混合动力内燃动车组供电电路、传动系统及动车组技术方案

本实用新型专利技术公开了一种混合动力内燃动车组供电电路、传动系统及动车组，内电动力包通过整流器与超级电容两端连接，所述超级电容与变流器连接；所述变流器接负载。本实用新型专利技术主电路中引入超级电容，解决了蓄电池混合动力动车组受环境温度影响大、循环寿命低、维护成本高、制动能量回收率低、整车牵引性能低的问题，减小了内电动力包功率、体积和重量；将超级电容直接并联在变流器前端，解决了超级电容充放电过程效率损失大的问题。

Power Supply Circuit, Drive System and EMU of Hybrid Diesel Motor Unit

The utility model discloses a power supply circuit, a transmission system and an EMU of a hybrid electric diesel multiple unit. The internal electric power pack is connected with the two ends of the supercapacitor through a rectifier, the supercapacitor is connected with the converter, and the converter is connected with the load. The supercapacitor is introduced into the main circuit of the utility model, which solves the problems of large environmental temperature, low cycle life, high maintenance cost, low braking energy recovery rate and low traction performance of the whole vehicle, reduces the power, volume and weight of the internal electric power pack, and directly parallels the supercapacitor at the front end of the converter to solve the charging and discharging process efficiency of the supercapacitor. The problem of high rate loss.

【技术实现步骤摘要】
混合动力内燃动车组供电电路、传动系统及动车组
本技术涉及内燃动车组内电传动系统，特别是一种可控型超级电容混合动力内燃动车组供电电路、传动系统及动车组。
技术介绍
进入21世纪以来，电动车组在世界范围内发展迅速，但目前世界上仍有百分之七十左右的非电气化线路，采用内燃动车组进行运输。内燃动车组的核心供电部件为动力包，然而由于动力包存在转速低、加速慢、噪声大、震动大及重量大的缺点，动力包的功率越大，缺点越明显。这些缺点严重影响动车组的品质和乘客的舒适度，为解决这些问题，美国、日本等国家先后研制了柴油机与蓄电池混合供电的供电电路，该种混合动力电路虽然降低了动力包的功率配置，但由于蓄电池存在受环境温度影响大、循环寿命低、维护成本高等致命缺点，阻碍蓄电池混合内电动力包的发展及应用。
技术实现思路
本技术旨在提供一种可控型超级电容混合动力内燃动车组供电电路、传动系统及动车组，提高列车加速性能，回收利用制动能量，节能减排及降低牵引系统全寿命周期成本。为解决上述技术问题，本技术所采用的技术方案是：一种可控型超级电容混合动力内燃动车组供电电路，包括内电动力包；所述内电动力包通过整流器与超级电容两端连接，所述超级电容与变流器连接；所述变流器接负载。所述变流器包括牵引逆变器和与所述牵引逆变器并联的辅助逆变器；所述牵引逆变器接牵引电机，所述辅助逆变器接交流负载和直流负载。所述超级电容正输出端与所述变流器正输入端之间接有接触器，用于超级电容的投入和切除。内电动力包通过接触器与所述整流器连接。相应地，本专利技术还提供了一种混合动力内燃动车组内传动系统，其采用上述牵引系统主电路。本专利技术还挺了一种混合动力内燃动车组，其采用上述传动系统。与现有技术相比，本技术所具有的有益效果为：本技术供电电路中引入超级电容，解决了蓄电池混合动力动车组受环境温度影响大、循环寿命低、维护成本高、制动能量回收率低、整车牵引性能低的问题，减小了内电动力包功率、体积和重量；将超级电容直接并联在变流器前端，解决了超级电容充放电过程效率损失大的问题；提高了列车加速性能，制动能量得以回收利用，节能减排及降低了牵引系统全寿命周期成本，具有极大的经济效益和环境效益。附图说明图1为本技术实施例结构框图；图2为本技术供电电路的牵引工况和惰性工况能量流动图；图3为本技术供电电路的制动工况能量流动图：图4为本技术供电系统主电路的超级电容故障工况能量流动图：图5为本技术供电系统主电路的动力包故障工况能量流动图。具体实施方式如图1，本技术包括一个内电动力包、一个整流器、一个超级电容、两个牵引逆变器(AC/DC)、一个辅助逆变器(SIV)和四个牵引电机M。内电动力包功能为消耗柴油输出电压频率变化的三相交流电。内电动力包还具有自身运行状态监控功能；输出电压、电流监控；根据系统命令调整功率输出的功能。PWM整流器功能为电压频率变化的三相交流电整流为与超级电容电压匹配的电压。整流器还具有自身运行状态监控功能；输入输出电压、电流监控；根据系统命令控制内电动力包功率输出的功能。超级电容由42个3并6串模组组成，每个模组的组成单元为额定容量60000F的超级电容。超级电容还具有自身运行状态监控功能；输入输出电压、电流监控；快速充放电功能。牵引逆变器将范围可调的直流电DC600V～900V逆变成电压频率变化的三相交流电；辅助逆变器输出电压频率恒定的三相交流电即3AC415V和直流电即DC110V。牵引逆变器还具有自身运行状态监控；输入输出电压、电流监控功能；上述的辅助逆变器还具有自身运行状态监控功能；输入输出电压、电流监控功能；牵引逆变器和辅助逆变器集成在一个柜子内。牵引电机将电压频率变化的三相交流电转换成机械能，从而实现内电动力包与超级电容混合供电驱动方式。牵引电机还可以配置工作转速、温度监控设备。辅逆逆变器将直流电转化成恒定的三相交流电和直流电，给车上交流负载和直流负载供电。牵引电机将电能转化为机械能，驱动列车运动。图1展示了本专利技术的供电电路结构，其连接关系如下：内电动力包的三相输出端即U、V、W接整流器对应三相输入端即U、V、W；整流器输出直流电的正负极接超级电容对应的输入正负极；超级电容输出正负极接牵引逆变器和辅助逆变器的对应的输入正负极；牵引逆变器三相输出端即U、V、W接牵引电机对应三相输入端即U、V、W；辅助逆变器三相输出端和直流输出端，接列车对应的三相母线和直流母线。图2展示了本专利技术的供电电路的牵引工况和惰性工况能量流动图：牵引工况：当列车发出于牵引命令，内电动力包起机并通过PWM整流器输出可变直流电DC600V～900V，同时列车检测当前超级电容电压，若当前超级电容电压低于设定值(DC750V)，则主辅逆变器均不启动，PWM整流器给超级电容充电，直至超级电容电压到达设定值。当超级电容电压达到设定值，此时启动主辅逆变器，列车开始牵引加速。超级电容和动力包同时给主辅逆变器供电。惰行工况：柴油机额定功率运行，牵引逆变器控制牵引电机输出较小力矩，维持列车恒速运行，柴油机输出的多余电量流向超级电容，给超级电容充电，超级电容存储电量以便于下次启动用电。图3展示了本专利技术的供电电路的制动工况能量流动图：制动工况：列车施加电制动，动力包停机，永磁发电机不输出，PWM整流器不工作。牵引电机运行在制动工况，作为发电机再生能量。牵引电机再生的三相交流电通过主逆变器斩波后，流向超级电容和辅助逆变器。超级电容电压缓慢升高，实现再生能量回收。图4展示了本专利技术的供电系统主电路的超级电容故障工况能量流动图：超级电容故障时，将其隔离，由内电动力包给主辅逆变器供电，使列车能够安全运行至最近站。图5展示了本专利技术的供电系统主电路的动力包故障工况能量流动图：当动力包故障时，将其隔离，由超级电容给辅逆变器供电，保证乘客舒适性。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种混合动力内燃动车组供电电路，包括内电动力包；其特征在于，所述内电动力包通过整流器与超级电容两端连接，所述超级电容与变流器连接；所述变流器接负载。

【技术特征摘要】
1.一种混合动力内燃动车组供电电路，包括内电动力包；其特征在于，所述内电动力包通过整流器与超级电容两端连接，所述超级电容与变流器连接；所述变流器接负载。2.根据权利要求1所述的混合动力内燃动车组牵引系统主电路，其特征在于，所述变流器包括牵引逆变器和与所述牵引逆变器并联的辅助逆变器；所述牵引逆变器接牵引电机，所述辅助逆变器接交流负载和直流负载。3.根据权利要求1所述的混合...

【专利技术属性】
技术研发人员：樊运新，周安德，李耘茏，范丽冰，刘斌，
申请(专利权)人：中车株洲电力机车有限公司，
类型：新型
国别省市：湖南,43