[发明专利]大吨位混合动力电机车储能装置及方法

权利要求书

1.一种大吨位混合动力电机车储能装置，包括牵引蓄电池（1），其特征在于：该装置还包括保护电阻（2）、支持电容（3）、逆变器（4）、牵引电机（5）、滤波电感（6）、高端电容（7）、双向DC/DC变换器（8）、储能电感（9）和超级电容器（10）；

所述牵引蓄电池（1），作为主动力源对电机车进行供能，其输出端与保护电阻（2）串联；

所述保护电阻（2），作为分压原件，与牵引蓄电池（1）串接，用于保护牵引蓄电池（1）；

所述支持电容（3），用于使逆变器（4）获得平稳的直流母线电压并滤除低次谐波，其输出端与逆变器（4）的输入端相连；

所述逆变器（4），用于把牵引蓄电池（1）输出的直流电转变为交流电，供大吨位混合动力机车的牵引电机（5）使用，其输出端与牵引电机（5）相连；

所述牵引电机（5），作为大吨位混合动力电机车的牵引装置，其用于驱动混合动力机车的运动；

所述滤波电感（6），用于滤除超级电容组输入直流母线的谐波分量，其一端与直流母线相连，其另一端与双向DC/DC变换器（8）相连；

所述高端电容（7），用于给双向DC/DC变换器（8）供电，在双向DC/DC变换器（8）工作于不同模式时，其充放电特性发生变化；

所述双向DC/DC变换器（8），通过改变其工作模式，用于在不同模式下向超级电容器（10）充放电；

所述储能电感（9），使双向DC/DC变换器（8）连续工作，其后端与超级电容器（10）串接；

所述超级电容器（10），与双向DC/DC变换器（8）并联，在混合动力电机车上坡、下坡及停车过程中对其整体供电特性进行辅助作用。

2.如权利要求1所述的大吨位混合动力电机车储能装置，其特征在于：所述牵引蓄电池（1）为高密度大容量铅酸蓄电池。

3.如权利要求1所述的大吨位混合动力电机车储能装置，其特征在于：所述牵引蓄电池（1）容量配置为多组蓄电池串并联组合。

4.如权利要求1所述的大吨位混合动力电机车储能装置，其特征在于：所述保护电阻（2）与牵引蓄电池（1）串接。

5.如权利要求1所述的大吨位混合动力电机车储能装置，其特征在于：所述保护电阻（2）采用可调电阻。

6.如权利要求1所述的大吨位混合动力电机车储能装置，其特征在于：所述支持电容（3）并联在逆变器（4）的两端。

7.如权利要求1所述的大吨位混合动力电机车储能装置，其特征在于：所述逆变器（4）前端并接支持电容（3），所述逆变器（4）后端串接牵引电机（5）。

8.如权利要求1所述的大吨位混合动力电机车储能装置，其特征在于：所述逆变器（4）采用多电平逆变拓扑结构。

9.如权利要求1所述的大吨位混合动力电机车储能装置，其特征在于：所述逆变器（4）采用三端输出逆变器。

10.一种大吨位混合动力电机车储能方法，使用如权利要求1至9中任一项所述的大吨位混合动力电机车储能装置，其特征在于：该方法包括如下步骤：

步骤1，首先根据电机车负载功率合理配置牵引蓄电池（1）的容量；

步骤2，根据需要设置保护电阻（2）的阻值大小，使其满足保护需求；

步骤3，根据大吨位混合动力电机车储能装置特性，选用合适的双向DC/DC变换器（8）的拓扑模式；

步骤4，根据电机车源端-负载端的特性合理配置超级电容器（10）的容量；

步骤5，重复步骤2、步骤3和步骤4，以获得最优的大吨位混合动力电机车储能装置配置方案。