流处理的直流变流器110， 直流变流器110分别与受电弓130 和牵引变流器 120 相连 ； 0027 用于通过直流变流器 110 传输的电流进行充电并存储电能、 以及通过直流变流器 110、 牵引变流器120和牵引电机140为驱动部件150供电的电容组100， 电容组100与直流 变流器 110 相连。 0028 具体地， 直流变流器具体为 DC/DC 变流器， 直流变流器用于对输入的直流电进行 变流处理， 以使的输出的直流电符合与该直流变流器相连的器件的输入要求。 例如， 电容组 100 的充电电压为 750V， 受电弓获取到的电压或者牵引变流器输出的电压为 900V， 则直流 变流。
12、器将900V的直流电转换为750V的直流电提供给电容组100， 进行充电储能。 当电容组 100进行放电供能的时候， 电容组100提供的是700V的直流电， 但是牵引变流器120的工作 电压为 900V， 则需要通过直流变流器 110 将 700V 的直流电处理后转换为 900V 的直流电提 供给牵引变流器120。 并且， 当电容组充电储能完成时， 直流变流器自动关闭， 停止向电容组 充电。此处需要说明的是， 所举例的电压只是一个特例， 本发明并不对电压值进行限定。 0029 牵引变流器用于将输入的直流电转换成三相交流电输出， 或将输入的三相交流电 转换为直流电输出， 牵引电机用于在输入三相交。
13、流电的驱动下工作， 并带动轻轨车辆的驱 动部件运转， 牵引电机还用于在驱动部件制动时， 实现发电机的功能， 产生三相交流电。电 容组具体可以为超级电容组， 该电容组具有两个工作状态， 充电状态和供电状态。 0030 本实施例提供的轻轨车辆牵引系统具有以下几种工作状态 ： 0031 第一种工作状态为 ： 可以在较为空旷的郊区架设接触网， 当轻轨车辆正常行驶在 说 明 书 CN 103587426 A 4 3/4 页 5 架设有接触网的路段时， 轻轨车辆牵引系统可以通过受电弓从接触网获取直流电。牵引变 流器 120 将直流电转换为三相交流电， 再将三相交流电提供给牵引电机 140， 驱动牵引电机 。
14、140， 再由牵引电机140将电能转换为动能提供给驱动部件150， 来驱动轻轨车辆。 同时通过 受电弓130获得的直流电通过直流变流器110处理提供给电容组100， 对电容组100进行充 电储能。 0032 第二种工作状态为 ： 当轻轨车辆正常行驶在没有架设接触网的路段时， 由电容组 100 为驱动部件 150 供电。电容组 100 放电， 所释放的直流电通过直流变流器 110 处理为适 合牵引变流器120的电流， 再由牵引变流器120将该直流电转换为三相交流电， 再将三相交 流电提供给牵引电机140， 驱动牵引电机140， 牵引电机140通过将三相交流电转换为动能， 将动能提供给驱动部件 1。
15、50， 由驱动部件 150 驱动轻轨车辆。 0033 第三种工作状态为 ： 当轻轨车辆在有接触网的路段进行制动操作时， 一方面， 如第 一种工作状态中的由受电弓 130 从接触网获得直流电， 再通过直流变流器 110， 对电容组 100 进行充电储能 ； 另一方面， 制动过程中， 驱动部件 150 会驱使牵引电机 140 运转， 牵引电 机140产生三相交流电， 牵引变流器120会将该三相交流电转换为直流电， 再将直流电提供 给直流变流器 110， 直流变流器 110 将该直流电处理后提供给电容组 100 进行充电储能。 0034 第四种工作状态为 ： 当轻轨车辆在没有接触网的路段进行制动操作。
16、时， 驱动部件 150 会驱使牵引电机 140 运转， 牵引电机 140 产生三相交流电， 牵引变流器 120 会将该三相 交流电转换为直流电， 再将直流电提供给直流变流器 110， 直流变流器 110 将该直流电处理 后提供给电容组 100 进行充电储能。 0035 本实施例提供的轻轨车辆的牵引系统， 通过电容组以及相关的直流变流器、 牵引 变流器的设置， 将接触网提供的电能以及在轻轨列车制动过程中由驱动部件和牵引电机产 生的电能经过直流变流器、 牵引变流器储的相关处理储存到电容组中， 在没有接触网的路 段由电容组为轻轨车辆的牵引系统提供电能， 保证轻轨车辆的正常运行， 避免了接触网的 全程。
17、布设， 使得接触网可以有选择架设在轻轨的部分路段上， 大大降低了轻轨线路的建设 成本， 也避免了由于全程架设接触网所造成的安全隐患， 提高了轻轨车辆的运行可靠性。 0036 图2为本发明提供的实施例二的轻轨车辆牵引系统结构示意图， 如图2所示， 本实 施例提供的轻轨车辆牵引系统在图 1 所示实施例的基础上， 进一步地， 该轨车辆牵引系统 还可以包括 ： 用于在驱动部件处于制动状态时进行电能消耗的制动电阻， 制动电阻与牵引 变流器相连。 0037 具体地， 当驱动部件处于制动状态时， 若产生的电能过大， 可以通过制动电阻对过 剩的电能进行消耗， 以避免过大的电能对牵引系统电路造成损坏。 0038。
18、 在本实施例中， 牵引变流器具体可以包括逆变器和斩波变流器。逆变器分别与直 流变流器、 受电弓和牵引电机相连 ； 斩波变流器分别与逆变器和制动电阻相连。 0039 具体地， 逆变器可以实现直流电和交流电的相互转换， 斩波变流器用于对直流电 的变流处理。 在实际应用过程中， 可以预设斩波变流器的启动门限值， 当斩波变流器输入的 直流电超过该斩波变流器的启动门限值时， 该斩波变流器工作。 0040 当驱动部件 150 经牵引电机 140 在制动操作过程产生额外的电能时， 因为牵引电 机 140 产生的额外电能实际上是三相交流电， 所以该三相交流电需要经逆变器 121 转换为 直流电， 一方面， 逆。
19、变器 121 将该直流电通过直流变流器 110 提供给电容组 100 进行充电储 说 明 书 CN 103587426 A 5 4/4 页 6 能 ； 另一方面， 逆变器 121 将该直流电提供给斩波变流器 122， 由斩波变流器 122 将直流电 与门限值进行比较， 当该直流电大于等于门限值时， 斩波变流器 122 开启制动电阻 160， 将 额外的电能转化为热能消耗掉， 以保证整个轻轨车辆的牵引系统电路正常工作， 当提供给 斩波变流器 122 的直流电会降低到门限值以下时， 斩波变流器 122 随即断开制动电阻 160 连接， 停止制动电阻 160 的能量消耗 ； 当该直流电小于门限值时，。
20、 则不进行上述开启制动电 阻 160 的操作。 0041 优选地， 上述实施例中的斩波变流器 122 的门限值可以设置为一定电压值， 例如 门限值设置为900V， 则斩波变流器122将逆变器121转换的直流电的电压与门限值900V进 行比较， 从而进行上述相应的操作。 0042 当驱动部件处于制动工作状态下， 斩波变流器预设有启动门限值， 当驱动部件制 动时牵引电机产生三相交流电， 逆变器将三相交流电转换为直流电， 此时直流变流器工作， 对电容组充电， 若该转换的直流电超过了斩波变流器的门限值， 则斩波变流器也工作， 通过 制动电阻对过多的电能进行消耗， 以实现对牵引系统电路的保护。 0043。
21、 图3为本发明提供的实施例三的轻轨车辆牵引系统的结构示意图， 如图3所示， 在 本实施例中， 该轻轨车辆牵引系统还可以包括断路器 170， 断路器 170 连接在受电弓 130 和 直流变流器 110 之间。 0044 具体地， 断路器 170 用于在电路出现故障时， 切断故障电路， 而在电路恢复正常 时， 接通电路连接， 对于轻轨车辆的断路器优选的为高速断路器。 0045 在本实施例中， 该轻轨车辆牵引系统还可以包括避雷器 180， 避雷器 180 连接在受 电弓 130 和断路器 170 之间。 0046 避雷器 180 用于防止轻轨车辆牵引系统电路被瞬时过电压危害， 保证轻轨车辆牵 引系。
22、统电路的安全运行。 0047 通过断路器 170 和避雷器 180 的设置， 进一步提高了轻轨车辆牵引系统的安全性 和可靠性。 0048 最后应说明的是 ： 以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案， 而非对其限制 ； 尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明， 本领域的普通技术人员应当理解 ： 其 依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改， 或者对其中部分或者全部技术特征 进行等同替换 ； 而这些修改或者替换， 并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技 术方案的范围。 说 明 书 CN 103587426 A 6 1/3 页 7 图 1 说 明 书 附 图 CN 103587426 A 7 2/3 页 8 图 2 说 明 书 附 图 CN 103587426 A 8 3/3 页 9 图 3 说 明 书 附 图 CN 103587426 A 9 。