軌道交通電壓平衡裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及軌道交通領(lǐng)域，尤其涉及軌道交通電壓平衡裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著國內(nèi)外大中城市人口的激增，城市交通擁堵問題日益成為影響經(jīng)濟發(fā)展的絆腳石，軌道交通因有其載客量大、運行平穩(wěn)、準點、不擁堵等優(yōu)點而被越來越多的城市采用。
[0003]目前我國主要采用的是直流電750伏的供電系統(tǒng)對軌道交通進行供電，但絕大多數(shù)的軌道交通供電系統(tǒng)采用不控整流方式，特性偏軟。在軌道交通車輛過多并處于牽引狀態(tài)時，供電系統(tǒng)的母線電壓會被大幅度拉低，當車輛處于制動狀態(tài)時，供電系統(tǒng)母線電壓會被大幅度推高，因此車輛多采用安裝制動電阻的方式抑制母線電壓的升高，這樣就會提高車輛的造價，增加車輛的維護步驟。同時，使用吸能裝置的極少數(shù)軌道線路采用的是地面制動電阻吸收裝置，雖然吸收了地鐵車輛制動時產(chǎn)生的能量，但是這些制動電阻完全將制動能量變成了熱能，沒有真正做到節(jié)能，不利于軌道交通車輛回歸綠色、清潔。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種軌道交通電壓平衡裝置，以解決城市軌道交通綠色節(jié)能等問題。
[0005]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供的軌道交通電壓平衡裝置，包括:
[0006]直流電源變換器，一端與所述供電母線的一極連接，連接端的極性相同；
[0007]儲能單元，一端與所述直流電源變換器連接、另一端與所述供電母線的另一極連接，連接端的極性相同；
[0008]控制單元，分別與所述直流電源變換器及所述儲能單元連接，用于控制所述直流電源變換器及所述儲能單元的工作狀態(tài)，
[0009]其中，所述供電母線的電壓高于預設(shè)范圍時，在所述控制單元的控制下所述直流電源變換器將電壓轉(zhuǎn)換為所述儲能單元的額定電壓，給所述儲能單元充電，將電能儲存在所述儲能單元中；所述供電母線的電壓低于預設(shè)范圍時，在所述控制單元的控制下，所述直流電源變換器將所述儲能單元的電壓轉(zhuǎn)化為預設(shè)范圍內(nèi)的電壓，所述儲能單元對外放電，給所述供電母線供電，維持所述供電母線的電壓平衡。
[0010]優(yōu)選地，還包括第一保護裝置，所述第一保護裝置設(shè)置在所述供電母線上，用于保護所述供電母線。
[0011]優(yōu)選地，還包括第二保護裝置，所述第二保護裝置設(shè)置與所述直流電源變換器串聯(lián)，用于保護所述直流電源變換器及所述儲能單元。
[0012]優(yōu)選地，所述直流電源變換器與所述儲能單元之間為串聯(lián)；
[0013]優(yōu)選地，所述儲能單元為超級電容。
[0014]本發(fā)明提供的軌道交通電壓平衡裝置通過維持供電系統(tǒng)的電壓平衡使得軌道交通車輛回歸綠色、清潔、節(jié)能。
【附圖說明】
[0015]圖1為本發(fā)明實施例的軌道交通電壓平衡裝置的結(jié)構(gòu)圖；
[0016]圖2為本發(fā)明實施例的DC變換器的控制原理圖。
【具體實施方式】
[0017]為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動的前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。
[0018]圖1為本發(fā)明實施例的軌道交通電壓平衡裝置的結(jié)構(gòu)圖，如圖1所示，該軌道交通電壓平衡裝置包括:
[0019]直流電源變換器，該直流電源變換器即為DC變換器1，DC變換器I的一極與軌道地鐵的供電系統(tǒng)3的供電母線極性相同的一端連接，例如與供電母線的正線31連接；
[0020]還包括與所述DC變換器I串聯(lián)的儲能單元，該儲能單元為一超級電容2，該超級電容2的正極與所述DC變換器I的正極連接、超級電容2的負極與所述供電母線的負線32連接；
[0021]還包括控制單元5，該控制單元5分別與所述DC變換器I及所述超級電容2連接，用于控制所述DC變換器I及所述超級電容2的工作狀態(tài)。
[0022]在城市軌道交通營運過程中，當車輛制動時，又會因為負載功率變小而使得供電母線電壓升高。而當多輛車同時牽引時，會因為負載的功率過大而使得供電母線的電壓降低，此時電壓不足以維持軌道交通的正常運行。
[0023]一方面，當車輛制動時，所述供電母線的電壓升高并高于預設(shè)范圍，本實施例中，預設(shè)值電壓范圍為600-900V。即所述供電母線的電壓高于900V，在所述控制單元5的控制下，所述DC變換器I將高電壓轉(zhuǎn)換為超級電容2的額定電壓，并給超級電容2充電，將電能儲存在超級電容2中。
[0024]另一方面，而當多輛車同時牽引時，所述供電母線的電壓低于600V，在所述控制單元5的控制下，所述DC變換器I將超級電容2的電壓升高到600-900V范圍內(nèi)，本實施例中，優(yōu)選升高到750V。此時超級電容2對外放電，給所述供電母線供電，使得所述供電母線的電壓回升到750V，以維持供電母線的電壓平衡，保證軌道電車的正常運行。
[0025]本發(fā)明由于在供電母線之間設(shè)置了直流電源變換器及儲能單元，在供電母線的電壓升高時，將電能儲存在儲能單元中，而在電母線的電壓降低時，儲能單元對外放電，以給供電母線補充電壓，維持供電母線的電壓平衡，從而保證軌道電車的正常運行，避免了因采用制動電阻吸收裝置而產(chǎn)生熱能，進而避免了能量浪費，使得軌道交通車輛回歸綠色、清潔、節(jié)能。
[0026]參照圖1，為了保護供電母線，避免電壓升高時將供電母線燒壞，在所述供電母線上設(shè)置第一保護裝置41。
[0027]參照圖1，為了保護DC變換器I及超級電容2，避免電壓升高時將DC變換器I及超級電容2燒壞，在所述DC變換器I上還串聯(lián)有一第二保護裝置42。
[0028]以下簡要說明DC變換器I的工作過程:
[0029]圖2為DC變換器的控制原理圖，如圖2所示并結(jié)合圖1，直流電源變換器包括DC變換器I及DC變流器11，當DC變換器I檢測到供電母線的電壓高于900V時，控制單元5控制DC變流器11對超級電容2充電，此時DC變流器11采用BUCK方式，即通過控制上橋的占空比，調(diào)節(jié)充到超級電容2上的電壓，使超級電容平穩(wěn)充電。
[0030]當DC變換器I檢測到供電母線的電壓處在600-900V范圍內(nèi)時，DC變流器11停止工作。
[0031]當DC變換器I檢測到供電母線的電壓低于600V時，控制單元5控制DC變流器11對超級電容2放電，此時將超級電容2上的低壓電源變?yōu)?00-900V范圍內(nèi)的牽引電源，采用BOOST方式，即通過控制下橋的占空比，使輸出電壓穩(wěn)定在750V。
[0032]最后應說明的是:以上各實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對其限制；盡管參照前述各實施例對本發(fā)明進行了詳細的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應當理解:其依然可以對前述各實施例所記載的技術(shù)方案進行修改，或者對其中部分或者全部技術(shù)特征進行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實施例技術(shù)方案的范圍。
【主權(quán)項】
1.一種軌道交通電壓平衡裝置，用于控制供電母線的電壓平衡，其特征在于，包括: 直流電源變換器，一端與所述供電母線的一極連接； 儲能單元，一端與所述直流電源變換器連接、另一端與所述供電母線的另一極連接； 控制單元，分別與所述直流電源變換器及所述儲能單元連接，用于控制所述直流電源變換器及所述儲能單元的工作狀態(tài)， 其中，所述供電母線的電壓高于預設(shè)范圍時，在所述控制單元的控制下所述直流電源變換器將電壓轉(zhuǎn)換為所述儲能單元的額定電壓，給所述儲能單元充電，將電能儲存在所述儲能單元中；所述供電母線的電壓低于預設(shè)范圍時，在所述控制單元的控制下，所述直流電源變換器將所述儲能單元的電壓轉(zhuǎn)化為預設(shè)范圍內(nèi)的電壓，所述儲能單元對外放電，給所述供電母線供電，維持所述供電母線的電壓平衡。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的軌道交通電壓平衡裝置，其特征在于，還包括第一保護裝置，所述第一保護裝置設(shè)置在所述供電母線上，用于保護所述供電母線。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的軌道交通電壓平衡裝置，其特征在于，還包括第二保護裝置，所述第二保護裝置設(shè)置與所述直流電源變換器串聯(lián)，用于保護所述直流電源變換器及所述儲能單元。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的軌道交通電壓平衡裝置，其特征在于，所述儲能單元為超級電容。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的軌道交通電壓平衡裝置，其特征在于，所述直流電源變換器與所述儲能單元之間為串聯(lián)。
【專利摘要】本發(fā)明提供一種軌道交通電壓平衡裝置,屬于軌道交通領(lǐng)域。包括直流電源變換器，儲能單元，控制單元，所述供電母線的電壓高于預設(shè)范圍時，在所述控制單元的控制下所述直流電源變換器將高電壓轉(zhuǎn)換為低電壓，并將電能儲存在所述儲能單元中，所述供電母線的電壓低于預設(shè)范圍時，所述直流電源變換器將所述儲能單元的電壓轉(zhuǎn)化為預設(shè)范圍內(nèi)的電壓，并給所述供電母線供電，維持所述供電母線的電壓平衡。本發(fā)明提供的軌道交通電壓平衡裝置通過維持供電系統(tǒng)的電壓平衡使得軌道交通車輛回歸綠色、清潔、節(jié)能。
【IPC分類】H02J7-34
【公開號】CN104682534
【申請?zhí)枴緾N201310636972
【發(fā)明人】任寶兵, 王建平
【申請人】北車大連電力牽引研發(fā)中心有限公司
【公開日】2015年6月3日
【申請日】2013年11月28日