[发明专利]一种采用超级电容或超级电容和储能电池为动力电源的空铁电源系统

说明书

技术领域

本发明涉及空铁电源系统，特别是一种采用超级电容或超级电容和储能电池为动力电源的空铁电源系统。

背景技术

国外现有空铁是通过侧滑接触网，将网电传输给空铁，作为空铁的动力电源；国内某公司以储能电池作为车载动力电源，储能充足时可满足全程行驶，故障时利用车载发电机给电池补电，解决应急需要，该储能电池车在轨道梁内与空铁同步行驶。

发明内容

本发明目的：提出一种采用超级电容或超级电容和储能电池为动力电源的空铁电源系统，该系统靠站时快速充电，补充车载动力电源的电量。

本发明的具体实现：电源系统包括站用充电电源1和车载动力电源CZE(虚线框内)两部分；车载动力电源采用超级电容或超级电容和储能电池作为储能器件；站用充电电源是由网电供电的大功率充电装置；站用充电电源和车载动力电源之间采用侧滑接触充电或无线充电方式传输电能，充电过程为空铁减速靠站、停站和离站加速的三个时间段内完成。

本发明中：站用充电电源1主要由整流电路9和变换电路10组成，整流电路采用二极管整流或SPWM整流，整流输出送变换电路，变换电路功率电路为DC/DC直流转换或基于DC/DC的谐振式发射电路，变换电路的输出端接侧滑接触网的送电侧或无线充电的发射侧线圈。

本发明中：车载动力电源由储能电池2、电机驱动3、电机4、回收逆变5、超级电容6、传输逆变7和中央处理器8组成；行驶中储能电池2向电机驱动3供电，电机驱动3驱动电机4；刹车时电机4回馈能量给回收逆变5，送给超级电容6；空铁进入停靠站的充电区域时，空铁的受电侧与送电侧滑动接触连接，站用充电电源1向超级电容6和储能电池2充电，空铁拟离开停靠站启动加速时，储能电池2向电机驱动3供电，电机驱动3驱动电机4；驶出停靠站的充电区域时，超级电容6和储能电池2停止充电；当超级电容6的电压高于放电终止电压，超级电容6经传输逆变7将电能传输给储能电池2；中央处理器8控制车载动力电源整体工作流程。

本发明中：无线充电的感应侧的感应输出给变换电路11，变换电路输出满足车载动力电源充电的电压和电流，12为保护电路。

本发明中：滑动接触充电或无线充电装置，安装在封闭式轨道梁内，侧滑接触网的送电侧或无线充电的发射侧19安装在轨道梁内侧的左侧和右侧边；其侧滑接触网的受电侧或无线充电的感应侧14安装在空铁转向架的左侧和右侧，与安装在轨道梁内侧的侧滑接触网的送电侧或无线充电的发射侧相对应的位置。

发明优点

本发明的电源系统在停靠站的过程对车载动力电源快速充电，不需架设全程接触网和减少储能电池和超级电容的容量等明显优点，对降低空铁造价和运行成本，减少维护工作量等都有实际意义。

附图说明

图1是空铁电源系统的原理框图

图2是空铁电源系统的充电时间示意图

图3是空铁电源系统的站用充电电源原理框图

图4是接触网充电方式的站用充电电源原理图

图5是无线充电方式的站用充电电源原理图

图6是空轨车厢的垂直横截面示意图

图7是沿轨道梁方向的垂直截面示意图

图8是多点接触网示意图

图9是无线充电感应侧原理框图

图10是无线充电发射侧感应侧线圈线阵示意图

在图1-8中：1为车载动力电源、2为储能电池、3为电机驱动、4为电机、5为回收逆变、6为超级电容、7传输逆变、8为中央处理器、9为整流电路、10为变换电路、11为无线变换电路、12为保护电路、14为受电端、16为受电端支架、17为转向架、18为空铁车厢、19为送电侧长条电极、23为电极绝缘衬板、24为无线充电感应线圈线阵、29为发射侧线圈线阵。

具体实施例

附图非限制性地公开了本发明的基本结构和原理，图1-图9给出具体实施原理要点和结构描述，下面结合图例做进一步说明。

图2示意停靠站充电时间过程，受电侧安装在空铁的两个转向架之间的长度方向，其长度小于或等于两个转向架的间距，这样形成与送电侧的多点接触，同时离站延长一个受电侧的接触时间Δt4；Δt1为减速进站充电时间段，Δt2为停站静止充电段，Δt3+Δt4为车辆加速离开的充电时间段。

图4和图5为站用充电电源，其整流电路9都采用SPWM整流；图4的变换电路基于DC/DC直流变换，其输出SOUR连接接触网送电侧；图5的变换电路基于DC/DC的与负载侧谐振电路，其输出SEND接无线充电的发射侧线圈。