CN103879295B - 车辆供电装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种车辆供电装置，该车辆供电装置包括控制单元、储能单元、牵引逆变器；所述控制单元与所述储能单元电连接，所述储能单元与所述牵引逆变器电连接，所述控制单元根据所述牵引逆变器的工作状态控制所述储能单元吸收所述牵引逆变器所反馈的电能。本发明提供的车辆供电装置，通过在车辆制动时通过控制单元根据牵引逆变器的工作状态，控制储能单元吸收牵引逆变器反馈的电能，实现能量的回收，进而对上述回收的电能进一步有效利用，并且本发明提供的车辆供电装置，由于结构简单，因此维护方便。

Description

车辆供电装置
技术领域
本发明涉及电气技术，尤其涉及一种车辆供电装置。
背景技术
绝大多数的城市轨道交通***都是用来运载市内通勤的乘客，而在很多场合下城市轨道交通***都会被当成城市交通的骨干。通常，城市轨道交通***是许多都市用以解决交通堵塞问题的方法。
车辆在制动时，牵引逆变器会反馈能量，致使电网的网压升高，为了平衡电网的网压，会在牵引逆变器后端连接电阻，用以消耗逆变器反馈的电能，从而保证电网的网压平衡。另外当前车辆过无电区时，会使当前车辆没有电网的供电，致使需要电能工作的一切设备（电灯及空调等）处于不工作状态。当动车过无电区时，通常使用蓄电池为牵引逆变器供电实现短时牵引使得车辆顺利通过无电区；当拖车过无电区时，利用贯通全车的母线将不在无电区车辆的电能传送至处于无电区的车辆，从而实现处于无电区的车辆上辅助电源装置（电灯及空调等）正常工作。具体的主电路结构如图1所示，图1是现有技术中车辆供电装置的电路结构示意图。
但是，利用电阻消耗能量的方式，致使能源未被充分利用；另外，母线贯通全车，增加了母线配线及控制设备，同样也增加了车辆的故障点，致使对车辆的维修成本增加，利用蓄电池为牵引逆变器供电，蓄电池的液体一旦泄露，将会造成环境污染，并且蓄电池的使用寿命有限，因此需要更换蓄电池，增加了维护人员的工作量。
发明内容
本发明提供一种车辆供电装置，用以解决现有技术中能源浪费及维护人员工作量大的问题。
本发明提供一种车辆供电装置，包括控制单元、储能单元、牵引逆变器；
所述控制单元与所述储能单元电连接，所述储能单元与所述牵引逆变器电连接，所述控制单元根据所述牵引逆变器的工作状态控制所述储能单元吸收所述牵引逆变器所反馈的电能。
如上所述的车辆供电装置，优选地，还包括辅助电源装置，所述辅助电源装置与所述储能单元电连接，所述控制单元根据所述辅助电源装置是否在无电区控制所述储能单元为所述辅助电源装置供电。
更进一步地，所述控制单元根据所述牵引逆变器的电能需求控制所述储能单元为牵引逆变器提供电能。
优选地，所述储能单元为超级电容。
本发明提供的车辆供电装置，通过在车辆制动时通过控制单元根据牵引逆变器的工作状态，控制储能单元吸收牵引逆变器反馈的电能，实现能量的回收，进而对上述回收的电能进一步有效利用，并且本发明提供的车辆供电装置，由于结构简单，因此维护方便。
附图说明
图1是现有技术中车辆供电装置的电路结构示意图；
图2是本发明车辆供电装置实施例的结构示意图；
图3为本发明在实际应用中的车辆供电装置的主电路结构示意图。
具体实施方式
图2是本发明车辆供电装置实施例的结构示意图。如图2所示，本实施例提供的车辆供电装置包括：控制单元11、储能单元12和牵引逆变器13，其中，控制单元11与储能单元12电连接，储能单元12与牵引逆变器13电连接，具体地，储能单元12串联至牵引逆变器13的直流输入端，控制单元11根据牵引逆变器13的工作状态控制储能单元12吸收牵引逆变器13所反馈的电能。
在实际应用中，地铁的工况为频繁的启动和制动，每次地铁车辆启动时牵引逆变器都需要吸收大量电能，从而造成地铁网压降低，而在车辆制动时，又会产生巨大能量，将网压抬升，但是地铁的网压波动范围是有限制的，超过这个范围就要引起电网保护动作，在车辆正常运行过程中，牵引逆变器13通过受电弓将电网上的交流电逆变为直流电，为车辆的牵引电机供电，在车辆制动时，由于车辆的惯性，牵引电机的转子仍在转动，车辆继续向前运动，因此制动后，牵引逆变器13将牵引电机产生的交流电整流为直流电，当控制单元11检测到牵引逆变器13的工作状态处于整流状态后，即车辆处于制动状态时，控制储能单元12吸收牵引逆变器13所反馈的能量。另外，由于车辆制动的动作是由司机控制室的工作人员发出的，因此在制动时，工作人员可以手动控制控制单元11，使得牵引逆变器整流后的直流电为储能单元12充电。
本实施例提供的车辆供电装置，通过在车辆制动时通过控制单元根据牵引逆变器的工作状态，控制储能单元吸收牵引逆变器反馈的电能，实现能量的回收，进而对上述回收的电能进一步有效利用，并且本实施例提供的车辆供电装置，由于结构简单，因此维护方便。
图3为本发明在实际应用中的车辆供电装置的主电路结构示意图，优选地，本实施例提供的车辆供电装置还包括辅助电源装置14，在上述实施例的基础上，下面将结合图3对上述的车辆供电装置作进一步的说明，具体地，以车辆包括两节动车和两节拖车为例进行说明，上述的两节动车是指设置有控制单元11、储能单元12和牵引逆变器13，并且通过受电弓与电网连接的车辆；而上述两节拖车是指设置有辅助电源装置14的车辆，其中辅助电源装置14与储能单元12串联。
具体地，车辆在运行过程中，当司机控制手柄置制动位时，表示车辆制动，这时牵引逆变器13将反馈能量至电网和储能单元12，牵引逆变器13将再生制动产生的电能给储能单元12充电，进一步地，当拖车进入无电区后，控制单元11将控制储能单元12释放能量，为辅助电源装置14供电，进而实现由辅助电源装置供电的设备（照明设备和空调等）在无电区的正常工作。其中辅助电源装置14与储能单元12之间可以通过二极管（图中未示出）连接，二极管的单向导通特性，保证了储能单元12放电时，只为辅助电源装置14提供电能，,防止储能单元12的电能被牵引逆变器13所吸收。
在车辆启动时，牵引逆变器13需要消耗大量电能，储能单元12吸收车辆再生制动时产生的电能，还可以在轨道车辆进行大功率牵引或进入无电区时为牵引逆变器13提供电能，这时控制单元11根据牵引逆变器13的电能需求，控制储能单元12为牵引逆变器13提供电能，实现车辆启动。另外，由于车辆启动是通过司机控制室的工作人员来完成启动动作的，因此工作人员可以利用手动控制控制单元11，进而控制储能单元12为牵引逆变器提供电能，实现车辆的快速启动。本发明中的储能单元12也可以在车辆进入无电区后为牵引逆变器提供电能，使得车辆顺利通过无电区。
优选地，本发明提供的上述实施例中，储能单元12还可以是超级电容。
由于超级电容充放电速度快，因此在牵引逆变器反馈电能时可以快速吸收电能，实现能量的快速回收，减少了对电网的冲击，并且在牵引逆变器13需要大量电能时，超级电容可以快速释放电能，使得车辆能够在短时间内加速。另外，超级电容的使用寿命长，可以充放电次数可达几十万次，可以有效节约成本，并且超级电容由于采用固态结构，不会对环境造成污染。
本发明提供的车辆供电装置，可以用于无电区较短，也可以用于无电区较长的情形下，本发明优选地，针对无电区相对较长，在整列车车厢均处于无电区时，利用本发明提供的车辆供电装置，可以利用制动过程中利用储能单元吸收的电能，有效实现对牵引逆变器和辅助电源装置的供电。本发明提供的车辆供电装置不但对能量进行了有效利用，并且解决了处于无电区牵引逆变器和辅助电源装置的供电问题。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (3)

1.一种车辆供电装置，其特征在于，包括控制单元、储能单元、牵引逆变器；
所述控制单元与所述储能单元电连接，所述储能单元与所述牵引逆变器电连接，所述控制单元根据所述牵引逆变器的工作状态控制所述储能单元吸收所述牵引逆变器所反馈的电能；
所述车辆供电装置还包括辅助电源装置，所述辅助电源装置与所述储能单元电连接，所述控制单元根据所述辅助电源装置是否在无电区控制所述储能单元为所述辅助电源装置供电；
所述辅助电源装置与所述储能单元之间通过二极管连接。
2.根据权利要求1所述的车辆供电装置，其特征在于，所述控制单元根据所述牵引逆变器的电能需求控制所述储能单元为牵引逆变器提供电能。
3.根据权利要求1至2任一项所述的车辆供电装置，其特征在于，所述储能单元为超级电容。
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