轨道车辆融合供电系统的制作方法

本技术涉及轨道车辆供电，特别涉及一种轨道车辆融合供电系统。

背景技术：

1、近年来，随着经济的快速增长，城市交通和城际交通中轨道车辆的应用越来越得到重视，其应用比例和数量逐年增加。轨道车辆的供电系统是轨道交通运行的动力源泉，用于电能的供应与传输，为车辆主牵引、车辆的辅助设备，如空调、照明、广播、换气、冷却设备等提高电源。

2、目前的车辆供电系统在经dc1500v(或dc750v)接触网受流后，通过dc-dc隔离变换器降压为dc600v，经过dc-ac逆变器逆变为ac380v的电源，对车辆空调和其他辅助设备进行供电。其中，车辆空调系统中，包括整流装置ac-dc和逆变装置dc-ac。整流装置ac-dc将ac380v电源整流为dc600v整流电源；逆变装置dc-ac，将dc600v直流电源逆变为ac380v交流电源为空调机的压缩机和风机供电。由于组成供电系统的供电单元或装置互相孤立，电能转换环节冗繁，导致转换效率低，体积庞大，布线复杂。而且，交流辅助供电针对定频空调设计，在使用变频空调时出现电容器烧毁、电流谐波大、交流母线电压震荡等适配性问题。

3、因此，需要设计一种可以减少多级电源转换和车辆总的重量的供电系统，降低电能的损耗、提高系统的抗干扰性能。

技术实现思路

1、为了解决现有技术中的上述问题，即为了解决当前轨道交通的车辆供电系统中，因供电系统的供电单元或装置互相孤立，电能转换环节冗繁，导致转换效率低，体积庞大，布线复杂；并且，针对更加节能的变频空调时，出现电容器烧毁、电流谐波大、交流母线电压震荡等适配性问题。本实用新型采用以下技术方案以解决上述技术问题：

2、本申请提供了一种轨道车辆融合供电系统。上述轨道车辆融合供电系统包括：高压直流电源、检修站电源、低压直流母线、低压交流母线和多个配电节点；其中，上述高压直流电源从车辆受电弓取电向各上述配电节点提供高压电源；上述检修站电源设置于车库，在检修断开上述高压直流电源后，接入到各上述配电节点；上述低压直流母线与各上述配电节点和备用电池连接；上述低压交流母线与各上述配电节点和地面检修应急时的低压交流电源连接；上述配电节点布置在各个车厢，为所在的车厢的空调机组和辅助设备提供动力；各上述配电节点包括与上述高压直流电源和空调装置连接的dc-dc隔离降压转换器，上述dc-dc隔离转换器将从上述高压直流电源处受电所得的高压电源降压为第二高压直流电源。

3、进一步地，上述配电节点包括第一配电节点和第二配电节点，上述第一配电节点设置于头车和/或尾车的车厢中，上述第二配电节点设置于中间车厢中；上述第一配电节点包括充电机，上述充电机与上述dc-dc隔离转换器和上述低压直流母线连接，上述充电机用于将从上述dc-dc隔离转换器受电所得上述第二高压直流电源降压处理为第三高压直流电源，并通过上述低压直流母线向上述备用电池充电。

4、进一步地，上述充电机与上述低压交流母线连接，在上述充电机与上述低压交流母线之间设置整流二极管，用于在地面检修时将上述低压交流电源转换为直流电源后向上述低压直流母线供电。

5、进一步地，上述第二配电节点包括双向逆变器，上述双向逆变器与上述dc-dc隔离转换器和上述低压直流母线连接，在上述高压直流电源断电时，上述备用电池通过上述低压直流母线向上述双向逆变器供电。

6、进一步地，上述双向逆变器与上述低压交流母线连接，用于在地面检修时将上述低压交流电源转换为直流电源后向上述低压直流母线供电。

7、进一步地，上述双向逆变器与上述低压交流母线之间设置切换开关，在地面检修时，上述双向逆变器采样上述低压交流母线的电压相位，并进行锁相控制，按照设定逻辑投切对应的各上述切换开关。

8、进一步地，上述交流母线位于之间车厢处设置有通断开关，在任一上述配电节点出现低压交流故障时，断开上述通断开关。

9、进一步地，上述轨道车辆融合供电系统还包括储能单元，上述储能单元包括电压转换单元和储能电池，上述电压转换单元与上述高压直流电源和储能电池连接；在对上述储能电池充电时，上述电压转换单元将从上述高压直流电源处受电所得的高压电源转换为与上述储能电池电压适配的低压电源，在上述储能电池放电时，上述电压转换单元将储能电池输出的低压电源转换为与上述高压直流电源适配的高压电源。

10、进一步地，上述电压转换单元包括两级可逆的dc-dc转换单元，上述电压转换单元的第一级dc-dc转换单元为设置于上述第一配电节点的上述dc-dc隔离转换器。

11、本申请提供的轨道车辆融合供电系统减少传统轨道车辆供电中的辅助电源装置，并简化电源转换环节，节省了空间，降低了车辆的重量；因电源转换环节的简化，以及车辆重量的降低，降低能量损耗。

12、供电系统中储能单元的设置可以回收车辆制动过程中的能量，并在断开受电弓取电的弓网时，能够对列车的牵引机组和空调机组供电，将列车牵引至就近车站。

13、供电系统中储能单元可以分布式的设置于各车厢的配电节点中，共用配电节点的dc-dc隔离转换器，减少电源转换以及使得储能单元小型化、分布式供电。

14、使用分布式的配电节点为各车厢用电设备供电，替代原有系统中的交流母线，降低系统谐波、减少干扰。

15、因此，本申请简化轨道车辆供电系统的电源转换环节、降低整车的重量，提高了电能的利用效率，降低系统谐波、减少干扰，增加系统的可靠性。

技术特征：

1.一种轨道车辆融合供电系统，其特征在于，所述轨道车辆融合供电系统包括高压直流电源、检修站电源、低压直流母线、低压交流母线和多个配电节点；其中，

2.根据权利要求1所述的轨道车辆融合供电系统，其特征在于，所述配电节点包括第一配电节点和第二配电节点，所述第一配电节点设置于头车和/或尾车的车厢中，所述第二配电节点设置于中间车厢中；

3.根据权利要求2所述的轨道车辆融合供电系统，其特征在于，所述充电机与所述低压交流母线连接，在所述充电机与所述低压交流母线之间设置整流二极管，用于在地面检修时，将所述检修站电源提供的低压交流电转换为直流电源后向与所述充电机连接的低压负载供电。

4.根据权利要求3所述的轨道车辆融合供电系统，其特征在于，所述第二配电节点包括双向逆变器，所述双向逆变器与所述dc-dc隔离转换器和所述低压直流母线连接，在所述高压直流电源断电时，所述备用电池通过所述低压直流母线向所述双向逆变器供电。

5.根据权利要求4所述的轨道车辆融合供电系统，其特征在于，所述双向逆变器与所述低压交流母线连接，用于在地面检修时将所述低压交流母线提供的交流电源转换为直流电源后向所述低压直流母线供电。

6.根据权利要求5所述的轨道车辆融合供电系统，其特征在于，所述双向逆变器与所述低压交流母线之间设置切换开关，在地面检修时，所述双向逆变器采样所述低压交流母线的电压相位，并进行锁相控制，按照设定逻辑投切对应的各所述切换开关。

7.根据权利要求6所述的轨道车辆融合供电系统，其特征在于，所述交流母线位于中间车厢处设置有通断开关，在任一所述配电节点出现低压交流故障时，断开所述通断开关。

8.根据权利要求7所述的轨道车辆融合供电系统，其特征在于，所述轨道车辆融合供电系统还包括储能单元，所述储能单元包括电压转换单元和储能电池，所述电压转换单元与所述高压直流电源和储能电池连接；在对所述储能电池充电时，所述电压转换单元将从所述高压直流电源处受电所得的高压电源转换为与所述储能电池电压适配的低压电源，在所述储能电池放电时，所述电压转换单元将所述储能电池输出的低压电源转换为与所述高压直流电源适配的高压电源。

9.根据权利要求8所述的轨道车辆融合供电系统，其特征在于，所述电压转换单元包括两级可逆的dc-dc转换单元，所述电压转换单元的第一级dc-dc转换单元为设置于所述第一配电节点的所述dc-dc隔离转换器。

技术总结本技术涉及轨道车辆供电领域，提出一种轨道车辆融合供电系统，旨在解决车辆供电系统中间环节冗繁，转换效率低，体积庞大，布线复杂等问题。该供电系统包括：高压直流电源、检修站电源、低压直流母线、低压交流母线和多个配电节点，高压直流电源从车辆受电弓取电向各配电节点提供高压电源；检修站电源设置于车库，在检修断开高压直流电源后，接入到各配电节点；低压直流母线与各配电节点和备用电池连接；所述低压交流母线与各配电节点和地面检修应急时的低压交流电源连接；配电节点布置在各个车厢，为所在的车厢的空调机组和辅助设备提供动力。本系统减少两级电源转换，降低能耗；分布式供电取消了交流供电母线，降低系统谐波，减少干扰。技术研发人员：唐晓琳,丁习兵,高建涛,董吉恒受保护的技术使用者：北京索德电气工业有限公司技术研发日：20231013技术公布日：2024/7/25