[发明专利]一种实现无火回送的外接供电装置和方法

说明书

本发明提供了一种无火回送装置(1)和方法，该装置是一种外接供电装置，包括第一逆变器(11)、第二逆变器(12)、控制模块(13)、DC/DC变换器(14)、蓄电池(15)、第一开关(41)和第二开关(42)；第一逆变器(11)一端通过开关(41)连接主牵引变流器(21)与主牵引电机(31)之间的接点(51)，另一端连接直流母线；蓄电池(15)连接DC/DC变换器(14)的一端；DC/DC变换器(14)的另一端连接直流母线；第二逆变器(12)的一端连接直流母线，另一端通过第二开关(42)连接车载辅助设备(32)与车载辅助逆变器(22)之间的接点(52)。该装置(1)为独立于机车外部的装置，通过蓄电池(15)提供主牵引电机(31)的预励磁，并通过主牵引电机(31)的制动模式即发电机模式将机械能转换为电能，可在列车无火回送时为机车辅助负载提供能量，无须利用车载蓄电池的能量，无须对车体本身进行改造，即连即用。

技术领域

本申请涉及轨道交通领域和电力电子技术领域，尤其是一种适用于轨道交通车辆的无火回送的方法和装置，以及一种对车辆无火回送时变流供电的装置。

背景技术

在轨道交通领域，列车一般采用主辅一体变流器，如图1所示，主牵引变流器连接驱动车辆的主电机M，辅助变流器连接辅助负载以及蓄电池，辅助负载包括空调、照明、控制系统等。所谓主辅一体变流器，即列车的主牵引系统和辅助系统的电力均来自同一个直流电源，可为图1中的AC/DC变流器，当列车主牵引系统因发生故障等原因无法工作时，不能从电网侧获得能量，辅助系统无输入能量，空调、照明、控制系统等设备无法工作。

当列车主牵引系统因发生故障等原因无法工作时，或处于检修状态，需要将列车拖至维修厂修理，这一过程就是机车无火回送。所谓机车无火回送，是指将机车附挂到另一辆机车后，被其拖行的故障机车自身不工作，即电力不升弓，内燃不起机，蒸汽不点火。在机务部门的机车附挂安全措施中，无论是内燃机车，还是电力机车，都有一整套机车无火回送的操作方法和安全控制措施。《和谐机车回送管理办法》中规定，接车乘务员在机车回送途中，严禁升弓，一律按无动力回送办理，在途中，辅助系统的电能来源仅依靠机车自带的蓄电池，由于蓄电池容量有限，要求不得长时间开启机车照明设备，以防止机车蓄电池亏电。列车在被拖回维修厂的过程中，由于辅助设备不能正常工作，导致制动系统的压缩机不能正常工作，无法提供列车电气制动所需能量，给行车带来很大的安全隐患。此外，由于照明、通讯、监控、空调等设备不能长时间从蓄电池取电，所以长时间的无火回送过程中，车辆乘务人员如司机的舒适度极低。

现有技术中为了解决上述问题，给出了一些解决方案。例如，图2示出了申请号为CN201610935995.X的发明专利申请。该现有技术公开的装置包括：110V蓄电池、预充电单元、位于上部的主牵引逆变器、牵引电机、位于下部的辅助逆变器，以及辅助负载。该110V蓄电池与预充电单元连接，预充电单元与中间直流母线连接，中间直流母线与主牵引逆变器连接，主牵引逆变器与牵引电机连接，中间直流母线还与辅助逆变器连接，辅助逆变器连接辅助负载。该现有技术还公开了一种由蓄电池提供励磁能量、通过机车电机制动给辅助供电的无火回送方法。

上述现有技术的装置和方法的出发点是：虽然列车在无火回送时电力不升弓，无法从接触网获得电能，但是此时机车附挂于其他正常运行的机车后面，牵引电机处于被牵引的状态，如果利用蓄电池的直流电能通过主牵引逆变器变流从而对牵引电机进行励磁，就可以在制动模式下(即牵引电机工作在发电机状态下)将机械能转换为电能，此时如果改变主牵引逆变器的工作状态，使得主牵引逆变器工作在整流工况，就可以将这一部分电能整流为中间直流母线上的直流电能，维持直流侧电压稳定，然后驱动辅助逆变器工作，将中间直流母线上的直流电能逆变为辅助负载额定工作的电压制式，为辅助负载即辅助设备正常工作提供能量。这样就解决了无火回送时辅助设备无法工作的问题。