[发明专利]轴端发电机发电储能供电系统及其供电方法

说明书

本发明提出了一种轴端发电机发电储能供电系统及其供电方法；包括轴端发电机、整流器、储能装置、逆变器和PLC控制器；轴端发电机由车轴带动产生电能供给整流器，整流器将电流发送给储能装置供电和/或直接发送至逆变器；PLC控制器根据采集的储能装置电量信息实时切换供电工况；当储能装置满足用电负载时，PLC控制器控制整流器和/或储能装置将电流输送至逆变器；否则控制整流器将整流后的电流发送至储能装置充电，充电电源来源于轴端发电机(车轴转动情况下)或来源于市电(车轴不转动情况下)。提高了车辆编组的灵活性。使用轴端发电机，体积小，成本低。

技术领域

本发明涉及轨道交通、公路运输、非道路运输技术领域，特别涉及一种轴端发电机发电储能供电系统及其供电方法。

背景技术

铁路客车、货车需满足车辆的用电设备(照明、电热水器、冰箱等)和储能装置充电需要外部电源，当前主要有两种供电技术，1)由车头电源集中供电，2)独立分布式发电的车辆。由于车头电源集中供电的方式不方便在编组站灵活编组，不能适应客运、货运的多样性需求，因此没有很多实用价值。现有的列车供电系统仅适用于旅客列车，不适合货运列车。铁路货车具有作业条件恶劣、编组频繁的特点，由牵引机车或发电车通过电缆向其供电的方式难以实施，在铁路货车单节车辆上安装独立分布式自发电装置是解决该问题的一个研究方向。中国的铁路运输线分布广、运量大、运输成本低、节能环保，但是由于铁路货运车辆缺乏独立分布式的发电和配电系统，导致铁路运输无法进入需要保温的生鲜食品运输市场。独立分布式发电的车辆，各车辆在运用过程中为可以自由组合编组，运输的灵活性高，满足运输企业的实际需要。独立分布式发电的车辆过去几十年来，需要配置独立的内燃机发电系统，而内燃机发电费用高、噪声大、排除大量的污染气体，不符合节能减排的发展方向。在现有的相关专利中，例如：申请号为201510653776.8的专利，其方案为，电压变换单元将储能单元输出的直流电压变换为控制单元和货车电子设备所需的直流电压，不能提供大功率用电需求的交流动力电源。申请号201620172593.4的专利，其直接用储能装置输出低压、小功率的直流电，不能提供大功率用电需求的交流动力电源。

在进行制造时，因其它发电机(例如轮轴皮带驱动的发电机)的体积过大，需要对铁路货车的车体结构进行重新设计，高昂的成本及复杂的维修工况决定了该方案难以实施；同时存在电能储存问题。

发明内容

本发明的目的旨在至少解决所述的技术缺陷。

为此，本发明的一个目的在于提出一种轴端发电机发电储能供电系统及其供电方法，使设备能够利用市电电网充电，在货车不运行时使货车在编组站能够根据需要补充电能，货车运行时，轴转动可以带动发电机发电，此时不需要外部电源供电；同时提高了货车编组的灵活性。

为了实现上述目的，本发明一方面的实施例提供一种货车轴端发电机发电储能供电系统，包括轴端发电机、整流器、逆变器和PLC控制器；

所述轴端发电机与车辆轮轴固定连接，利用所述车辆轮轴转动，带动所述轴端发电机进行发电；所述轴端发电机与整流器电连接，所述整流器与储能装置并联连接；并联后与逆变器连接；所述逆变器连接用电负载；所述轴端发电机用于将产生的电流发送至整流器，通过整流器进行整流，整流器将整流后的电流发送给储能装置供电和/或直接发送至逆变器；

所述PLC控制器用于采集储能装置当前的电量信息，并根据采集的电量信息切换供电工况；

工况一：当储能装置当前的电量信息满足用电负载的需要时，PLC控制器控制储能装置和或整流后的电流直接发送至逆变器，

工况二：当储能装置当前的电量信息无法满足用电负载的需要时，PLC控制器控制整流器将整流后的电流直接发送至储能装置充电，充电到设定值时，恢复储能装置向逆变器供电；

工况三：如负载不需要用电或者整流器的输出功率大于负载消耗的功率时，整流器向储能装置充电至BMS设定的充满上限。