轨道车辆的混合动力系统以及高速动车组技术方案

本发明专利技术提供一种轨道车辆的混合动力系统以及高速动车组，涉及轨道车辆的牵引技术。轨道车辆的混合动力系统包括：电动力单元、内燃动力单元以及直流环节单元；电动力单元、内燃机动力组都与直流环节单元连接；电动力单元包括：受电弓、牵引变压器、第一整流器；内燃动力单元包括：柴油发电机以及第二整流器。高速动车组包括：动力转向架以及混合动力系统，混合动力系统用于驱动动力转向架中的车轮运行；其中，混合动力系统为上述轨道车辆的混合动力系统。通过在电动力单元设置独立的第一整流器，在内燃动力单元中设置独立的第二整流器，能够减少整流器的切换匹配环节，简化混合动力系统的控制环节，降低混合动力系统的控制难度。

【技术实现步骤摘要】
轨道车辆的混合动力系统以及高速动车组
本专利技术涉及轨道车辆的牵引技术，尤其涉及一种轨道车辆的混合动力系统以及高速动车组。
技术介绍
近年来，轨道车辆尤其是高速动车组已经逐渐成为人们出行的首选；为了使更多的人们能够享受到高速动车组所带来的便利，为了提高高速动车组的适用性，需要研发一种既可以在电气化干线铁路运行又可以在非电气化铁路运行的轨道车辆。现有技术中，混合动力系统通常包括柴油发电机和电动力包，柴油发电机的输出与电动力包的整流器的输入端连接；接触网的25kV交流电，通过电动力包的受电弓引入列车的主变压器，主变压器将其降压成900V的交流电，作为网侧变流器的交流输入电压；在无接触网时，采用柴油发电机直接发出900V的交流电作为网侧变流器的交流输入电压。由于在无接触网时，柴油发电机发出的是三相交流电，而接触网供电时是两路单相交流电，因此上述混合动力系统要求网侧变流器的输入能够从两路单相供电切换到一路三相供电，需要做好两种模式的切换匹配控制，导致混合动力系统的控制环节比较复杂，控制难度较大。
技术实现思路
针对现有技术中的上述缺陷，本专利技术提供一种轨道车辆的混合动力系统以及高速动车组，能够简化混合动力系统的控制环节，降低混合动力系统的控制难度。本专利技术的第一个方面是提供一种轨道车辆的混合动力系统，包括：电动力单元、内燃动力单元以及直流环节单元；所述电动力单元、内燃机动力组都与直流环节单元连接；所述电动力单元包括：受电弓、牵引变压器、第一整流器；所述内燃动力单元包括：柴油发电机以及第二整流器。进一步地，所述直流环节单元通过牵引逆变器与牵引电机连接。进一步地，所述轨道车辆的混合动力系统还包括：控制单元，用于控制所述轨道车辆进入电力牵引控制模式或者内燃驱动控制模式。进一步地，所述控制单元包括：主断路器；所述主断路器处于闭合状态时，所述轨道车辆为电力牵引控制模式；所述主断路器处于断开状态时，所述轨道车辆为内燃驱动控制模式。进一步地，所述轨道车辆的混合动力系统还包括：辅助供电单元，与所述直流环节单元连接，且与所述牵引逆变器、牵引电机并联设置。进一步地，所述辅助供电单元包括：辅助变流器、充电机以及蓄电池；其中，所述辅助变流器与所述中间环节连接。进一步地，所述轨道车辆的两端分别设置有两个电动力单元。进一步地，所述轨道车辆的两端分别设置有两个内燃动力单元。进一步地，所述轨道车辆的混合动力系统还包括：冷却单元，用于对所述混合动力系统进行冷却。本专利技术的另一个方面是提供一种高速动车组，包括：动力转向架以及混合动力系统，所述混合动力系统用于驱动所述动力转向架中的车轮运行；其中，所述混合动力系统为前述任一项所述的轨道车辆的混合动力系统。本专利技术提供的轨道车辆的混合动力系统以及高速动车组，通过在电动力单元设置独立的第一整流器，在内燃动力单元中设置独立的第二整流器，能够减少整流器的切换匹配环节，简化混合动力系统的控制环节，降低混合动力系统的控制难度，并且，能够避免现有技术中网侧变流器出现故障两种供电模式都无法工作的问题，提高了轨道车辆的运行可靠性。附图说明图1为本专利技术实施例轨道车辆的混合动力系统的结构示意图；图2为本专利技术实施例轨道车辆的牵引变压器、第一整流器、直流环节单元、牵引逆变器以及辅助变流器的电气原理图。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。需要说明的是，在本专利技术的描述中，术语“第一”、“第二”仅用于方便描述不同的部件，而不能理解为指示或暗示顺序关系、相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。图1为本专利技术实施例轨道车辆的混合动力系统的结构示意图；图2为本专利技术实施例轨道车辆的牵引变压器、第一整流器、直流环节单元、牵引逆变器以及辅助变流器的电气原理图。请参照图1-2，本实施例提供一种轨道车辆的混合动力系统，包括：电动力单元、内燃动力单元以及直流环节单元300。其中，电动力单元、内燃机动力组都与直流环节单元300连接。电动力单元包括：受电弓110、牵引变压器120、第一整流器130。内燃动力单元包括：柴油发电机210以及第二整流器220。具体地，受电弓110用于将接触网的交流电引入牵引变压器120，牵引变压器120用于对该交流电进行降压，并将其输出电压作为第一整流器130的输入电压，第一整流器130具备对单相交流电进行整流的功能，第一整流器130将其整流后的直流电输出给直接环节单元；其中，第一整流器130可以包括两个四象限整流器。当没有接触网或者电动力单元出现故障时，通过蓄电池启动柴油发电机210，通过燃烧柴油获取电能，并将其输出电压作为第二整流器220的输入电压，第二整流器220具备对三相电进行整流的功能，第二整流器220将其整流后的直流电输出给直接环节单元。当然，本实施例中的柴油发电机210也可以由汽油发电机、天然气等发电机代替。本实施例提供的轨道车辆的混合动力系统，通过在电动力单元设置独立的第一整流器130，在内燃动力单元中设置独立的第二整流器220，能够减少整流器的切换匹配环节，简化混合动力系统的控制环节，降低混合动力系统的控制难度，并且，能够避免现有技术中网侧变流器出现故障两种供电模式都无法工作的问题，提高了轨道车辆的运行可靠性。其中，两种供电模式分别为由电动力单元供电的电力牵引控制模式、有柴油发电机210供电的内燃驱动控制模式。进一步地，直流环节单元300通过牵引逆变器400与牵引电机500连接。具体地，直流环节单元300连接两个牵引逆变器400，每个牵引逆变器400为两台并列的牵引电机500供电。其中，牵引逆变器400为脉宽调制(PWM)逆变器，牵引电机500采用并联供电方式，以保证牵引电机500负荷分配均匀。进一步，轨道车辆的混合动力系统还包括：控制单元，用于控制轨道车辆进入电力牵引控制模式或者内燃驱动控制模式；控制单元可以包括主断路器。具体地，当进入电气化线路时，轨道车辆通过受电弓110受流，主断路器闭合后，动车组进入电力牵引控制模式，由电动力单元向直流环节单元300供电，并通过牵引逆变器400将中间直流电压转换为三相VVVF交流电驱动牵引电机500运行。当将要进入非电气化线路时，内燃发电机组的柴油发电机210通过蓄电池起动，当检测到柴油发电机210的输出电压满足第二整流器220的工作要求时，柴油发电机210断开，受电弓110降下，轨道车辆进入内燃驱动控制模式，由内燃动力单元向直流环节单元300供电，并通过牵引逆变器400将中间直流电压转换为三相VVVF交流电驱动牵引电机500运行。进一步地，轨道车辆的混合动力系统还包括：辅助供电单元600，与直流环节单元300连接，且与牵引逆变器400、牵引电机500并联设置。具体地，辅助供电单元600包括：辅助变流器、充电机以及蓄电池等部件；其中，辅助变流器与中间环节连接本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种轨道车辆的混合动力系统，其特征在于，包括：电动力单元、内燃动力单元以及直流环节单元；所述电动力单元、内燃机动力组都与直流环节单元连接；所述电动力单元包括：受电弓、牵引变压器、第一整流器；所述内燃动力单元包括：柴油发电机以及第二整流器。

【技术特征摘要】
1.一种轨道车辆的混合动力系统，其特征在于，包括：电动力单元、内燃动力单元以及直流环节单元；所述电动力单元、内燃机动力组都与直流环节单元连接；所述电动力单元包括：受电弓、牵引变压器、第一整流器；所述内燃动力单元包括：柴油发电机以及第二整流器。2.根据权利要求1所述的轨道车辆的混合动力系统，其特征在于，所述直流环节单元通过牵引逆变器与牵引电机连接。3.根据权利要求1或2所述的轨道车辆的混合动力系统，其特征在于，还包括：控制单元，用于控制所述轨道车辆进入电力牵引控制模式或者内燃驱动控制模式。4.根据权利要求3所述的轨道车辆的混合动力系统，其特征在于，所述控制单元包括：主断路器；所述主断路器处于闭合状态时，所述轨道车辆为电力牵引控制模式；所述主断路器处于断开状态时，所述轨道车辆为内燃驱动控制模式。5.根据权利要求2所述的轨道车辆的混合动力系统，其特征在于，...

【专利技术属性】
技术研发人员：马纪军，杨帅，蒋洁，孙梅云，何天，孙海荣，裴春兴，王国梁，张继业，
申请(专利权)人：中车唐山机车车辆有限公司，
类型：发明
国别省市：河北,13