储能式牵引系统技术方案

本申请提供了一种储能式牵引系统，包括：柜体，和位于所述柜体内的超级电容、高压电器箱、牵引逆变器、牵引控制系统和充电机；所述牵引控制系统包括传动控制单元和储能管理模块；所述超级电容通过所述高压电器箱与所述牵引逆变器的输入端相连接；所述牵引逆变器的输出端连接牵引电机；所述传动控制单元位于所述牵引逆变器内部，控制所述牵引逆变器；所述储能管理模块位于所述高压电器箱内部；所述储能管理模块通过第一隔离开关与所述超级电容相连接；所述储能管理模块控制所述超级电容和所述充电机。提高了能源利用率，牵引系统的可靠性，降低了故障率，保证了车辆的正常运营。

【技术实现步骤摘要】
储能式牵引系统
本申请涉及牵引系统领域，特别涉及一种储能式牵引系统。
技术介绍
随着技术的发展，人们对牵引控制系统的要求越来越高。传统的地铁车辆采用单向不可控整流器的直流供电网，通过接触网/接触轨受电。当接触网发生故障时，会造成整个线路的交通瘫痪，影响交通秩序。牵引时车辆从牵引网吸收电能；制动时，向牵引网反馈电能，当客流量较少，发车密度较低时，没有车辆吸收再生的能量，能量利用率较低，此时，牵引网电压会迅速上升，如果电网故障，将造成大面积的停运，社会影响较大。因此，如何提高能源利用率，并且提高牵引控制系统的可靠性，降低故障率，保证车辆的正常运营是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。
技术实现思路
本申请所要解决的技术问题是提供一种储能式牵引系统，解决了现有技术中能源利用率较低，且当电网故障时，造成大面积停电，影响交通秩序，导致车辆不能正常运营的问题。其具体方案如下：一种储能式牵引系统，包括：柜体，和位于所述柜体内的超级电容、高压电器箱、牵引逆变器、牵引控制系统和充电机；所述牵引控制系统包括传动控制单元和储能管理模块；所述超级电容通过所述高压电器箱与所述牵引逆变器的输入端相连接；所述牵引逆变器的输出端连接牵引电机；所述传动控制单元位于所述牵引逆变器内部，控制所述牵引逆变器；所述储能管理模块位于所述高压电器箱内部；所述储能管理模块通过第一隔离开关与所述超级电容相连接；所述储能管理模块控制所述超级电容和所述充电机。上述的系统，优选的，所述高压电器箱还包括：主接触器；所述主接触器位于所述第一隔离开关和所述储能管理模块之间；所述主接触器由所述传动控制单元控制。上述的系统，优选的，还包括：显示屏，所述显示屏位于所述储能管理模块上，显示充电完成的提示信息。上述的系统，优选的，还包括：受流器，所述受流器位于所述显示屏上；所述受流器通过第二隔离开关与所述储能管理模块相连接。上述的系统，优选的，所述牵引电机包括：永磁同步电机或者异步牵引电动机。上述的系统，优选的，所述储能管理模块通过485总线、CAN总线和MVB总线进行通信。上述的系统，优选的，所述牵引控制系统还包括：司机控制器、各指令开关、控制电路、网络控制与诊断系统和显示器；所述司机控制器通过连接线分别与所述控制电路和所述网络控制与诊断系统相连接；所述各指令开关通过连接线分别与所述控制电路和所述网络控制与诊断系统相连接；所述传动控制单元通过连接线分别与所述控制电路和所述储能管理模块相连接；所述网络控制与诊断系统通过MVB接口分别与所述储能管理模块、所述显示器和所述传动控制单元相连接。上述的系统，优选的，所述网络控制与诊断系统包括：数字量输入/输出模块、模拟量输入/输出模块和中央控制单元；所述中央控制单元通过MVB接口分别与所述数字量输入/输出模块和所述模拟量输入/输出模块相连接。本申请提供的一种储能式牵引系统中，利用超级电容储能给车辆供电，超级电容作为唯一的动力能源，跟传动的地铁轻轨相比，无需外部电源供电，车辆无需接触网或接触轨，虽然增加了超级电容和地面充电站的成本，但跟接触网线路相比，成本相对较低，维护也方便。储能式轻轨牵引系统在牵引过程中超级电容放电，制动时系统将车辆的动能转换成电能储存到超级电容中，实现能量再利用，制动能量全部被车载储能电源吸收，无需配置制动电阻；这种系统对电网的依赖性小，只要每个站点的充电站正常，就可以保证车辆能正常运营；储能电源是纯净的直流电源，无需配置改善电源品质的电抗器，减轻了重量；取消了辅助变流器，由超级电容作为电源直接给用电设备供电。提高了能源利用率，牵引系统的可靠性，降低了故障率，保证了车辆的正常运营。附图说明为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，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申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本申请的一种储能式牵引系统的主电路结构示意图；图2是本申请的牵引逆变器的主电路结构示意图；图3是本申请的高压电器箱的主电路示意图；图4是本申请的牵引控制系统结构示意图。具体实施方式下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。参见图1和图2，图1示出了本申请一种储能式牵引系统的主电路结构示意图，图2示出了本申请中牵引逆变器的主电路结构示意图。本申请中的储能式牵引系统包括：柜体，和位于所述柜体内的超级电容101、高压电器箱102、牵引逆变器103、牵引控制系统和充电机104；所述牵引控制系统包括传动控制单元201和储能管理模块105；所述超级电容101通过所述高压电器箱102与所述牵引逆变器103的输入端相连接；所述牵引逆变器103的输出端连接牵引电机106；所述传动控制单元201位于所述牵引逆变器103内部，控制所述牵引逆变器103；所述储能管理模块105位于所述高压电器箱102内部；所述储能管理模块105通过第一隔离开关107与所述超级电容101相连接；所述储能管理模块105控制所述超级电容101和所述充电机104。所述牵引电机106包括：永磁同步电机或者异步牵引电动机，本申请优先选用永磁同步电机，提高电传动的高效率。所述牵引控制系统需根据所述超级电容输出的电能对所述牵引电机进行控制，采用直接转矩的控制方式进行调速。本申请中车辆利用乘客上下车的时间，在站台30秒内快速完成充电，一次充电后能连续行驶2公里，到达下一站台再行充电，周而复始。储能车在牵引工况时依靠自身储能提供动力，制动时可将动能完全转化为电能并吸收储存实现再利用，其控制方式采用轴控方式，可实现车辆动轴独立高粘着驱动控制；采用车站静止受电，可实现轻轨车辆全线无供电网运行。实现无输电损耗，无弓网损耗，改善城市景观与交通安全。本申请提供的一种储能式牵引系统中，利用超级电容储能给车辆供电，超级电容作为唯一的动力能源，跟传动的地铁轻轨相比，无需外部电源供电，车辆无需接触网或接触轨，虽然增加了超级电容和地面充电站的成本，但跟接触网线路相比，成本相对较低，维护也方便。储能式轻轨牵引系统在牵引过程中超级电容放电，制动时系统将车辆的动能转换成电能储存到超级电容中，实现能量再利用，制动能量全部被车载储能电源吸收，无需配置制动电阻；这种系统对电网的依赖性小，只要每个站点的充电站正常，就可以保证车辆能正常运营；储能电源是纯净的直流电源，无需配置改善电源品质的电抗器，减轻了重量；取消了辅助变流器，由超级电容作为电源直接给用电设备供电。提高了能源利用率，牵引系统的可靠性，降低了故障率，保证了车辆的正常运营。本申请中，还包括：显示屏，所述显示屏位于所述储能管理模块105上，显示充电完成的提示信息。所述显示屏上设置有受流器108；所述受流器108通过第二隔离开关109与所述储能管理模块105相连接。本申请中所述储能管理模块105主要有超级电容状态监测、故障诊断、能量显示，充放电管理等功能。当所述超级电容101电压低于500V时，所述储本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种储能式牵引系统，其特征在于，包括：柜体，和位于所述柜体内的超级电容、高压电器箱、牵引逆变器、牵引控制系统和充电机；所述牵引控制系统包括传动控制单元和储能管理模块；所述超级电容通过所述高压电器箱与所述牵引逆变器的输入端相连接；所述牵引逆变器的输出端连接牵引电机；所述传动控制单元位于所述牵引逆变器内部，控制所述牵引逆变器；所述储能管理模块位于所述高压电器箱内部；所述储能管理模块通过第一隔离开关与所述超级电容相连接；所述储能管理模块控制所述超级电容和所述充电机。

【技术特征摘要】
1.一种储能式牵引系统，其特征在于，包括：柜体，和位于所述柜体内的超级电容、高压电器箱、牵引逆变器、牵引控制系统和充电机；所述牵引控制系统包括传动控制单元和储能管理模块；所述超级电容通过所述高压电器箱与所述牵引逆变器的输入端相连接；所述牵引逆变器的输出端连接牵引电机；所述传动控制单元位于所述牵引逆变器内部，控制所述牵引逆变器；所述储能管理模块位于所述高压电器箱内部；所述储能管理模块通过第一隔离开关与所述超级电容相连接；所述储能管理模块控制所述超级电容和所述充电机，所述储能管理模块用于对所述超级电容进行状态监测、故障诊断、能量显示及充放电管理，当所述超级电容的电压低于500V时，所述储能管理模块禁止所述充电机工作，同时，所述牵引控制系统控制所述牵引逆变器停止工作；所述牵引控制系统还包括：司机控制器、各指令开关、控制电路、网络控制与诊断系统和显示器；所述司机控制器通过连接线分别与所述控制电路和所述网络控制与诊断系统相连接；所述各指令开关通过连接线分别与所述控制电路和所述网络控制与诊断系统相连接；所述传动控制单元通过连接线分别与所述控制电路和所述储能管理模块相连接；所述网络控制与诊断系统通过MVB接口分别与所述储能管理模块、所述显示器和所述传动控制单元相连...

【专利技术属性】
技术研发人员：乔显华，陈新溅，陈超录，
申请(专利权)人：株洲南车时代电气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南;43