轨道车辆的再生制动电能吸收装置和轨道车辆制造方法及图纸

本实用新型专利技术提供一种轨道车辆的再生制动电能吸收装置和轨道车辆，该吸收装置包括电压检测单元、第一控制单元、多个升降压变换器和超级电容，其中，第一控制单元与电压检测单元相连；各升降压变换器并联，各升降压变换器并联后的输入端用于与供电电网的输出线路相连，且各升降压变换器的并联后的输出端与超级电容相连。该吸收装置，各升降压变换器输出电压的峰值相互交错，各输出电压相互叠加后的电压的波动幅度小，可为超级电容提供稳定的充电电压，因此，可提高超级电容的使用寿命，并且，由于各升降压变换器中的功率开关管交替导通，可相应减小各功率开关管电流应力和热效应，提高整个装置运行的可靠性。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及电路结构技术，尤其涉及一种轨道车辆的再生制动电能吸收装置和轨道车辆。
技术介绍
目前轨道交通车辆中，为节约能源需要，车辆的制动可采用再生制动的方式，所谓再生制动指将车辆制动时，牵引电机的电动机工况将转变为发电机工况，将车辆制动的机械能转化为电能，并将该电能反馈给供电电网，反馈给供电电网的电能可提供给相邻运行的车辆使用，或通过储能装置进行存储。现有的再生制动电能吸收装置主要包括升降压变换器和超级电容，在车辆制动时，由于将有电能反馈给供电电网，如果此时没有相邻运行的车辆吸收这部分电能，供电电网的电压将升高，此时，控制升降压变换器降压，将供电电网的电压转换为对超级电容的充电电压，为超级电容充电，通过超级电容存储制动产生的电能。现有的这种再生制动装置中通常设置有一台升降压变换器，而升降压变换器为由可控晶闸管、电容、电感和电阻等元件组成的电路，通过控制可控晶闸管的导通或关断实现降压功能，在此过程中，经过升降压变换器变换后的输出电压中并不是平直的，因为超级电容的充电电压会存在较大幅度的波动，因此，影响超级电容的使用寿命。
技术实现思路
本技术第一方面是提供一种轨道车辆的再生制动电能吸收装置，以在车辆再生制动时，减小为超级电容的充电电压的波动幅度，提高超级电容的使用寿命。为实现上述目的，本技术提供了一种再生制动电能吸收装置，包括:用于采集供电电网的输出电压的电压检测单元；用于在判断获知所述输出电压大于第一预设阈值时，生成对各功率开关管的降压控制信号的第一控制单元；和多个升降压变换器；其中，所述第一控制单元与所述电压检测单元相连，且分别与各升降压变换器中的功率开关管相连，所述各降压控制信号频率相同且相互错开第一设定相角；所述各升降压变换器并联，所述各升降压变换器并联后的输入端用于与供电电网的输出线路相连，且所述各升降压变换器的并联后的输出端与一超级电容相连，所述各升降压变换器中各功率开关管分别在接收到所述各降压控制信号时，依次交错导通第一设定角度，以将供电电网的电压转换为对所述超级电容的充电电压。如上所述的轨道车辆的再生制动电能吸收装置，还包括:用于在判断获知所述输出电压小于第二预设阈值时，生成对各功率开关管的升压控制信号的第二控制单元；其中，所述第二控制单元与所述电压检测单元相连，且分别与所述各升降压变换器中功率开关管相连，所述各升压控制信号频率相同，且相互错开第二设定相角；所述各升降压变换器中各功率开关管分别在接收到所述各升压控制信号时，依次交错导通第二设定角度，以将超级电容两端的电压转换供电电网的输出电压。如上所述的轨道车辆的再生制动电能吸收装置，其中，所述各升降压变换器所在的支路中分别串联一电抗器。如上所述的轨道车辆的再生制动电能吸收装置，还包括:用于当流过所述各升降压变换器并联后的输入端的电流大于设定阈值时，断开所述各升降压变换器并联后的输入端与供电电网的输出线路之间的连接线路的断路器；其中，所述断路器联设置于所述各升降压变换器并联后的输入端与供电电网的输出线路之间。本技术第二个方面是提供一种轨道车辆，包括受电弓，所述受电弓用于与供电电网的输出线路接触，所述车辆上设置有本技术提供的再生制动电能吸收装置，所述再生制动电能吸收装置中各升降压变换器并联后的输入端通过所述受电弓与供电电网的输出线路相连。本技术提供的轨道车辆的再生制动电能吸收装置和轨道车辆，该吸收装置中设置有多个升降压变换器，在车辆处于制动状态时，通过第一控制单元控制各升降压变换器中功率开关管相互错开交替导通，各升降压变换器分别将供电电网电压转换为对超级电容的充电电压，为一种交错并联运行的控制方式，各升降压变换器输出电压的峰值相互交错，各输出电压相互叠加后的电压的波动幅度小，可为超级电容提供稳定的充电电压，因此，可提高超级电容的使用寿命，并且，由于各升降压变换器中的功率开关管交替导通，可相应减小各功率开关管电流应力和热效应，提高整个装置运行的可靠性。附图说明图1为本技术实施例所提供的轨道车辆的再生制动电能吸收装置的结构示意图；图2为本技术另一实施例所提供的轨道车辆的再生制动电能吸收装置的结构示意图。具体实施方式轨道车辆的再生制动电能吸收装置是一种应用于轨道车辆上的装置，用于吸收车辆制动时反馈给供电电网的电能。图1为本技术实施例所提供的轨道车辆的再生制动电能吸收装置的结构示意图，如图1所示，该吸收装置包括电压检测单元10、第一控制单元11、多个升降压变换器12和超级电容13。电压检测单元10，用于采集供电电网的输出电压。电压检测单元可采用电压传感器、电压表或其他能够测量电压的硬件电路实现，可将电压检测单元连接至供电电网的输出线路中，电压检测单元会实时采集供电电网的输出电压，电压检测单元可通过无线或有线方式与第一控制单元相连，以将采集的输出电压传送给第一控制单元，例如，可通过轨道交通的通信网络将采集的输出电压传送给第一控制单兀。第一控制单元11，与所述电压检测单元10相连，且分别与各升降压变换器12中的功率开关管相连，用于在判断获知所述输出电压大于第一预设阈值时，生成对各功率开关管的降压控制信号，所述各降压控制信号频率相同且相互错开第一设定相角。当车辆制动时，牵引电机的电动机工况将转变为发电机工况，将车辆制动的机械能转化为电能，并将该电能反馈给供电电网，如果此时没有相邻运行的车辆吸收这部分电能，供电电网的输出电压将在短时间内迅速升高，该第一预设阈值以此时供电电网的输出电压为参考，可以等于或者略小于此时的输出电压。第一控制单元在接收到电压检测单元传送的输出电压后，将该输出电压与第一预设阈值进行比较，当判断出该输出电压大于第一预设阈值时，生成对各功率开关管的降压控制信号。多个升降压变换器12，所述各升降压变换器12并联，所述各升降压变换器12并联后的输入端用于与供电电网的输出线路相连，所述各升降压变换器12的并联后的输出端与一超级电容13相连，所述各升降压变换器12中各功率开关管分别在接收到所述各降压控制信号时，依次交错导通第一设定角度，以将供电电网的电压转换为对所述超级电容13的充电电压。升降压变换器是一种调压装置，可将一种幅值的直流电压变化成另一种幅值的直流电压，通常为由功率开光管、电感、电容和电阻等元件组成的电路，其中，功率开关管可以为绝缘栅双极型晶体管(Insulated Gate Bipolar Transistor,简称IGBT)、门极可关断晶闸管(Gate Turn-Off Thyristor,简称GT0)或者其他类型的功率开关管。通过控制升降压变换器中功率开光管的导通角度，可实现升压或降压功能，其输出电压可以大于输入电压也可以小于输入电压。第一控制单元生成的降压控制信号即为用于驱动各升降压变换器中功率开关管导通或关断的信号，该控制信号通常为一定频率、宽度和幅值的脉冲信号。所谓导通角度是指在一个周期内功率开关管导通时间的电角度，例如，假设降压控制信号为一脉冲信号，该脉冲信号的一个周期为180度，脉冲信号的高电平为50度，低电平为130度，在脉冲信号为高电平时，功率开关管导通，在脉冲信号为低电平时，功率开关管关断，则功率开关管的导通角度为50度。当功率开关管的导通角度在某一范围内时，升本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种轨道车辆的再生制动电能吸收装置，其特征在于，包括：?用于采集供电电网的输出电压的电压检测单元；?用于在判断获知所述输出电压大于第一预设阈值时，生成对各功率开关管的降压控制信号的第一控制单元；和?多个升降压变换器；?其中，?所述第一控制单元与所述电压检测单元相连，且分别与各升降压变换器中的功率开关管相连，所述各降压控制信号频率相同且相互错开第一设定相角；?所述各升降压变换器并联，所述各升降压变换器并联后的输入端用于与供电电网的输出线路相连，且所述各升降压变换器的并联后的输出端与一超级电容相连，所述各升降压变换器中各功率开关管分别在接收到所述各降压控制信号时，依次交错导通第一设定角度，以将供电电网的电压转换为对所述超级电容的充电电压。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：姜磊，牛翰彬，韩旭，于治超，腾奔，
申请(专利权)人：中国北车股份有限公司大连电力牵引研发中心，
类型：实用新型
国别省市：