[发明专利]轨道交通车辆及其混合动力系统的辅助供电装置与方法

说明书

本发明公开了一种轨道交通车辆及其混合动力系统的辅助供电装置与方法，包括辅助逆变器、电压传感器、充电机、三相辅助负载、库用插座、直流负载、控制蓄电池、供电模块、整流器、牵引逆变器和牵引电机；充电机、三相辅助负载通过第四接触器触点与辅助逆变器连接；在供电模块与整流器之间设有第一接触器触点；储能电源通过第二接触器触点并接于整流器与牵引逆变器之间；通过对第一接触器触点、第二接触器触点以及第四接触器触点的开闭控制来实现辅助供电控制，经过混合动力系统不同路径的能量转换，充分吸收制动能量，利用储能电源快充快放的能量转换特性，循环利用能量，使辅助供电达到了高效利用能源的目的。

技术领域

本发明属于车辆辅助供电控制技术领域，尤其涉及一种轨道交通车辆及其混合动力系统的辅助供电装置与方法。

背景技术

在轨道交通行业，辅助供电是机车车辆重要的组成部分，通过辅助逆变器变频变压向辅助负载供电。辅助负载包括三相辅助负载和直流负载，其中三相辅助负载包含空调单元、制动压缩机、牵引设备辅助风机、水泵和油泵等；三相辅助负载起到保证牵引设备正常运行并为列车提供安全和舒适性的作用；直流负载包括车辆控制、照明、乘客信息系统等，控制蓄电池作为车辆的起动电源和车辆控制电源，直流负载为乘客提供友好的乘坐环境和乘坐体验。

传统的电力机车或者内燃机车供电形势单一，带辅助动力的机车是目前发展的新方向。如申请公布号为CN106114531A，名称为一种内燃动车组及其供电系统及牵引控制方法的专利文献，其中公开了传统内燃动力包+超级电容的供电系统及牵引控制方法，解决了单一内燃动力包供电时功率大、体积及重量大、布局不变问题，同时公开了牵引控制方法；另授权公告号为CN110949416B，名称为一种电力机车及其牵引电路的专利文献，通过传统接触网配置2套牵引蓄电池及配套供电回路供电，解决了在无接触网供电模式下，利用蓄电池能量维持列车低功率牵引运行及负载工作。但是，现有轨道交通技术在不同的运行工况和牵引设备的不同状态情况下无法进行快速有效的能量转换及无法对对应的设备进行保护。

发明内容

本发明的目的在于提供一种轨道交通车辆及其混合动力系统的辅助供电装置与方法，以解决在不同的运行工况和牵引设备的不同状态下辅助供电无法进行快速有效的能量转换及无法对对应的设备进行保护的问题。

本发明是通过如下的技术方案来解决上述技术问题的：一种轨道交通车辆混合动力系统的辅助供电装置，包括辅助逆变器、以及依次连接的供电模块、整流器、牵引逆变器和牵引电机；所述辅助逆变器与所述牵引逆变器连接，或所述辅助逆变器集成于所述牵引逆变器内；在所述整流器与所述牵引逆变器之间并接有储能电源；所述辅助供电装置还包括：

电压传感器、充电机、三相辅助负载、库用插座、直流负载以及控制蓄电池；所述充电机、三相辅助负载通过第四接触器触点与所述辅助逆变器连接；所述库用插座与所述辅助逆变器连接；所述直流负载、控制蓄电池分别与所述充电机连接；所述供电模块通过第一接触器触点与所述整流器连接；所述储能电源通过第二接触器触点并接于所述整流器与所述牵引逆变器之间；所述电压传感器并接于所述储能电源两端；第一接触器线圈、第二接触器线圈和第四接触器线圈均由列车控制单元控制。

进一步地，所述辅助供电装置还包括制动机构，所述制动机构通过第三接触器触点与所述牵引逆变器连接；第三接触器线圈由列车控制单元控制。

进一步地，在所述储能电源的输入输出端、所述充电机的输出端均设有熔断器。

进一步地，所述供电模块为内电动力包、接触网或第三轨等。

进一步地，所述储能电源为超级电容、锂电池或钛酸锂电池等。

进一步地，所述制动机构为制动电阻。

本发明还提供一种轨道交通车辆混合动力系统的辅助供电方法，基于如上所述的辅助供电装置，所述辅助供电方法包括：