一种多功能应急电源系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种多功能应急电源系统，在车辆制动时，车辆制动反馈至直流电网的制动能量同样通过双向DCDC变换电路为储能元件充电，避免了制动能量的浪费，达到节能环保的目的；当直流电网失电时，双向DCDC变换电路处于BOOST模式，储能元件以及燃料电池装置的电能通过双向DCDC变换电路传输至直流电网，为车辆牵引提供电能，保证了车辆的正常运行；储能元件一般为蓄电池或超级电容，其质量大，大功率放电，而燃料电池装置功率密度大，质量小，将储能元件与燃料电池装置配合使用既可以利用储能元件的大倍率放电，又可以利用燃料电池装置的长时间续航，降低了储能装置的总质量，保证了在直流电网失电时对车辆的正常牵引。保证了在直流电网失电时对车辆的正常牵引。保证了在直流电网失电时对车辆的正常牵引。

【技术实现步骤摘要】
一种多功能应急电源系统


[0001]本技术属于电能储能
，尤其涉及一种多功能应急电源系统。

技术介绍

[0002]城市轨道交通车辆以电能为动力能源，虽然在供电方面采取了多种安全措施，但仍不可避免地因供电系统故障、弓网故障、自然灾害、人为事故等原因引起城轨车辆供电短时中断或长时间瘫痪。这将造成整条线路的停运，导致区间疏散。特别是对于隧道运行的线路，易引起恐慌，诱发次生灾害。若列车能通过车载电池实现应急自牵引，将迫停于区间的列车自行牵引至就近车站，将能有效解决因列车不能有效受电引起的应急处置问题，提高处置效率，避免乘客恐慌、无序疏散等引起的踩踏事故，确保乘客安全。
[0003]另一方面，传统的城市轨道交通供电采用单向不可控整流器，车辆通过接触网/接触轨受电。牵引时车辆从牵引网吸收电能；电制动时向牵引网反馈电能，当附近有车辆在牵引工况用电时，反馈能量可被牵引车辆吸收利用。这种工况在客流量较大、发车密度较高时能实现较高的能量利用率；但当客流量较少，发车密度较低时，由于没有车辆吸收再生的能量，牵引网电压将会迅速升高，当网压上升超过阈值时，再生制动将转为电阻制动，使得多余的能量通过热能的形式消耗掉，造成大量的能源浪费。

技术实现思路

[0004]针对现有技术的不足，本技术提供一种多功能应急电源系统。
[0005]本技术是通过如下的技术方案来解决上述技术问题的：一种多功能应急电源系统，包括：双向DCDC变换电路、储能元件以及燃料电池装置；所述双向DCDC变换电路的输入端与直流电网连接，双向DCDC变换电路的输出端与所述储能元件连接，所述燃料电池装置并联在所述储能元件与逆变装置之间。
[0006]本技术的多功能应急电源系统，当直流电网正常供电时，双向DCDC变换电路处于BUCK模式，通过双向DCDC变换电路为储能元件充电，在车辆制动时，车辆制动反馈至直流电网的制动能量同样通过双向DCDC变换电路为储能元件充电，避免了制动能量的浪费，达到节能环保的目的；当直流电网失电时，双向DCDC变换电路处于BOOST模式，储能元件以及燃料电池装置通过双向DCDC变换电路向直流电网放电，为车辆牵引提供电能，保证了车辆的正常运行；储能元件一般为蓄电池或超级电容，其质量大，大功率放电，而燃料电池装置功率密度大，质量小，将储能元件与燃料电池装置配合使用既可以利用储能元件的大倍率放电，又可以利用燃料电池装置的长时间续航，降低了储能装置（包括储能元件和燃料电池装置）的总质量，保证了在直流电网失电时对车辆的正常牵引。
[0007]进一步地，所述双向DCDC变换电路包括第一电容、第一开关管和第二开关管串联组成的第一半桥拓扑、第三开关管和第四开关管串联组成的第二半桥拓扑、第一电感、第二电感、第三电感以及第二电容；
[0008]所述第一电容、第一半桥拓扑以及第二半桥拓扑依次并联，所述第一开关管和第
二开关管之间的节点与第一电感的一端连接，所述第三开关管和第四开关管之间的节点与第二电感的一端连接；所述第一电感的另一端、第二电感的另一端均与第三电感的一端连接，所述第三电感的另一端与第二电容连接；所述第一电容与直流电网连接，所述第二电容与储能元件并联。
[0009]进一步地，所述储能元件为蓄电池组或超级电容组。
[0010]进一步地，所述燃料电池装置包括燃料电池组、电解液箱、进液泵以及冷却系统；所述电解液箱的出口与进液泵的入口相连通，进液泵的出口与燃料电池组的进液口相连通，燃料电池组的出液口与电解液箱的入口相连通；
[0011]所述冷却系统包括冷却泵和水冷装置，所述冷却泵的入口与电解液箱相连通，冷却泵的出口与所述水冷装置的入口相连通，水冷装置的出口与所述电解液箱相连通；
[0012]所述进液泵、冷却泵以及水冷装置分别与燃料电池控制装置电连接。
[0013]该燃料电池装置功率密度高，通过进液泵可以调节电解液的流速，从而调节燃料电池装置的输出功率。
[0014]进一步地，在所述电解液箱内设有与所述燃料电池控制装置电连接的温度传感器，在所述冷却装置内设有与所述燃料电池控制装置电连接的散热风机。
[0015]通过温度传感器检测电解液箱内的温度，从而调节散热风机的转速以及冷却泵的流量，使电解液箱内的电解液温度达到要求。
[0016]进一步地，所述燃料电池组是由多个电池单体堆叠组成的单体电池组。
[0017]有益效果
[0018]与现有技术相比，本专利技术所提供的一种多功能应急电源系统，当直流电网正常供电时，双向DCDC变换电路处于BUCK模式，通过双向DCDC变换电路为储能元件充电，在车辆制动时，车辆制动反馈至直流电网的制动能量同样通过双向DCDC变换电路为储能元件充电，避免了制动能量的浪费，达到节能环保的目的；当直流电网失电时，双向DCDC变换电路处于BOOST模式，储能元件以及燃料电池装置的电能通过双向DCDC变换电路传输至直流电网，为车辆牵引提供电能，保证了车辆的正常运行；储能元件一般为蓄电池或超级电容，其质量大，大功率放电，而燃料电池装置功率密度大，质量小，将储能元件与燃料电池装置配合使用既可以利用储能元件的大倍率放电，又可以利用燃料电池装置的长时间续航，降低了储能装置的总质量，保证了在直流电网失电时对车辆的正常牵引。
附图说明
[0019]为了更清楚地说明本技术的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一个实施例，对于本领域普通技术人员来说，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附图。
[0020]图1是本技术实施例中一种多功能应急电源系统的电路原理图；
[0021]图2是本技术实施例中燃料电池装置的结构示意图；
[0022]其中，1-直流电网，2-双向DCDC变换电路，3-储能元件，4-燃料电池装置，41-燃料电池组，42-电解液箱，43-进液泵，44-冷却泵，45-水冷装置，451-散热风机。
具体实施方式
[0023]下面结合本技术实施例中的附图，对本技术中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
[0024]如图1所示，本技术所提供的一种多功能应急电源系统，包括双向DCDC变换电路2、储能元件3以及燃料电池装置4；双向DCDC变换电路2的输入端与直流电网1连接，双向DCDC变换电路2的输出端与储能元件3连接，燃料电池装置4并联在储能元件3与逆变装置之间。
[0025]双向DCDC变换电路包括第一电容C1、第一开关管T1和第二开关管T2串联组成的第一半桥拓扑、第三开关管T3和第四开关管T4串联组成的第二半桥拓扑、第一电感L1、第二电感L2、第三电感L3以及第二电容C2；第一电本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多功能应急电源系统，其特征在于，包括：双向DCDC变换电路、储能元件以及燃料电池装置；所述双向DCDC变换电路的输入端与直流电网连接，双向DCDC变换电路的输出端与所述储能元件连接，所述燃料电池装置并联在所述储能元件与逆变装置之间。2.如权利要求1所述的一种多功能应急电源系统，其特征在于：所述双向DCDC变换电路包括第一电容、第一开关管和第二开关管串联组成的第一半桥拓扑、第三开关管和第四开关管串联组成的第二半桥拓扑、第一电感、第二电感、第三电感以及第二电容；所述第一电容、第一半桥拓扑以及第二半桥拓扑依次并联，所述第一开关管和第二开关管之间的节点与第一电感的一端连接，所述第三开关管和第四开关管之间的节点与第二电感的一端连接；所述第一电感的另一端、第二电感的另一端均与第三电感的一端连接，所述第三电感的另一端与第二电容连接；所述第一电容与直流电网连接，所述第二电容与储能元件并联。3.如权利要求1或2所述的一种...

【专利技术属性】
技术研发人员：马齐林，曾建强，徐阳群，蓝博，吴京平，
申请(专利权)人：北京北交思远科技发展有限公司，
类型：新型
国别省市：