[发明专利]矿用蓄电池电机车车载充电及驱动一体化电路结构

说明书

本发明公开了一种矿用蓄电池电机车车载充电及驱动一体化电路结构，主要包括蓄电池、超级电容、第一DC‑DC变换器、第二DC‑DC变换器、逆变电路、驱动电机；所述第一DC‑DC变换器的一端与蓄电池串联、另一端与逆变电路并联，所述第二DC‑DC变换器的一端与超级电容串联、另一端与逆变电路并联，所述逆变电路的输出端与驱动电机串联。当所述矿用蓄电池电机车处于牵引驱动状态时，所述蓄电池与超级电容为电机车供电；当所述矿用蓄电池电机车处于停车充电模式时，所述驱动电机与逆变电路重构成电机车的充电电路。本发明解决了矿用蓄电池电机车离线充电设备庞大、充电效率低的问题，提高了矿用电机车充电及运行效率。

技术领域

本发明涉及电力电子及电力传动、电储能技术领域，特别是涉及一种矿用蓄电池电机车车载充电及驱动一体化电路结构。

背景技术

传统的矿用电机车使用铅酸蓄电池储能，蓄电池的充电一般在井下电机车充电房离线进行，每台电机车必须配备2-3套蓄电池组。蓄电池充电时间长，效率低，须设充电设备，初期投资大，用电效率低，运输费用较高。为解决矿用蓄电池电机车充电设备庞大、充电质量效率低、能效转换比低、续航能力差等问题，需要一体化车载充电与驱动装置，实现充放电一体化，降低电机车的使用成本，提高工作效率。

矿用蓄电池电机车，由于蓄电池本身的特点，只适合于恒流工作模式，在电机车启动加速时，蓄电池难以瞬间大电流放电，使驱动电机的输出转矩不足，而且大电流放电严重影响蓄电池寿命。超级电容是一种充放电速度快、功率密度高的储能电源，充电10秒～10分钟可达到其额定容量的95％以上，大电流放电能力超强，能量转换效率高。如果将蓄电池的稳态恒流放电工作、超级电容的动态大电流放电及快速吸收反馈电能结合在一起，不仅可以减轻蓄电池的工作负荷，而且能够增加电机车启动和制动转矩，提高电机车的续航能力。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种矿用蓄电池电机车车载充电及驱动一体化电路结构，能够在不额外增加充电硬件设备的条件下，实现电机车储能系统的大电流输出和电机车制动回馈能量的充分利用。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种矿用蓄电池电机车车载充电及驱动一体化电路结构，主要包括蓄电池、超级电容、第一DC-DC变换器、第二DC-DC变换器、逆变电路、驱动电机；

所述第一DC-DC变换器的一端与蓄电池串联、另一端与逆变电路并联，所述第二DC-DC变换器的一端与超级电容串联、另一端与逆变电路并联，所述逆变电路的输出端与驱动电机串联；

当所述矿用蓄电池电机车处于牵引驱动状态时，所述蓄电池与超级电容为电机车供电，所述驱动电机为三级定子绕组；当所述矿用蓄电池电机车处于停车充电模式时，所述驱动电机为三相隔离变压器，与逆变电路重构成电机车的充电电路。

在本发明一个较佳实施例中，所述第一DC-DC变换器采用DC-DC变换开关器件VT11，第二DC-DC变换器采用DC-DC变换开关器件VT12，VT11与VT12均包括IGBT管、二极管，二极管正向并联在IGBT管的发射极与集电极之间。

在本发明一个较佳实施例中，所述逆变电路包括开关器件VT1—VT6，VT1—VT6均包括IGBT管、二极管，二极管正向并联在IGBT管的发射极与集电极之间；VT1与VT4串联，VT2与VT6串联，VT5与VT2串联，VT1、VT3、VT5并联，VT4、VT6、VT2并联，组成三相电压型逆变桥。