本發(fā)明涉及電動(dòng)車組牽引傳動(dòng)與控制領(lǐng)域，具體涉及一種電動(dòng)車組的應(yīng)急牽引供電系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

電動(dòng)車組在運(yùn)行過程中，因供電系統(tǒng)故障、無電區(qū)走行、特殊天氣等多種原因可能會(huì)造成電動(dòng)車組停電。在停電狀態(tài)下，電動(dòng)車組只能停在線路上等待救援，救援期間，電動(dòng)車組依靠其自身的蓄電池提供緊急情況下的控制、應(yīng)急照明和應(yīng)急通風(fēng)用電，但是現(xiàn)有蓄電池容量無法滿足長時(shí)間控制、應(yīng)急照明和應(yīng)急通風(fēng)需求，當(dāng)發(fā)生停電故障時(shí)，易因車廂內(nèi)高溫、缺氧等因素造成現(xiàn)場(chǎng)混亂，存在安全隱患。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明實(shí)施例提供了一種電動(dòng)車組應(yīng)急牽引供電系統(tǒng)，以在正常工況下、應(yīng)急工況下及求援回送工況下均能實(shí)現(xiàn)電能雙向流動(dòng)，維持電動(dòng)車組的正?；驊?yīng)急運(yùn)行。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種電動(dòng)車組應(yīng)急牽引供電系統(tǒng)，該電動(dòng)車組應(yīng)急牽引供電系統(tǒng)包括：

牽引變壓器，通過受電弓等高壓電器連接接觸網(wǎng)，用于從接觸網(wǎng)取電降壓；

兩個(gè)整流器，分別連接至所述牽引變壓器，用于將所述牽引變壓器的次邊繞組交流電整流成中間直流環(huán)節(jié)的電壓；

兩個(gè)逆變器，連接至中間直流環(huán)節(jié)，用于從所述中間直流環(huán)節(jié)取電，并逆變成三相交流電，以控制電機(jī)旋轉(zhuǎn)；

雙向輔助變流器，連接至中間直流環(huán)節(jié)，用于從所述中間直流環(huán)節(jié)取電，并逆變成三相交流電，或從雙向充電機(jī)取電后，升壓整流成中間直流環(huán)節(jié)的電壓；

雙向充電機(jī)，通過輔助負(fù)載供電母線連接至所述雙向輔助變流器，用于從所述雙向輔助變流器獲取三相交流電，并將三相交流電降壓降直流電，給與其連接的鈦酸鋰電池及直流負(fù)載供電，或用于從鈦酸鋰電池取電，升壓逆變成三相交流電，給所述雙向輔助變流器供電；

輔助負(fù)載，連接至所述雙向輔助變流器，用于通過輔助負(fù)載供電母線(3ac380v母線)從所述雙向輔助變流器或所述雙向充電機(jī)獲取三相交流電。

一實(shí)施例中，在牽引狀態(tài)下，所述牽引變壓器通過受電弓等高壓電器從所述接觸網(wǎng)取電降壓，所述整流器將所述牽引變壓器的次邊繞組交流電整流成中間直流環(huán)節(jié)的電壓；所述逆變器從所述中間直流環(huán)節(jié)取電后，逆變成三相交流電控制與其連接的電機(jī)旋轉(zhuǎn)；所述雙向輔助變流器從所述中間直流環(huán)節(jié)取電后，逆變成三相交流電給所述輔助負(fù)載供電，所述雙向充電機(jī)將所述雙向輔助變流器逆變得到的三相交流電整流降壓成直流電壓后給所述直流負(fù)載及鈦酸鋰電池供電。

一實(shí)施例中，在無外部高壓自走行狀態(tài)下，所述雙向充電機(jī)將鈦酸鋰電池的直流電壓逆變成三相交流電給所述雙向輔助變流器和輔助負(fù)載供電母線；所述雙向輔助變流器將所述雙向充電機(jī)逆變得到的三相交流電整流成所述中間直流環(huán)節(jié)所需的直流電壓；所述逆變器從所述中間直流環(huán)節(jié)獲取直流電壓后，逆變成三相交流電控制牽引電機(jī)旋轉(zhuǎn)；所述輔助負(fù)載和直流負(fù)載進(jìn)入應(yīng)急工作模式，維持設(shè)定負(fù)載工作。

一實(shí)施例中，所述設(shè)定負(fù)載包括：冷卻系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、緊急通風(fēng)、緊急照明設(shè)備。

一實(shí)施例中，在救援回送狀態(tài)下，所述雙向充電機(jī)將鋰電池的直流電源逆變成三相交流電給所述雙向輔助變流器和輔助負(fù)載母線提供輸入；所述雙向輔助變流器將三相交流電整流成中間直流環(huán)節(jié)所需的直流電壓；所述逆變器從所述中間直流環(huán)節(jié)取電后，供與其連接的電機(jī)勵(lì)磁，并在勵(lì)磁完成后，控制該電機(jī)發(fā)電，維持中間直流環(huán)節(jié)電壓；所述雙向輔助變流器從中間直流環(huán)節(jié)取電后，給所述輔助負(fù)載和雙向充電機(jī)供電。

一實(shí)施例中，所述中間直流環(huán)節(jié)包括：lc濾波裝置，直流支撐電容，接地檢測(cè)電路及過電壓保護(hù)電路，所述lc濾波裝置，直流支撐電容，接地檢測(cè)電路及過電壓保護(hù)電路均并聯(lián)連接于中間電壓正負(fù)兩端。

一實(shí)施例中，所述lc濾波裝置由電感和第一電容構(gòu)成。

一實(shí)施例中，所述直流支撐電容由多個(gè)第二電容組成電容組，用于濾波和能量緩沖。

一實(shí)施例中，所述接地檢測(cè)電路由第一電阻、第二電阻及第三電容構(gòu)成，用于設(shè)備接地檢測(cè)。

一實(shí)施例中，所述過電壓保護(hù)電路由晶體管及第三電阻構(gòu)成，通過所述晶體管的開通與關(guān)斷，維持中間電壓。

利用本發(fā)明實(shí)施例的電動(dòng)車組應(yīng)急牽引供電系統(tǒng)，可以在正常工況下、應(yīng)急工況下及求援回送工況下均能實(shí)現(xiàn)電能雙向流動(dòng)，維持電動(dòng)車組的正?；驊?yīng)急運(yùn)行?？朔爽F(xiàn)有技術(shù)中在停電等故障狀態(tài)下需救援，電池容量無法滿足長時(shí)間應(yīng)急照明和應(yīng)急通風(fēng)需求的問題，以及因車廂內(nèi)高溫、缺氧等因素造成現(xiàn)場(chǎng)混亂等的安全問題。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發(fā)明實(shí)施例的電動(dòng)車組應(yīng)急牽引供電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明實(shí)施例的電動(dòng)車組應(yīng)急牽引供電系統(tǒng)在正常牽引狀態(tài)下的電能走向示意圖；

圖3為本發(fā)明實(shí)施例的電動(dòng)車組應(yīng)急牽引供電系統(tǒng)在無外部高壓自走行狀態(tài)下的電能走向示意圖

圖4為本發(fā)明實(shí)施例的電動(dòng)車組應(yīng)急牽引供電系統(tǒng)在救援回送狀態(tài)下的電能走向示意圖；

圖5為本發(fā)明實(shí)施例的中間直流環(huán)節(jié)105的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

圖1為本發(fā)明實(shí)施例的電動(dòng)車組應(yīng)急牽引供電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖1所示，該電動(dòng)車組應(yīng)急牽引供電系統(tǒng)100包括：

牽引變壓器101，通過受電弓等高壓電器連接接觸網(wǎng)102，用于從接觸網(wǎng)102取電降壓。

兩個(gè)整流器103，分別連接至牽引變壓器101，用于將牽引變壓器101的次邊繞組交流電整流成中間直流環(huán)節(jié)105的電壓，或從中間直流環(huán)節(jié)105取電，逆變成單相交流電通過牽引變壓器101反饋給接觸網(wǎng)102。一實(shí)施例中，整流器103為四象限整流器。

兩個(gè)逆變器104，連接至中間直流環(huán)節(jié)105，用于從中間直流環(huán)節(jié)105取電，然后逆變成三相交流電，以控制與其連接的電機(jī)m旋轉(zhuǎn)，或從電機(jī)m處取電，整流成中間直流環(huán)節(jié)105的電壓。

雙向輔助變流器106，連接至中間直流環(huán)節(jié)105，用于從中間直流環(huán)節(jié)105取電，然后逆變成三相交流電，給輔助負(fù)載107和雙向充電機(jī)108供電，或從雙向充電機(jī)108取電，升壓整流成直流電，給中間直流環(huán)節(jié)105供電。

雙向充電機(jī)108，通過輔助負(fù)載供電母線(3ac380v母線)111連接至雙向輔助變流器106，用于從雙向輔助變流器106獲取三相交流電，并將三相交流電降壓降直流電，給與其連接的鈦酸鋰電池109及直流負(fù)載110供電；或從與其連接的鈦酸鋰電池109取電，升壓逆變成三相交流電，給雙向輔助變流器106供電。

輔助負(fù)載107，通過輔助負(fù)載供電母線(3ac380v母線)111連接至雙向輔助變流器106和雙向充電機(jī)108，用于從雙向輔助變流器106或者雙向充電機(jī)108處獲取三相交流電。

圖1中，左側(cè)的虛線框中100與右側(cè)的虛線框中100均為電動(dòng)車組應(yīng)急牽引供電系統(tǒng)。

本發(fā)明實(shí)施例的電動(dòng)車組應(yīng)急牽引供電系統(tǒng)可以在正常牽引狀態(tài)下工作，圖2為本發(fā)明實(shí)施例的電動(dòng)車組應(yīng)急牽引供電系統(tǒng)在正常牽引狀態(tài)下的電能走向示意圖。如圖2的箭頭走向所示，在牽引狀態(tài)下，在正常牽引狀態(tài)下，電動(dòng)車組可以從接觸網(wǎng)取電，通過電動(dòng)車組應(yīng)急牽引供電系統(tǒng)給鈦酸鋰電池充電。具體地，牽引變壓器101通過受電弓等高壓電器從接觸網(wǎng)102取電降壓，整流器103將牽引變壓器101的次邊繞組交流電整流成中間直流環(huán)節(jié)105的電壓；逆變器104從中間直流環(huán)節(jié)105取電后，逆變成三相交流電控制與其連接的電機(jī)m旋轉(zhuǎn)。雙向輔助變流器106從中間直流環(huán)節(jié)105取電后，逆變成三相交流電給輔助負(fù)載107供電，雙向充電機(jī)108將雙向輔助變流器106逆變得到的三相交流電整流降壓成直流電壓后給所述直流負(fù)載110及鈦酸鋰電池109供電。

一實(shí)施例中，降壓后的直流電壓為dc110v電壓，本發(fā)明不以此為限。

本發(fā)明實(shí)施例的電動(dòng)車組應(yīng)急牽引供電系統(tǒng)可以在無外部高壓自走行狀態(tài)下工作，無外部高壓自走行狀態(tài)可以為如弓網(wǎng)故障、庫線無電區(qū)等。圖3為本發(fā)明實(shí)施例的電動(dòng)車組應(yīng)急牽引供電系統(tǒng)在無外部高壓自走行狀態(tài)下的電能走向示意圖。如圖3的箭頭走向所示，在無外部高壓自走行狀態(tài)下，電動(dòng)車組可以通過電動(dòng)車組應(yīng)急牽引供電系統(tǒng)，將鈦酸鋰電池電能轉(zhuǎn)換為應(yīng)急牽引時(shí)電機(jī)和輔助負(fù)載所需的電能。具體地，雙向充電機(jī)108將鈦酸鋰電池109的直流電壓逆變成三相交流電給雙向輔助變流器106和輔助負(fù)載107供電母線；雙向輔助變流器106將雙向充電機(jī)108逆變得到的三相交流電整流成中間直流環(huán)節(jié)105所需的直流電壓；逆變器104從中間直流環(huán)節(jié)105獲取直流電壓后，逆變成三相交流電控制牽引電機(jī)旋轉(zhuǎn)；輔助負(fù)載107和直流負(fù)載110進(jìn)入應(yīng)急工作模式，維持設(shè)定負(fù)載工作。

一實(shí)施例中，設(shè)定負(fù)載包括：冷卻系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、緊急通風(fēng)、緊急照明設(shè)備，降壓后的直流電壓為dc110v電壓，本發(fā)明不以此為限

本發(fā)明實(shí)施例的電動(dòng)車組應(yīng)急牽引供電系統(tǒng)可以在救援回送狀態(tài)下工作，救援回送狀態(tài)可以為如機(jī)車牽引回送等。圖4為本發(fā)明實(shí)施例的電動(dòng)車組應(yīng)急牽引供電系統(tǒng)在救援回送狀態(tài)下的電能走向示意圖。如圖4的箭頭走向所示，實(shí)線箭頭為救援回送給電機(jī)勵(lì)磁的電能走向，虛線為救援回送狀態(tài)下救援回送電機(jī)發(fā)電給輔助供電。在救援回送狀態(tài)下，電動(dòng)車組可以通過電動(dòng)車組應(yīng)急牽引供電系統(tǒng)，將鈦酸鋰電池電能轉(zhuǎn)換為牽引電機(jī)所需勵(lì)磁電能，在勵(lì)磁完成后，牽引電機(jī)進(jìn)入發(fā)電狀態(tài)，所發(fā)電能可以給鈦酸鋰電池供電，同時(shí)維持整車輔助用電。雙向充電機(jī)108將鈦酸鋰電池109的直流電源逆變成三相交流電，給雙向輔助變流器106和輔助負(fù)載母線111提供輸入；雙向輔助變流器106將三相交流電整流成中間直流環(huán)節(jié)105所需的直流電壓；逆變器104從中間直流環(huán)節(jié)105取電后，供與其連接的電機(jī)m勵(lì)磁，并在電機(jī)m勵(lì)磁完成后，控制該電機(jī)m發(fā)電，維持中間直流環(huán)節(jié)105的電壓；雙向輔助變流器106從中間直流環(huán)節(jié)105取電后，給輔助負(fù)載107和雙向充電機(jī)108供電。

圖5為本發(fā)明實(shí)施例的中間直流環(huán)節(jié)105的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖5所示，中間直流環(huán)節(jié)105包括：lc濾波裝置501，直流支撐電容502，接地檢測(cè)電路503及過電壓保護(hù)電路504。lc濾波裝置501，直流支撐電容502，接地檢測(cè)電路503及過電壓保護(hù)電路504均并聯(lián)連接于中間電壓正負(fù)兩端(a、b兩端)。

lc濾波裝置501用于進(jìn)行濾波處理，如圖1，lc濾波裝置501由電感l(wèi)1和第一電容構(gòu)c1成。

直流支撐電容502用于濾波和能量緩沖，如圖5所示，直流支撐電容502由多個(gè)第二電容c2組成電容組。

接地檢測(cè)電路503用于設(shè)備接地檢測(cè)，如圖5所示，接地檢測(cè)電路503由第一電阻r1、第二電阻r2及第三電容c3構(gòu)成，用于設(shè)備接地檢測(cè)。第一電阻r1、第二電阻r2及第三電容c3的一端接地，第一電阻r1的另一端連接a端，第二電阻r2及第三電容c3的另一端連接b端。

過電壓保護(hù)電路504通過所述晶體管的開通與關(guān)斷，維持中間電壓，如圖5所示過電壓保護(hù)電路504由晶體管t9及第三電阻r3構(gòu)成。

利用本發(fā)明實(shí)施例的電動(dòng)車組應(yīng)急牽引供電系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)中間直流環(huán)節(jié)能量與蓄電池能量可實(shí)現(xiàn)雙向流動(dòng)，實(shí)現(xiàn)能量雙向流動(dòng)的可控可變換?？梢栽谡９r下、應(yīng)急工況下及求援回送工況下均能實(shí)現(xiàn)電能雙向流動(dòng)，維持電動(dòng)車組的正?；驊?yīng)急運(yùn)行?？朔爽F(xiàn)有技術(shù)中在停電等故障狀態(tài)下需救援，電池容量無法滿足長時(shí)間應(yīng)急照明和應(yīng)急通風(fēng)需求的問題，以及因車廂內(nèi)高溫、缺氧等因素造成現(xiàn)場(chǎng)混亂等的安全問題。

本發(fā)明利用鈦酸鋰電池的良好低溫特性、高功率密度特性和長壽命實(shí)現(xiàn)電能的快速充放和大容量儲(chǔ)存，滿足電動(dòng)車組在低溫下應(yīng)急牽引需求。

本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員應(yīng)明白，本發(fā)明的實(shí)施例可提供為方法、系統(tǒng)、或計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品。因此，本發(fā)明可采用完全硬件實(shí)施例、完全軟件實(shí)施例、或結(jié)合軟件和硬件方面的實(shí)施例的形式。而且，本發(fā)明可采用在一個(gè)或多個(gè)其中包含有計(jì)算機(jī)可用程序代碼的計(jì)算機(jī)可用存儲(chǔ)介質(zhì)(包括但不限于磁盤存儲(chǔ)器、cd-rom、光學(xué)存儲(chǔ)器等)上實(shí)施的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品的形式。

本發(fā)明是參照根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的方法、設(shè)備(系統(tǒng))、和計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品的流程圖和/或方框圖來描述的。應(yīng)理解可由計(jì)算機(jī)程序指令實(shí)現(xiàn)流程圖和/或方框圖中的每一流程和/或方框、以及流程圖和/或方框圖中的流程和/或方框的結(jié)合?？商峁┻@些計(jì)算機(jī)程序指令到通用計(jì)算機(jī)、專用計(jì)算機(jī)、嵌入式處理機(jī)或其他可編程數(shù)據(jù)處理設(shè)備的處理器以產(chǎn)生一個(gè)機(jī)器，使得通過計(jì)算機(jī)或其他可編程數(shù)據(jù)處理設(shè)備的處理器執(zhí)行的指令產(chǎn)生用于實(shí)現(xiàn)在流程圖一個(gè)流程或多個(gè)流程和/或方框圖一個(gè)方框或多個(gè)方框中指定的功能的裝置。

這些計(jì)算機(jī)程序指令也可存儲(chǔ)在能引導(dǎo)計(jì)算機(jī)或其他可編程數(shù)據(jù)處理設(shè)備以特定方式工作的計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)器中，使得存儲(chǔ)在該計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)器中的指令產(chǎn)生包括指令裝置的制造品，該指令裝置實(shí)現(xiàn)在流程圖一個(gè)流程或多個(gè)流程和/或方框圖一個(gè)方框或多個(gè)方框中指定的功能。

這些計(jì)算機(jī)程序指令也可裝載到計(jì)算機(jī)或其他可編程數(shù)據(jù)處理設(shè)備上，使得在計(jì)算機(jī)或其他可編程設(shè)備上執(zhí)行一系列操作步驟以產(chǎn)生計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)的處理，從而在計(jì)算機(jī)或其他可編程設(shè)備上執(zhí)行的指令提供用于實(shí)現(xiàn)在流程圖一個(gè)流程或多個(gè)流程和/或方框圖一個(gè)方框或多個(gè)方框中指定的功能的步驟。

本發(fā)明中應(yīng)用了具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的原理及實(shí)施方式進(jìn)行了闡述，以上實(shí)施例的說明只是用于幫助理解本發(fā)明的方法及其核心思想；同時(shí)，對(duì)于本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員，依據(jù)本發(fā)明的思想，在具體實(shí)施方式及應(yīng)用范圍上均會(huì)有改變之處，綜上所述，本說明書內(nèi)容不應(yīng)理解為對(duì)本發(fā)明的限制。