定速发电机组的混合动力机车主电路拓扑结构及供电方法技术

本发明专利技术公开了一种定速发电机组的混合动力机车主电路拓扑结构及供电方法，属于新能源调车机车的技术领域，包括负载，还包括动力电池组、柴油发电机组和地面电源，所述负载包括辅助系统、牵引电机以及蓄电池，所述动力电池组连接有中间直流回路，中间直流回路包括预充电电路、牵引变流器和蓄电池充电机，预充电电路的另一端分别与牵引变流器和蓄电池充电机连接且两者分别连接至所述牵引电机和蓄电池；还包括四象限整流模块，所述四象限整流模块的一端连接至中间直流回路，另一端连接至柴油发电机组、地面电源和所述辅助系统，以达到满足机车动力电池和柴油发电机组混合控制的需要的目的。

【技术实现步骤摘要】
定速发电机组的混合动力机车主电路拓扑结构及供电方法
本专利技术属于新能源调车机车的
，具体而言，涉及一种定速发电机组的混合动力机车主电路拓扑结构及供电方法。
技术介绍
调车机车是调车工作的基本动力，在技术上要求与一般牵引列车的本务机车有所不同。由于需要在短距离内起动牵引或推送车组，故不需要较高的构造速度，但需要一定的牵引力，由于需要经常前进或后退，故要求有良好的了望条件，由于主要在站内作业，需要通过较小半径的曲线，故要求机车的固定轴距要小，由于经常需要起、停车。故要求机车操纵灵活，制动性能良好，由于经常在夜间作业，头尾灯照明要求亮度好；此外，还要求便利调车人员安全上下车等等。现有的调车机车基本都是基于柴油机的电传动或液力传动调车机车，机车噪音大、能耗高，检修维护困难，电传动调车机车电路拓扑复杂。部分新能源混合动力调车机车基于专用柴油机及主发电机，成本高，匹配困难，结构复杂。
技术实现思路
鉴于此，为了解决现有技术存在的上述问题，本专利技术的目的在于提供一种定速发电机组的混合动力机车主电路拓扑结构及供电方法以达到满足机车动力电池和柴油发电机组混合控制的需要的目的。本专利技术所采用的技术方案为：一种定速发电机组的混合动力机车主电路拓扑结构，包括负载，还包括动力电池组、柴油发电机组和地面电源，所述负载包括辅助系统、牵引电机以及蓄电池，所述动力电池组连接有中间直流回路，中间直流回路包括预充电电路、牵引变流器和蓄电池充电机，预充电电路的另一端分别与牵引变流器和蓄电池充电机连接且两者分别连接至所述牵引电机和蓄电池；还包括四象限整流模块，所述四象限整流模块的一端连接至中间直流回路，另一端连接至柴油发电机组、地面电源和所述辅助系统。进一步地，所述负载由动力电池组、柴油发电机组或地面电源单独供电，或由动力电池组和柴油发电机组混合供电，以切换不同的工作模式，进而实现不同的功能。进一步地，所述四象限整流模块包括四象限整流器和与其连接的LCL滤波电路，所述四象限整流器与预充电电路连接，LCL滤波电路分别连接至柴油发电机组和地面电源，四象限整流器的功能强大，能够满足不同供电电源的功能需求。进一步地，所述蓄电池为110V蓄电池，且110V蓄电池连接有110V直流电供电接口，以作为外部的110V直流供电。进一步地，所述动力电池组包括至少两组动力电池，各组动力电池呈并联连接，以通过多组动力电池提供充足的直流电源。进一步地，所述柴油发电机组输出AC380V/50Hz的交流电源，供牵引用电或者辅助系统用电。进一步地，所述辅助系统包括至少一个牵引电机通风机和空调/生活用电端口，以满足机车的辅助功能实现。在本专利技术中还提供了一种定速发电机组的混合动力机车主电路拓扑结构的供电方法，该方法应用于上述提供的定速发电机组的混合动力机车主电路拓扑结构，该方法包括：由动力电池组单独供电，在牵引时，向中间直流回路供电，和/或经过四象限整流模块向辅助系统供电；回馈制动时，由中间直流回路向动力电池组充电，和/或经过四象限整流模块向辅助系统供电；由柴油发电机组单独供电，由柴油发电机组向辅助系统供电，和/或经过四象限整流模块向中间直流回路供电且禁止回馈制动；由动力电池组和柴油发电机组混合供电，通过四象限整流模块工作于PWM整流模式，由柴油发电机组合动力电池组进行混合供电；由地面电源单独供电，由地面电源向辅助系统供电，和/或经过四象限整流模块整流后向动力电池组充电。进一步地，由动力电池组和柴油发电机组作为混合供电时，若机车为低手柄位时，动力电池组优先供电，直至动力电池组的SOC低于30％时，启动柴油发电机组，由柴油发电机组经过四象限整流模块后向中间直流回路供电和向动力电池组充电，直至动力电池组的SOC高于95％时，停止柴油发电机组；若机车为高手柄位时，由柴油发电机组经过四象限整流模块后结合动力电池组对中间直流回路混合供电。本专利技术的有益效果为：1.采用本专利技术所提供的定速发电机组的混合动力机车主电路拓扑结构及供电方法，利用四象限整流模块的功能多样性，简化主电路拓扑结构，减少一个辅助变频器，配置更简单，四象限整流模块能实现升压整流和逆变两种功能，满足机车动力电池和柴油发电机组混合控制的需要，同时能够作为变频器向辅助系统提供交流电，亦可起到充电机的作用，向动力电池组充电，整体电路结构简单且功能完善。附图说明图1是本专利技术所提供的定速发电机组的混合动力机车主电路拓扑结构的整体结构示意图。具体实施方式下面详细描述本申请的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的模块或具有相同或类似功能的模块。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。相反，本申请的实施例包括落入所附加权利要求书的精神和内涵范围内的所有变化、修改和等同物。实施例1如图1所示，在本实施例中提供了一种定速发电机组的混合动力机车主电路拓扑结构，机车主电路的主要作用是：将动力电池组的直流电及柴油发电机组的交流电转换后，控制交流异步牵引电机运行、能够为动力电池组充电、实现机车制动能量回馈以及控制牵引通风机工作；同时，向外部提供AC380V/220V交流电、DC110V直流电，具体设计如下：其主要包括辅助系统、牵引电机、蓄电池、动力电池组、柴油发电机组和地面电源，其中，柴油发电机组用以提供AC380V/50Hz交流电源；动力电池组用以提供直流电源，优选的，动力电池组包括两组动力电池，各组动力电池呈并联连接，且均连接至中间直流回路；地面电源用以提供AC380V/50Hz交流电源。而辅助系统包括至少一个牵引电机通风机和空调/生活用电端口，在本实施例中，为两个牵引电机和一个空调/生活用电端口；蓄电池为110V蓄电池，且110V蓄电池连接有110V直流电供电接口，用以向机车外部提供110V直流电；牵引电机为机车的运动提供动力，实现机车的调度。动力电池组连接有中间直流回路，中间直流回路包括预充电电路、牵引变流器和蓄电池充电机，将预充电电路的另一端连接至牵引变流器和蓄电池充电机且牵引变流器和蓄电池充电机分别连接至所述牵引电机和蓄电池；其中，预充电电路的作用在于：在整流、整流回馈模块上有中间回路电容，如果接上功率模块功率模块电容也加在直流母线上，电容充电电流是对数曲线特性，如果不加限制起始电流将非常大，一下就可将电容冲毁。所以在SLM单元投入时时序是：先投入预充电电源(与主电源相连)，给合闸命令，内部预充电接触器投入，电源经预充电阻给电容组充电，电压达到后，投入主电源，切断预充电接触器；预充电电路一般包括两路，一路为主继电器，另一路为阻抗较大的辅继电器和电阻R且辅继电器和电阻R串联，在预充电过程中，先接入辅继电器和电阻R，经预充电阻给电容组充电，电压达到后，投入主继电器所在电路，并切断辅继电器，上述为基本工作原理，而对于预充电电路的使用是现有技术，此处不再赘述。上本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种定速发电机组的混合动力机车主电路拓扑结构，包括负载，其特征在于，还包括动力电池组、柴油发电机组和地面电源，所述负载包括辅助系统、牵引电机以及蓄电池，所述动力电池组连接有中间直流回路，中间直流回路包括预充电电路、牵引变流器和蓄电池充电机，预充电电路的另一端分别与牵引变流器和蓄电池充电机连接且两者分别连接至所述牵引电机和蓄电池；/n还包括四象限整流模块，所述四象限整流模块的一端连接至中间直流回路，另一端连接至柴油发电机组、地面电源和所述辅助系统。/n

【技术特征摘要】
1.一种定速发电机组的混合动力机车主电路拓扑结构，包括负载，其特征在于，还包括动力电池组、柴油发电机组和地面电源，所述负载包括辅助系统、牵引电机以及蓄电池，所述动力电池组连接有中间直流回路，中间直流回路包括预充电电路、牵引变流器和蓄电池充电机，预充电电路的另一端分别与牵引变流器和蓄电池充电机连接且两者分别连接至所述牵引电机和蓄电池；
还包括四象限整流模块，所述四象限整流模块的一端连接至中间直流回路，另一端连接至柴油发电机组、地面电源和所述辅助系统。


2.根据权利要求1所述的定速发电机组的混合动力机车主电路拓扑结构，其特征在于，所述负载由动力电池组、柴油发电机组或地面电源单独供电，或由动力电池组和柴油发电机组混合供电。


3.根据权利要求1所述的定速发电机组的混合动力机车主电路拓扑结构，其特征在于，所述四象限整流模块包括四象限整流器和与其连接的LCL滤波电路，所述四象限整流器与预充电电路连接，LCL滤波电路分别连接至柴油发电机组和地面电源。


4.根据权利要求1所述的定速发电机组的混合动力机车主电路拓扑结构，其特征在于，所述蓄电池为110V蓄电池，且110V蓄电池连接有110V直流电供电接口。


5.根据权利要求1所述的定速发电机组的混合动力机车主电路拓扑结构，其特征在于，所述动力电池组包括至少两组动力电池，各组动力电池呈并联连接。


6.根据权利要求1所述的定速发电机组的混合动力机车主电路拓扑结构，其特征在于，所述柴油发电机组输出AC380V/5...

【专利技术属性】
技术研发人员：李茹华，邓伯勇，陈焕章，王永，杨德萍，冯坷欣，马晓媛，杨波，
申请(专利权)人：中车资阳机车有限公司，
类型：发明
国别省市：四川;51