[发明专利]一种动力包和储能装置混合供电的动车组牵引系统

说明书

技术领域

本发明涉及动车组牵引系统，尤其涉及一种动力包和储能装置混合供电的动车组电力牵引系统。

背景技术

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。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或者车辆本身高压系统发生故障时，无法及时实行自救。

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

本发明的目的是提供一种混合动力的动车组牵引系统，实现动车组有、无接触网的情况下都能正常运行的同时，实现能量的循环利用，同时实现混合动力的最佳加速性能和应急救援、战备等目的。

为实现上述目的，本发明提供一种动力包和储能装置混合供电的动车组牵引系统，其特征在于：主要包括动力包、储能装置、牵引变流器、牵引电机，牵引变流器与牵引电机连接；柴油机与发电机组成内燃动力包，发电机三相输出直接与牵引变流器相连，储能装置与牵引变流器中间直流母线相连。

牵引变流器包括动力包接口、储能装置接口、第一预充电装置、第二预充电装置、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，所述动力包接口与所述四象限整流器的输入端连接，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，所述第一预充电装置设置在所述动力包接口与所述整流器之间的电路上，所述第二预充电装置设置在所述储能装置接口与所述整流器之间的电路上，所述四象限整流器的输出端与所述牵引逆变器的输出端连接，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。

所述第一预充电装置和第二预充电装置均包括主接触器、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分别控制所述第一预充电装置和第二预充电装置向所述支撑电容预充电。

所述直流环节包括支撑电容和电容放电电阻。

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。

所述过压抑制电路包括串联的IGBT功率器件和能量吸收电阻。

本发明与现有技术相比所具有的有益效果：

1）能够实现跨线运行，可适应不同环境的不同运输需求。

2）在非电气化路段，采用动力包与储能装置混合供电模式，实现无接触网工况的正常运行。

3）在市区内非电气化路段，实现“零”排放。

4）在动力包供电能力在无接触网工况下，制动能量通过储能装置进行吸收，实现了能量的循环利用，体现绿色节能理念。

5）能够通过储能装置实现列车加速过程中的功率补给，实现最佳加速性能，却又大大减小了动力包的功率和体积、重量，实现最佳的功率密度。

6）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

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

参照图1，本发明实施方式包括动力包、储能装置、牵引变流器、牵引电机，牵引变流器与牵引电机连接；柴油机与发电机组成内燃动力包，发电机三相输出直接与牵引变流器相连，储能装置与牵引变流器中间直流母线相连。

参照图2、图3，1.辅助变流器接口2. 动力包接口3.储能装置接口4.第一预充电装置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10.牵引电机接口11.第二预充电装置