本實(shí)用新型涉及軌道交通技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種用于牽引列車的再生能量吸收儲(chǔ)能裝置。

背景技術(shù)：

目前，軌道系統(tǒng)一般采用750V、1500V或3000V直流系統(tǒng)供電，為牽引車輛提供電能。當(dāng)牽引車輛減速或者制動(dòng)時(shí)，供電系統(tǒng)所提供的電能不能完全被牽引車輛利用，會(huì)產(chǎn)生再生的能量，此能量會(huì)引起直流牽引供電系統(tǒng)電壓的抬升，從而對牽引車輛造成安全隱患。當(dāng)前主要是通過安裝在車輛上的電阻來吸收此能量，將此能量轉(zhuǎn)換成熱能消耗掉。通過將電阻安裝在車輛上來吸收列車電制動(dòng)產(chǎn)生的電能，這就還需要設(shè)計(jì)很好的散熱系統(tǒng)來支持，從而不僅會(huì)增加車輛的重量，而且還造成能源浪費(fèi)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型旨在至少在一定程度上解決上述技術(shù)中的技術(shù)問題之一。

為此，本實(shí)用新型的目的在于提出一種用于牽引列車的再生能量吸收儲(chǔ)能裝置，采用儲(chǔ)能模組對再生的能量進(jìn)行回收和再利用，不僅可以穩(wěn)定牽引供電系統(tǒng)的電壓，還可在牽引供電系統(tǒng)故障時(shí)對列車進(jìn)行供電，減小故障影響。

為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型提出的一種用于牽引列車的再生能量吸收儲(chǔ)能裝置，包括：正極柜，所述正極柜的一端用以連接牽引接觸網(wǎng)的正極端或牽引變電所的饋線端；負(fù)極柜，所述負(fù)極柜的一端用以連接所述牽引接觸網(wǎng)的負(fù)極端或所述牽引變電所的負(fù)極端；直流匯流柜，所述直流匯流柜的正極輸出端與所述正極柜的另一端相連，所述直流匯流柜的負(fù)極輸出端與所述負(fù)極柜的另一端相連，所述直流匯流柜的正負(fù)極輸入端構(gòu)成匯流排；至少一個(gè)儲(chǔ)能模組，每個(gè)所述儲(chǔ)能模組并聯(lián)到所述匯流排，每個(gè)所述儲(chǔ)能模組包括多個(gè)串聯(lián)的雙向DC/DC變換器、與每個(gè)雙向DC/DC變換器對應(yīng)連接的BMS控制箱、與每個(gè)BMS控制箱對應(yīng)連接的儲(chǔ)能單元，其中，所述牽引列車再生制動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的再生直流電通過所述正極柜和所述負(fù)極柜到所述直流匯流柜進(jìn)行匯流，再經(jīng)過所述雙向DC/DC變換器進(jìn)行電壓變換后，由所述BMS控制箱進(jìn)行控制以對所述儲(chǔ)能單元進(jìn)行充電。

根據(jù)本實(shí)用新型提出的用于牽引列車的再生能量吸收儲(chǔ)能裝置，能夠?qū)恳熊囋偕苿?dòng)時(shí)產(chǎn)生的再生直流電通過正極柜和負(fù)極柜匯流到直流匯流柜，再經(jīng)過雙向DC/DC變換器進(jìn)行電壓變換后，由BMS控制箱進(jìn)行控制以對儲(chǔ)能單元進(jìn)行充電，并且當(dāng)牽引列車加速啟動(dòng)或者牽引供電系統(tǒng)故障時(shí)，還可通過BMS控制箱進(jìn)行控制以使儲(chǔ)能單元進(jìn)行放電，從而能夠有效地對再生能量進(jìn)行回收和再利用，不僅能夠穩(wěn)定牽引供電系統(tǒng)的電壓，還能減小故障影響，提高牽引供電系統(tǒng)的可靠性。

具體地，所述用于牽引列車的再生能量吸收儲(chǔ)能裝置還包括：監(jiān)控模塊，所述監(jiān)控模塊分別與所述正極柜、所述負(fù)極柜、所述直流匯流柜、每個(gè)所述雙向DC/DC變換器和每個(gè)所述BMS控制箱相連以監(jiān)控所述正極柜、所述負(fù)極柜、所述直流匯流柜、每個(gè)所述雙向DC/DC變換器和每個(gè)所述BMS控制箱的工作狀態(tài)信息。

具體地，所述用于牽引列車的再生能量吸收儲(chǔ)能裝置還包括：顯示模塊，所述顯示模塊與所述監(jiān)控模塊相連，所述顯示模塊在所述監(jiān)控模塊的控制下顯示所述正極柜、所述負(fù)極柜、所述直流匯流柜、每個(gè)所述雙向DC/DC變換器和每個(gè)所述BMS控制箱的工作狀態(tài)信息。

其中，所述儲(chǔ)能單元可由磷酸鐵鋰電池構(gòu)成。

具體地，所述正極柜、所述負(fù)極柜、所述直流匯流柜和每個(gè)所述BMS控制箱分別包括隔離開關(guān)。

可選地，每個(gè)所述雙向DC/DC變換器包括：第一直流側(cè)和第二直流側(cè)；第一電容，所述第一電容并聯(lián)在所述第一直流側(cè)的正負(fù)極之間；第二電容，所述第二電容并聯(lián)在所述第二直流側(cè)的正負(fù)極之間；第一電感，所述第一電感的一端與所述第一直流側(cè)的正極相連；第二電感，所述第二電感的一端與所述第一直流側(cè)的正極相連；第一開關(guān)單元，所述第一開關(guān)單元的一端與所述第一電感的另一端相連，所述第一開關(guān)單元的另一端與所述第一直流側(cè)的負(fù)極和所述第二直流側(cè)的負(fù)極相連；第二開關(guān)單元，所述第二開關(guān)單元的一端與所述第一電感的另一端相連，所述第二開關(guān)單元的另一端與所述第二直流側(cè)的正極相連；第三開關(guān)單元，所述第三開關(guān)單元的一端與所述第二電感的另一端相連，所述第三開關(guān)單元的另一端與所述第一直流側(cè)的負(fù)極和所述第二直流側(cè)的負(fù)極相連；第四開關(guān)單元，所述第四開關(guān)單元的一端與所述第二電感的另一端相連，所述第四開關(guān)單元的另一端與所述第二直流側(cè)的正極相連。

其中，所述第一至第四開關(guān)單元均可由四個(gè)開關(guān)管并聯(lián)構(gòu)成。

附圖說明

圖1是根據(jù)本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例的用于牽引列車的再生能量吸收儲(chǔ)能裝置位于牽引供電系統(tǒng)的示意圖；

圖2是根據(jù)本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例的用于牽引列車的再生能量吸收儲(chǔ)能裝置的電路示意圖；以及

圖3是根據(jù)本實(shí)用新型一個(gè)具體實(shí)施例的雙向DC/DC變換器的電路圖。

具體實(shí)施方式

下面詳細(xì)描述本實(shí)用新型的實(shí)施例，所述實(shí)施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標(biāo)號(hào)表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實(shí)施例是示例性的，旨在用于解釋本實(shí)用新型，而不能理解為對本實(shí)用新型的限制。

下面結(jié)合附圖來描述本實(shí)用新型實(shí)施例提出的用于牽引列車的再生能量吸收儲(chǔ)能裝置。

圖1是根據(jù)本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例的用于牽引列車的再生能量吸收儲(chǔ)能裝置位于牽引供電系統(tǒng)中的示意圖；圖2是根據(jù)本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例的用于牽引列車的再生能量吸收儲(chǔ)能裝置的電路示意圖。

結(jié)合圖1和圖2所示，本實(shí)用新型實(shí)施例的用于牽引列車的再生能量吸收儲(chǔ)能裝置1000包括：正極柜100、負(fù)極柜200、直流匯流柜300和至少一個(gè)儲(chǔ)能模組400。其中，每個(gè)儲(chǔ)能模組400包括：多個(gè)串聯(lián)的雙向DC/DC變換器10、與每個(gè)雙向DC/DC變換器10對應(yīng)連接的BMS控制箱20、與每個(gè)BMS控制箱20對應(yīng)連接的儲(chǔ)能單元30。

根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，儲(chǔ)能單元30可以為磷酸鐵鋰電池組，即可由磷酸鐵鋰電池構(gòu)成。

其中，如圖2所示，正極柜100的一端用以連接牽引接觸網(wǎng)的正極端，負(fù)極柜200的一端用以連接牽引接觸網(wǎng)的負(fù)極端，或者如圖1所示，正極柜100的一端用以牽引變電所的饋線端，負(fù)極柜200的一端用以連接牽引變電所的負(fù)極端；直流匯流柜300的正極輸出端與正極柜100的另一端相連，直流匯流柜300的負(fù)極輸出端與負(fù)極柜200的另一端相連，直流匯流柜300的正負(fù)極輸入端構(gòu)成匯流排；每個(gè)儲(chǔ)能模組400并聯(lián)到匯流排。其中，牽引列車再生制動(dòng)產(chǎn)生的再生直流電通過正極柜100和負(fù)極柜200到直流匯流柜300進(jìn)行匯流，再經(jīng)過雙向DC/DC變換器10進(jìn)行電壓變換后，由BMS控制箱20進(jìn)行控制以對儲(chǔ)能單元30進(jìn)行充電。

例如，此時(shí)牽引列車正常行駛，當(dāng)牽引列車減速或者電制動(dòng)時(shí)會(huì)產(chǎn)生再生直流電，產(chǎn)生的再生直流電反饋到牽引接觸網(wǎng)，會(huì)使得牽引接觸網(wǎng)的電壓太高，這時(shí)反饋到牽引接觸網(wǎng)的再生直流電通過正極柜100和負(fù)極柜200到直流匯流柜300進(jìn)行匯流，再經(jīng)過相應(yīng)的雙向DC/DC變換器10進(jìn)行電壓變換后，由BMS控制箱20進(jìn)行控制以對儲(chǔ)能單元30進(jìn)行充電，從而可以有效地進(jìn)行能量回收，穩(wěn)定牽引接觸網(wǎng)的電壓。當(dāng)牽引列車加速或者啟動(dòng)時(shí)，可由BMS控制箱20進(jìn)行控制以使儲(chǔ)能單元30進(jìn)行放電，反向?qū)恳熊囘M(jìn)行供電，實(shí)現(xiàn)對回收的能量再利用。同樣地，當(dāng)牽引供電系統(tǒng)故障時(shí)，可由BMS控制箱20進(jìn)行控制以使儲(chǔ)能單元30進(jìn)行放電，反向?qū)恳熊囘M(jìn)行供電一定時(shí)間，從而可以減小故障影響。

因此說，本實(shí)用新型實(shí)施例的用于牽引列車的再生能量吸收儲(chǔ)能裝置，通過采用儲(chǔ)能模組，能夠?qū)υ偕哪芰窟M(jìn)行有效的回收和再利用，從而穩(wěn)定牽引供電系統(tǒng)的電壓，避免資源的浪費(fèi)。

根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，如圖2所示，上述的用于牽引列車的再生能量吸收儲(chǔ)能裝置還包括監(jiān)控模塊500，監(jiān)控模塊500分別與正極柜100、負(fù)極柜200、直流匯流柜300、每個(gè)雙向DC/DC變換器10和BMS控制箱20相連，以監(jiān)控正極柜100、負(fù)極柜200、直流匯流柜300、每個(gè)雙向DC/DC變換器10和每個(gè)BMS控制箱20的工作狀態(tài)信息。

并且，如圖2所示，上述的用于牽引列車的再生能量吸收儲(chǔ)能裝置還包括顯示模塊600，顯示模塊600與監(jiān)控模塊500相連，顯示模塊600在監(jiān)控模塊500的控制下顯示正極柜100、負(fù)極柜200、直流匯流柜300、每個(gè)雙向DC/DC變換器10和每個(gè)BMS控制箱20的工作狀態(tài)信息。

即言，監(jiān)控模塊500將監(jiān)控到正極柜100、負(fù)極柜200、直流匯流柜300、每個(gè)雙向DC/DC變換器10和每個(gè)BMS控制箱20的工作狀態(tài)信息發(fā)送到顯示模塊600進(jìn)行顯示，從而可以方便工作人員及時(shí)了解到整個(gè)再生能量吸收儲(chǔ)能裝置是否正常運(yùn)行，確保牽引供電系統(tǒng)對牽引列車正常供電。

根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，如圖2所示，正極柜100、負(fù)極柜200、直流匯流柜300和每個(gè)BMS控制箱20分別可包括隔離開關(guān)S，以保障檢修工作人員的人身安全。

在本實(shí)用新型的實(shí)施例中，如圖2所示，儲(chǔ)能模組400可以為多個(gè)，多個(gè)儲(chǔ)能模組400并聯(lián)到直流匯流柜的匯流排，從而儲(chǔ)能模組可以進(jìn)行模塊化并聯(lián)設(shè)計(jì)，可得到更高的輸出功率和儲(chǔ)能容量，并且可根據(jù)所需功率、儲(chǔ)能容量進(jìn)行不同數(shù)量的并聯(lián)輸出，能更好地適應(yīng)各種工況，可擴(kuò)展性強(qiáng)。其中，每個(gè)儲(chǔ)能模組400還可采用多個(gè)雙向DC/DC變換器進(jìn)行串聯(lián)設(shè)計(jì)，可得到更高的輸出電壓等級(jí)，從而可根據(jù)所需電壓等級(jí)進(jìn)行不同數(shù)量的串聯(lián)輸出，設(shè)計(jì)靈活方便，適應(yīng)性強(qiáng)。

具體地，根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，如圖3所示，每個(gè)雙向DC/DC變換器10包括：第一直流側(cè)和第二直流側(cè)、第一電容C1、第二電容C2、第一電感L1、第二電感L2、第一開關(guān)單元40、第二開關(guān)單元50、第三開關(guān)單元60和第四開關(guān)單元70。其中，第一至第四開關(guān)單元均可由四個(gè)開關(guān)管并聯(lián)構(gòu)成，例如，開關(guān)管可以為IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor，絕緣柵雙極型晶體管)。

具體地，如圖3所示，第一電容C1并聯(lián)在第一直流側(cè)的正負(fù)極之間，第二電容C2并聯(lián)在第二直流側(cè)的正負(fù)極之間。第一電感L1的一端與第一直流側(cè)的正極相連，第二電感L2的一端與第一直流側(cè)的正極相連。第一開關(guān)單元40的一端與第一電感L1的另一端相連，第一開關(guān)單元40的另一端與第一直流側(cè)的負(fù)極和第二直流側(cè)的負(fù)極相連。第二開關(guān)單元50的一端與第一電感的L1另一端相連，第二開關(guān)單元50的另一端與第二直流側(cè)的正極相連。第三開關(guān)單元60的一端與第二電感L2的另一端相連，第三開關(guān)單元60的另一端與第一直流側(cè)的負(fù)極和第二直流側(cè)的負(fù)極相連。第四開關(guān)單元70的一端與第二電感L2的另一端相連，第四開關(guān)單元70的另一端與第二直流側(cè)50的正極相連。

綜上所述，根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例提出的用于牽引列車的再生能量吸收儲(chǔ)能裝置，能夠?qū)恳熊囋偕苿?dòng)時(shí)產(chǎn)生的再生直流電通過正極柜和負(fù)極柜匯流到直流匯流柜，再經(jīng)過雙向DC/DC變換器進(jìn)行電壓變換后，由BMS控制箱進(jìn)行控制以對儲(chǔ)能單元進(jìn)行充電，并且當(dāng)牽引列車加速啟動(dòng)或者牽引供電系統(tǒng)故障時(shí)，還可通過BMS控制箱進(jìn)行控制以使儲(chǔ)能單元進(jìn)行放電，從而能夠有效地對再生能量進(jìn)行回收和再利用，不僅能夠穩(wěn)定牽引供電系統(tǒng)的電壓，還能減小故障影響，提高牽引供電系統(tǒng)的可靠性。

在本實(shí)用新型的描述中，需要理解的是，術(shù)語“中心”、“縱向”、“橫向”、“長度”、“寬度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底”“內(nèi)”、“外”、“順時(shí)針”、“逆時(shí)針”、“軸向”、“徑向”、“周向”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本實(shí)用新型和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對本實(shí)用新型的限制。

此外，術(shù)語“第一”、“第二”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性或者隱含指明所指示的技術(shù)特征的數(shù)量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隱含地包括至少一個(gè)該特征。在本實(shí)用新型的描述中，“多個(gè)”的含義是至少兩個(gè)，例如兩個(gè)，三個(gè)等，除非另有明確具體的限定。

在本實(shí)用新型中，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語“安裝”、“相連”、“連接”、“固定”等術(shù)語應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或成一體；可以是機(jī)械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個(gè)元件內(nèi)部的連通或兩個(gè)元件的相互作用關(guān)系，除非另有明確的限定。對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以根據(jù)具體情況理解上述術(shù)語在本實(shí)用新型中的具體含義。

在本實(shí)用新型中，除非另有明確的規(guī)定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接觸，或第一和第二特征通過中間媒介間接接觸。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或僅僅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或僅僅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本說明書的描述中，參考術(shù)語“一個(gè)實(shí)施例”、“一些實(shí)施例”、“示例”、“具體示例”、或“一些示例”等的描述意指結(jié)合該實(shí)施例或示例描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)包含于本實(shí)用新型的至少一個(gè)實(shí)施例或示例中。在本說明書中，對上述術(shù)語的示意性表述不必須針對的是相同的實(shí)施例或示例。而且，描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)可以在任一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例或示例中以合適的方式結(jié)合。此外，在不相互矛盾的情況下，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以將本說明書中描述的不同實(shí)施例或示例以及不同實(shí)施例或示例的特征進(jìn)行結(jié)合和組合。

盡管上面已經(jīng)示出和描述了本實(shí)用新型的實(shí)施例，可以理解的是，上述實(shí)施例是示例性的，不能理解為對本實(shí)用新型的限制，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本實(shí)用新型的范圍內(nèi)可以對上述實(shí)施例進(jìn)行變化、修改、替換和變型。