增程式大功率低速非連續運行電動牽引系統技術方案

本申請公開了一種增程式大功率低速非連續運行電動牽引系統。該系統包括：電池組；第一直流/直流變換器，與所述電池組連接，用于對所述電池組的電壓進行變換和穩壓；逆變器，與所述第一直流/直流變換器連接；電機控制器，與所述逆變器連接，用于控制電機的運行狀態；電機，與所述電機控制器連接；傳動系統，與所述電機連接；和充電裝置，分別與所述逆變器和所述電池組連接，用于給所述電池組供電。該系統采用充電裝置，能夠滿足大功率低速非連續運行狀態的要求，該系統采用電池組和充電裝置配合的模式，既能夠為系統提供連續的穩定的電源，實現燃料供給的長距離供電，并且降低了對電網瞬時功率的需求，從而提高了安全性。

Electric Traction System with Increased Program, High Power and Low Speed and Discontinuous Operation

This application discloses an electric traction system with high power, low speed and discontinuous operation. The system includes: a battery pack; a first DC/DC converter connected with the battery pack for voltage conversion and voltage stabilization; an inverter connected with the first DC/DC converter; a motor controller connected with the inverter for controlling the operation state of the motor; a motor, a drive system, and a motor controller. The motor connection and charging device are respectively connected with the inverter and the battery pack for supplying power to the battery pack. The system adopts charging device, which can meet the requirements of high-power, low-speed and discontinuous operation. The system adopts the mode of battery pack and charging device, which can not only provide continuous and stable power supply for the system, realize long-distance power supply for fuel supply, but also reduce the demand for instantaneous power of power grid, thus improving the security.

【技術實現步驟摘要】
增程式大功率低速非連續運行電動牽引系統
本申請涉及電力牽引領域，特別是涉及一種增程式大功率低速非連續運行電動牽引系統。
技術介紹
在現代社會中，電能是現代社會最主要的能源之一。電力的普遍應用和電動機的發展，為人類工業化進程提供了助推劑。電力牽引是以電能為動力驅動電動機運行的一種牽引動力形式，是當今三種牽引動力形式(蒸汽機、內燃機、電力)之一。在常規牽引功率需求的領域，蒸汽機、內燃機和電力都有著十分廣泛的應用。在大功率電力牽引方面，目前國內外絕大部分用于電力機車，在鐵路線上使用，采用不間斷架線式電力電源做動力，具有速度高、續航里程遠、負載大、連續運行等特點。目前，鐵路用電力機車技術已經很成熟。然而，針對大功率、低速、非連續運行的工況環境下，電力牽引系統是個空白。電網供電的電力牽引模式，從純牽引的角度是最簡便的，初期相關設備的投資低、使用方便。但是，電網供電的電力牽引模式也存在非常顯著的弊端。首先是增加了架線的投入，特別是牽引需求地遠離高壓電網的情況下，電網的建設需要很大的投資，建高壓電網涉及的相關手續繁瑣。其次，在某些情況下存在用電安全風險，比如需要牽引的設備部分或全部浸沒在水里。最后，非連續的、兆瓦級功率負載對電網的穩定性是一個嚴峻的挑戰。總之，電網供電存在靈活性差、安全風險高和電網穩定性受到影響等很難克服的問題。
技術實現思路
本申請的目的在于克服上述問題或者至少部分地解決或緩減解決上述問題。根據本申請的一個方面，提供了一種增程式大功率低速非連續運行電動牽引系統，該系統包括：電池組，用于存儲電能；充電裝置，與所述電池組連接，用于給所述電池組供電；第一直流/直流變換器，與所述充電裝置連接，用于對所述電池組的電壓進行變換和穩壓；逆變器，與所述第一直流/直流變換器連接，用于將直流電壓轉變為交流電壓；電機控制器，與所述逆變器連接，用于控制電機的運行狀態；電機，與所述電機控制器連接；傳動系統，與所述電機連接，用于在電機的驅動下控制負載的運行狀態。該系統采用充電裝置，能夠滿足大功率低速非連續運行狀態的要求，該系統不直接使用燃料發電牽引模式和電力牽引模式，而是采用電池組和充電裝置配合的模式，既能夠提供連續的穩定的電源，也能通過其他供電裝置對本系統的電源進行電力補給，從而能實現長距離供電，燃料發電牽引裝置不必設立在該系統附近，從而降低了噪音和污染；同時，相比電網直接供電，降低了對瞬時功率的需求，也避免了電力牽引裝置直接與系統所應用的環境，例如，水相接觸，從而提高了安全性。可選地，所述充電裝置包括市電充電裝置和/或燃料充電裝置。可選地，所述市電充電裝置包括：配電裝置，分別與所述電池組和所述第一直流/直流變換器連接；充電器，與所述配電裝置和市電網絡連接，用于利用市電給所述電池組充電。本申請的系統采用電網供電作為電力牽引，具有成本低、噪聲小、環保、環境適應性強、能量轉化和利用效率高等優點。利用電網對該系統電池組充電時，充電功率較低，因而對電網無沖擊。白天使用時可以用增程器給電池組充電，也可以用晚上的谷電給電池組充電，這樣能源利用效率更高。可選地，所述市電充電裝置還包括：第二直流/直流變換器，與所述配電裝置連接；輔助蓄電池，與所述第二直流/直流變換器連接，用于通過所述充電器存儲所述市電的電能；中央控制裝置，與所述輔助蓄電池連接，用于控制所述第二直流/直流變換器、所述第一直流/直流變換器、所述電池組、所述電機控制器和所述傳動系統的運行。本系統采用輔助蓄電池能夠對后續的裝置提供電能，防止電力不足時，儀器儀表等器件不能正常指示，從而影響工作人員對系統運行狀況的判斷；采用中央控制裝置能夠對多個裝置進行集中控制，使得各個裝置協調穩定地運行。可選地，所述配電裝置包括主支路和副支路，其中所述主支路用于給所述電機供電，所述副支路用于通過所述輔助蓄電池給儀器儀表供電。可選地，所述燃料充電裝置包括：增程器，用于將燃料提供的能量轉換為電能；增程器控制器，與所述增程器連接，用于控制所述增程器的運行狀態；配電裝置，分別與所述增程器控制器、所述電池組和所述第一直流/直流變換器連接，用于將所述增程器提供的能量傳送到所述電池組。本申請的系統采用增程器和增程器控制器，相對于傳統的大型內燃機(柴油機或燃氣輪機)動力或者電網供電的電力牽引系統，具有成本低、噪聲小、環保、環境適應性強、能量轉化和利用效率高等優點。可選地，所述增程器為燃料電池裝置或者熱機發電裝置。可選地，所述增程器包括：燃料存儲裝置，用于存儲燃料；發電機，與所述燃料存儲裝置連接，用于利用所述燃料進行發電。可選地，所述充電裝置包括：配電裝置，分別與所述電池組和所述第一直流/直流變換器連接；充電器，分別與所述配電裝置和市電網絡連接，用于利用市電給所述電池組充電；第二直流/直流變換器，與所述配電裝置連接；輔助蓄電池，與所述第二直流/直流變換器連接，用于通過所述充電器存儲所述市電的電能；增程器，用于將燃料提供的能量轉換為電能；增程器控制器，分別與所述增程器和所述配電裝置連接，用于控制所述增程器的運行狀態；中央控制裝置，與所述輔助蓄電池連接，用于控制所述第二直流/直流變換器、所述第一直流/直流變換器、所述電池組、所述電機控制器、所述增程器控制器和所述傳動系統的運行。本申請的系統采用燃料和電網兩種方式為電池組供電，能夠實現各種的方式相互補充，從而為系統的穩定運行提供了多重保障。可選地，所述第一直流/直流變換器為雙向變換器，用于通過制動能量回收給所述電池組充電。本申請采用能量回收控制方式加大電機的負荷，并根據傳動系統和不同的負載設定，將負載減速時的部分動能輸出到電池組，供其他狀態時使用；通過這種對電機即時驅動模式，將原來白白浪費掉的制動動能得以部分有效利用。根據下文結合附圖對本申請的具體實施例的詳細描述，本領域技術人員將會更加明了本申請的上述以及其他目的、優點和特征。附圖說明后文將參照附圖以示例性而非限制性的方式詳細描述本申請的一些具體實施例。附圖中相同的附圖標記標示了相同或類似的部件或部分。本領域技術人員應該理解，這些附圖未必是按比例繪制的。附圖中：圖1是根據本申請一個實施例的電動牽引系統的示意性結構圖；圖2是根據本申請另一個實施例的電動牽引系統的示意性結構圖；圖3是根據本申請另一個實施例的電動牽引系統的示意性結構圖；圖4是根據本申請另一個實施例的電動牽引系統的示意性結構圖。具體實施方式根據下文結合附圖對本申請的具體實施例的詳細描述，本領域技術人員將會更加明了本申請的上述以及其他目的、優點和特征。顯然，所描述的實施例是本申請的一部分實施例，而不是全部的實施例。因此，以下對本申請的實施例的詳細描述并非旨在限制要求保護的本申請的范圍，而是僅僅表示本申請的部件實施例。基于本申請中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本申請保護的范圍。需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請中的實施例及實施例中的特征可以相互組合。為了便于理解本技術，首先對電動牽引系統領域以及相關應用領域中的一些術語簡單介紹如下：“增程器”英文Range-extender的中文翻譯。在中文、電動汽車語境下，特別指能增加電動汽車續航里程的燃油發電機。該燃油發電機運行時，給電動汽車的電池組充電本文檔來自技高網...

【技術保護點】
1.一種增程式大功率低速非連續運行電動牽引系統，其特征在于，該系統包括：電池組，用于存儲電能；充電裝置，與所述電池組連接，用于給所述電池組供電；第一直流/直流變換器，與所述充電裝置連接，用于對所述電池組的電壓進行變換和穩壓；逆變器，與所述第一直流/直流變換器連接，用于將直流電壓轉變為交流電壓；電機控制器，與所述逆變器連接，用于控制電機的運行狀態；電機，與所述電機控制器連接；和傳動系統，與所述電機連接，用于在電機的驅動下控制負載的運行狀態。

【技術特征摘要】
1.一種增程式大功率低速非連續運行電動牽引系統，其特征在于，該系統包括：電池組，用于存儲電能；充電裝置，與所述電池組連接，用于給所述電池組供電；第一直流/直流變換器，與所述充電裝置連接，用于對所述電池組的電壓進行變換和穩壓；逆變器，與所述第一直流/直流變換器連接，用于將直流電壓轉變為交流電壓；電機控制器，與所述逆變器連接，用于控制電機的運行狀態；電機，與所述電機控制器連接；和傳動系統，與所述電機連接，用于在電機的驅動下控制負載的運行狀態。2.根據權利要求1所述的系統，其特征在于，所述充電裝置包括市電充電裝置和/或燃料充電裝置。3.根據權利要求2所述的系統，其特征在于，所述市電充電裝置包括：配電裝置，分別與所述電池組和所述第一直流/直流變換器連接；和充電器，與所述配電裝置和市電網絡連接，用于利用市電給所述電池組充電。4.根據權利要求3所述的系統，其特征在于，所述市電充電裝置還包括：第二直流/直流變換器，與所述配電裝置連接；輔助蓄電池，與所述第二直流/直流變換器連接，用于通過所述充電器存儲所述市電的電能；和中央控制裝置，與所述輔助蓄電池連接，用于控制所述第二直流/直流變換器、所述第一直流/直流變換器、所述電池組、所述電機控制器和所述傳動系統的運行。5.根據權利要求4所述的系統，其特征在于，所述配電裝置包括主支路和副支路，其中所述主支路用于給所述電機供電，所述副支路用于通過所述輔助蓄電池給儀器儀表供電。6.根據權利要求...

【專利技術屬性】
技術研發人員：趙樂，
申請(專利權)人：趙樂，
類型：新型
國別省市：北京,11