一种铁路工程机械混合动力源控制方法技术

本发明专利技术公开了一种铁路工程机械混合动力源控制方法，混合动力源包括主动力源和辅助动力源，主动力源为接触网动力源，混合动力源系统优先选择主动力源供电，来自于主动力源或辅助动力源的电能经变流器变换与处理后为整车用电设备供电。当与接触网的电连接导通且接触网持续供电时，通过接触网动力源为整车用电设备供电。当与接触网的电连接断开或接触网不能持续供电时，通过辅助动力源为整车用电设备供电。当需要在两种动力源之间进行切换时，主动力源和辅助动力源在切换过程中同时为整车用电设备供电，被替换的动力源在切换结束后退出供电。本发明专利技术能够解决现有铁路工程机械内燃液力动力方式维护复杂、存在液压油泄漏可能、环境污染严重的技术问题。

A hybrid power source control method for railway engineering machinery

The invention discloses a hybrid power control method of railway engineering machinery, hybrid power source including the main power source and auxiliary power source, the main power source for catenary power source, mixed power system preferred source power supply from the main power source or auxiliary power source power converter by transformation and processing for vehicle power electrical equipment. When the electric connection is connected with the contact network and the contact network continues to supply power, the power source of the catenary is supplied to the electric equipment for the whole vehicle. When the electric connection with the contact network is disconnected or the contact network can not supply the power supply, the auxiliary power source is supplied to the electric equipment for the whole vehicle. When switching between the two power sources is needed, the active power source and the auxiliary power source supply power for the vehicle power supply equipment during the handover process, and the replaced power source withdraws from the power supply after the switch is over. The invention can solve the technical problems existing in the existing railway engineering machinery internal combustion hydraulic dynamic mode, such as complex maintenance, leakage of hydraulic oil and serious environmental pollution.

【技术实现步骤摘要】
一种铁路工程机械混合动力源控制方法
本专利技术涉及铁路工程机械
，尤其是涉及一种应用于铁路工程机械的混合动力源控制方法。
技术介绍
目前，我国铁路工程机械基本是以内燃机为动力，传动方式为液压传动，长期实践证明内燃液力(液压)传动方式运行稳定可靠，能满足铁路工程机械的牵引需求。但是，随着环保标准的日益严格、节能减排要求的提高、大功率和高速度要求及清洁动力源的发展，该方式显现出维护复杂、环境污染和噪声污染严重、效率低、驱动能力有限等局限性。而随着铁路电气化率逐年上升，电力电传动在铁路运营车辆的广泛应用等条件为铁路工程机械使用电力驱动方式提供了思路。但由于铁路工程机械主要是以低速作业为主，如果只采用电力驱动，车辆进入分相区、非电气化铁路或者接触网停电时无法使用。因此，目前的铁路工程机械液力(液压)传动方式存在以下不足：(1)维护检修工作量大：目前的铁路工程机械存在大量的液压器件，而液压器件老化后存在液压油泄漏问题，检修环境差、强度高，耗费了大量人力物力；(2)环境污染严重：目前的铁路工程机械采用内燃机作为动力，并采用液压传动方式，内燃机存在有毒有害气体排放多，严重危害作业人员健康和污染环境的缺陷；(3)应用范围有限：目前的铁路工程机械采用内燃机作为动力，并采用液压传动方式，无法在长隧道中连续施工作业，且在高原地区内燃机的功率下降严重。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种铁路工程机械混合动力源控制方法，以解决现有铁路工程机械内燃液力动力方式维护复杂、存在液压油泄漏可能、环境污染严重的技术问题。为了实现上述专利技术目的，本专利技术具体提供了一种铁路工程机械混合动力源控制方法的技术实现方案，一种铁路工程机械混合动力源控制方法，混合动力源包括主动力源和辅助动力源，主动力源为接触网动力源，所述混合动力源系统优先选择所述主动力源供电，来自于所述主动力源或辅助动力源的电能经变流器进行变换与处理后转换为整车用电设备需要的电能。所述控制方法包括以下步骤：A)当铁路工程机械与接触网的电连接导通，且所述接触网持续供电时，通过所述接触网动力源为所述整车用电设备供电；B)当所述铁路工程机械与所述接触网的电连接断开，或所述接触网不能持续供电时，通过所述辅助动力源为所述整车用电设备供电；C)当需要在两种动力源之间进行切换时，所述主动力源和辅助动力源在切换过程中同时为所述整车用电设备供电；D)在切换结束后，被替换的动力源退出供电。优选的，在所述步骤B)中，当所述铁路工程机械通过非电气化线路或分相区路段，或接触网停电时，使用所述辅助动力源为所述整车用电设备供电。优选的，所述辅助动力源为超级电容动力源或蓄电池组动力源；所述步骤B)进一步包括：当所述铁路工程机械与所述接触网的电连接断开，或所述接触网不能持续供电时，使用所述超级电容动力源或蓄电池组动力源为所述整车用电设备供电；所述步骤C)进一步包括：当需要在两种动力源之间进行切换时，所述接触网动力源，及超级电容动力源或蓄电池组动力源在切换过程中同时为所述整车用电设备供电。优选的，所述接触网动力源包括接触网、受电弓、接地开关、电流互感器、主断路器和变压器，所述接地开关并联于所述主断路器的两端；在所述步骤A)中，来自于所述接触网的交流电依次经所述受电弓、电流互感器、主断路器和变压器后流入所述变流器的输入端。优选的，所述变流器包括依次相连的AC/DC模块、中间直流环节和第一DC/AC模块；在所述步骤A)中，当选择接触网动力源供电时，通过所述受电弓从所述接触网取交流电，交流电经所述变压器降压后，单个牵引绕组的交流电进入所述AC/DC模块中。所述AC/DC模块将牵引绕组输出的交流电进行升压整流后输入至所述中间直流环节，所述中间直流环节为所述第一DC/AC模块供电，再由所述第一DC/AC模块为所述整车用电设备中的牵引电机供电。优选的，所述变流器还包括双向DC/DC模块，将所述辅助动力源与所述双向DC/DC模块的输入端相连，将所述双向DC/DC模块的输出端与所述中间直流环节并联。优选的，所述超级电容动力源包括充电模块和超级电容，将所述充电模块和双向DC/DC模块与所述超级电容的输入端相连。当所述双向DC/DC模块不能输出电能时，由所述充电模块为所述超级电容充电。优选的，所述蓄电池组动力源包括充电机和蓄电池组，将所述充电机和双向DC/DC模块与所述蓄电池组的输入端相连。当所述双向DC/DC模块不能输出电能时，由所述充电机为所述蓄电池组充电。优选的，所述步骤A)进一步包括：当所述铁路工程机械与所述接触网的电连接导通，且所述接触网持续供电时，所述中间直流环节为所述双向DC/DC模块供电，所述双向DC/DC模块对所述辅助动力源进行充电；所述步骤B)进一步包括：当所述铁路工程机械与所述接触网的电连接断开，或所述接触网不能持续供电时，所述辅助动力源输出的电能经所述双向DC/DC模块转换后输出直流电至所述中间直流环节。所述中间直流环节为所述第一DC/AC模块供电，所述第一DC/AC模块再为所述牵引电机供电。优选的，所述变流器还包括第二DC/AC模块，将所述第二DC/AC模块的输入端连接至所述中间直流环节，通过所述第二DC/AC模块的输出端为整车其它用电设备供电。通过实施上述本专利技术提供的铁路工程机械混合动力源控制方法的技术方案，具有如下有益效果：(1)本专利技术通过采用铁路工程机械混合动力电传动控制方式，电传动系统中的许多重要部件都为免维护结构，能够极大地减少故障点，并缩减维护的工作量；(2)本专利技术通过采用铁路工程机械电力加超级电容或电力加蓄电池混合动力控制方式，能够大大减少作业过程中产生的废气排放、提高了工作效率、保证了司机和施工人员的生命健康和安全；(3)本专利技术通过采用铁路工程机械电力加超级电容或电力加蓄电池混合动力控制方式，能够适应大功率和高速度的需求，有效提高了作业效率，能够适应于长隧道施工，及山区、高原等地区的施工；(4)本专利技术能够有效保证作业机构连续作业且无冲击，采用变流器进行电源切换为软切换方式，切换时间短，输出电源断电时间短，外部负载工作基本不受影响，较之常规电源大大缩短了转换时间；同时，采用逆变器电源切换对外部输入电源电压要求不需要保证一致，提高了电源的适应性。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的实施例。图1是本专利技术铁路工程机械混合动力源控制方法中混合动力源安装在铁路工程机械上的结构示意图；图2是本专利技术方法所基于的铁路工程机械混合动力源系统一种具体实施例的电路拓扑结构图；图3是本专利技术方法所基于的铁路工程机械混合动力源系统另一种具体实施例的电路拓扑结构图；图4是本专利技术铁路工程机械混合动力源控制方法一种具体实施例的控制流程图；图中：1-铁路工程机械，10-混合动力源，11-接触网，12-受电弓，13-接地开关，14-充电模块，15-超级电容，TA1-电流互感器，HVB1-主断路器，16-充电机，17-蓄电池组，20-变流器，21-双向DC/DC模块，22-AC/DC模块，23-第本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种铁路工程机械混合动力源控制方法，其特征在于，混合动力源(10)包括主动力源(100)和辅助动力源(200)，主动力源(100)为接触网动力源，所述混合动力源系统优先选择所述主动力源(100)供电，来自于所述主动力源(100)或辅助动力源(200)的电能经变流器(20)进行变换与处理后转换为整车用电设备需要的电能；所述控制方法包括以下步骤：A)当铁路工程机械(1)与接触网(11)的电连接导通，且所述接触网(11)持续供电时，通过所述接触网动力源为所述整车用电设备供电；B)当所述铁路工程机械(1)与所述接触网(11)的电连接断开，或所述接触网(11)不能持续供电时，通过所述辅助动力源(200)为所述整车用电设备供电；C)当需要在两种动力源之间进行切换时，所述主动力源(100)和辅助动力源(200)在切换过程中同时为所述整车用电设备供电；D)在切换结束后，被替换的动力源退出供电。

【技术特征摘要】
1.一种铁路工程机械混合动力源控制方法，其特征在于，混合动力源(10)包括主动力源(100)和辅助动力源(200)，主动力源(100)为接触网动力源，所述混合动力源系统优先选择所述主动力源(100)供电，来自于所述主动力源(100)或辅助动力源(200)的电能经变流器(20)进行变换与处理后转换为整车用电设备需要的电能；所述控制方法包括以下步骤：A)当铁路工程机械(1)与接触网(11)的电连接导通，且所述接触网(11)持续供电时，通过所述接触网动力源为所述整车用电设备供电；B)当所述铁路工程机械(1)与所述接触网(11)的电连接断开，或所述接触网(11)不能持续供电时，通过所述辅助动力源(200)为所述整车用电设备供电；C)当需要在两种动力源之间进行切换时，所述主动力源(100)和辅助动力源(200)在切换过程中同时为所述整车用电设备供电；D)在切换结束后，被替换的动力源退出供电。2.根据权利要求1所述的铁路工程机械混合动力源控制方法，其特征在于：在所述步骤B)中，当所述铁路工程机械(1)通过非电气化线路或分相区路段，或接触网停电时，使用所述辅助动力源(200)为所述整车用电设备供电。3.根据权利要求1或2所述的铁路工程机械混合动力源控制方法，其特征在于，所述辅助动力源(200)为超级电容动力源或蓄电池组动力源；所述步骤B)进一步包括：当所述铁路工程机械(1)与所述接触网(11)的电连接断开，或所述接触网(11)不能持续供电时，使用所述超级电容动力源或蓄电池组动力源为所述整车用电设备供电；所述步骤C)进一步包括：当需要在两种动力源之间进行切换时，所述接触网动力源，及超级电容动力源或蓄电池组动力源在切换过程中同时为所述整车用电设备供电。4.根据权利要求3所述的铁路工程机械混合动力源控制方法，其特征在于：所述接触网动力源包括接触网(11)、受电弓(12)、接地开关(13)、电流互感器(TA1)、主断路器(HVB1)和变压器(TM)，所述接地开关(13)并联于所述主断路器(HVB1)的两端；在所述步骤A)中，来自于所述接触网(11)的交流电依次经所述受电弓(12)、电流互感器(TA1)、主断路器(HVB1)和变压器(TM)后流入所述变流器(20)的输入端。5.根据权利要求4所述的铁路工程机械混合动力源控制方法，其特征在于：所述变流器(20)包括依次相连的AC/DC模块(22)、中间直流环节(24)和第一DC/AC模块(23)；在所述步骤A)中，当选择接触网动力源供电时，通过所述受电弓(12)从所述接触网(11)取...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘洁，陈平松，王建宏，卓海军，杨格，李玮斌，肖晓芳，肖小山，祝长春，王东星，刘三帅，
申请(专利权)人：株洲时代电子技术有限公司，中国铁路总公司，
类型：发明
国别省市：湖南,43