[发明专利]一种混合动力调车机车电传动系统

说明书

本发明涉及调车机车的动力系统，具体为一种混合动力调车机车电传动系统，采用动力电池和柴油发电机组混合动力供电方式，整个变流系统由牵引变流单元、辅助变流单元、动力蓄电池充放电单元组成。柴油机供电时通过一组不控整流为整车牵引辅助供电，牵引逆变采用架控方式每个逆变驱动三台牵引电机，整个系统配备两组牵引逆变器来驱动前后牵引电机。辅助变流单元从中间直流母线取电，通过前级DC‑AC变换形成交流电，然后通过不控整流形成母线电压供后端辅助逆变器进行供电，根据整车辅助负载分配情况，可以将后级辅助逆变模块进行简统化、模块化设计。牵引充电机单元从中间直流母线取电，采用三电平双向BUCK/BOOST电路、电抗器供动力蓄电池充电。

技术领域

本发明涉及调车机车的动力系统，具体为一种混合动力调车机车电传动系统。

背景技术

为响应国家“碳中和”发展战略，以“绿色、节能、降噪”发展需求为导向。纯内燃调车机车升级改造为混合动力调车机车成为一种必然趋势。通过采用混合动力内燃机车能够在现有纯内燃车的基础上大幅度提高燃油经济性并减少排放，同时可以有效减小整车系统噪音，是实现节能减排的重要举措之一。

混合动力调车机车一方面可以通过采用动力蓄电池补充内燃机车柴油发电机组动力的不足，大幅降低柴油机装车功率要求，机车设计可以选择小型柴油机，降低排放；另一方面可以回收牵引电机制动反馈能量，更好地满足机车短周期作业要求，减少柴油机怠速等待时间，机车整车应用经济性增强。而整车牵引、辅助、动力蓄电池充放电装置的小型化、轻量化、模块化实现是混合动力系统的关键环节。

现在的纯内燃调车机车采用柴油机进行发电，通过两个三相不控整流分别为整车前后两架牵引逆变器及辅助系统进行供电。纯内燃调车机车由于采用柴油机为整车提供动力，因此柴油机的设计功率较大，且当整车处于等待作业或单机运行的状态时，由柴油机为整车运行提供能量，此时柴油机不能工作在最佳效率状态，柴油机的效率较低造成能源的浪费。柴油机发电输出采用两组整流器为前后两架牵引进行供电，一方面增加了柴油机输出绕组，同时需要将整车的辅助系统和动力蓄电池充电机也拆分成两部分，增加了整流模块，同时增加了整车电缆、连接器、传感器等相关设备导致整车电气系统复杂。采用两组整流器对前后两架进行供电，将直流母线回路分为两个回路，不利于整车多组动力蓄电池进行统一调配，可能会造成前后两架回路所带的动力蓄电池的电池电量不均衡造成电池充放电故障或影响电池寿命。

发明内容

本发明的目的在于为响应国家“碳中和”号召，提供一种混合动力调车机车电传动系统，用于解决现有纯柴油机调车机车柴油机的设计功率较大，且当整车处于等待作业或单机运行的状态时柴油机效率不高、能源浪费、噪音大等问题。

本发明是采用如下的技术方案实现的：一种混合动力调车机车电传动系统，整车电传动系统采用动力蓄电池和柴油机混合动力供电方式，实现节能、环保的设计需求，柴油机发出的电通过一组不控整流单位为整车进行供电，牵引变流单元、辅助变流单元、动力蓄电池充放电单元共用同一中间直流回路。

上述的一种混合动力调车机车电传动系统，牵引变流单元采用牵引逆变器驱动牵引电机。

上述的一种混合动力调车机车电传动系统，牵引变流单元采用架控方式进行主电路设计，通过采用架控方式可以有效减少牵引逆变模块数量，进而减小整个系统的体积、重量以及成本。

上述的一种混合动力调车机车电传动系统，辅助变流单元从中间直流母线取电，通过前级DC-AC变换形成交流电，然后通过整流形成母线电压供后端辅助逆变器进行供电。

上述的一种混合动力调车机车电传动系统，后级辅助逆变模块采用简统化、模块化设计，有效减少整车备品备件数量和种类。