用于牵引列车的再生能量吸收储能装置的制作方法

本实用新型涉及轨道交通技术领域，特别涉及一种用于牵引列车的再生能量吸收储能装置。

背景技术：

目前，轨道系统一般采用750V、1500V或3000V直流系统供电，为牵引车辆提供电能。当牵引车辆减速或者制动时，供电系统所提供的电能不能完全被牵引车辆利用，会产生再生的能量，此能量会引起直流牵引供电系统电压的抬升，从而对牵引车辆造成安全隐患。当前主要是通过安装在车辆上的电阻来吸收此能量，将此能量转换成热能消耗掉。通过将电阻安装在车辆上来吸收列车电制动产生的电能，这就还需要设计很好的散热系统来支持，从而不仅会增加车辆的重量，而且还造成能源浪费。

技术实现要素：

本实用新型旨在至少在一定程度上解决上述技术中的技术问题之一。

为此，本实用新型的目的在于提出一种用于牵引列车的再生能量吸收储能装置，采用储能模组对再生的能量进行回收和再利用，不仅可以稳定牵引供电系统的电压，还可在牵引供电系统故障时对列车进行供电，减小故障影响。

为达到上述目的，本实用新型提出的一种用于牵引列车的再生能量吸收储能装置，包括：正极柜，所述正极柜的一端用以连接牵引接触网的正极端或牵引变电所的馈线端；负极柜，所述负极柜的一端用以连接所述牵引接触网的负极端或所述牵引变电所的负极端；直流汇流柜，所述直流汇流柜的正极输出端与所述正极柜的另一端相连，所述直流汇流柜的负极输出端与所述负极柜的另一端相连，所述直流汇流柜的正负极输入端构成汇流排；至少一个储能模组，每个所述储能模组并联到所述汇流排，每个所述储能模组包括多个串联的双向DC/DC变换器、与每个双向DC/DC变换器对应连接的BMS控制箱、与每个BMS控制箱对应连接的储能单元，其中，所述牵引列车再生制动时产生的再生直流电通过所述正极柜和所述负极柜到所述直流汇流柜进行汇流，再经过所述双向DC/DC变换器进行电压变换后，由所述BMS控制箱进行控制以对所述储能单元进行充电。

根据本实用新型提出的用于牵引列车的再生能量吸收储能装置，能够将牵引列车再生制动时产生的再生直流电通过正极柜和负极柜汇流到直流汇流柜，再经过双向DC/DC变换器进行电压变换后，由BMS控制箱进行控制以对储能单元进行充电，并且当牵引列车加速启动或者牵引供电系统故障时，还可通过BMS控制箱进行控制以使储能单元进行放电，从而能够有效地对再生能量进行回收和再利用，不仅能够稳定牵引供电系统的电压，还能减小故障影响，提高牵引供电系统的可靠性。

具体地，所述用于牵引列车的再生能量吸收储能装置还包括：监控模块，所述监控模块分别与所述正极柜、所述负极柜、所述直流汇流柜、每个所述双向DC/DC变换器和每个所述BMS控制箱相连以监控所述正极柜、所述负极柜、所述直流汇流柜、每个所述双向DC/DC变换器和每个所述BMS控制箱的工作状态信息。

具体地，所述用于牵引列车的再生能量吸收储能装置还包括：显示模块，所述显示模块与所述监控模块相连，所述显示模块在所述监控模块的控制下显示所述正极柜、所述负极柜、所述直流汇流柜、每个所述双向DC/DC变换器和每个所述BMS控制箱的工作状态信息。

其中，所述储能单元可由磷酸铁锂电池构成。

具体地，所述正极柜、所述负极柜、所述直流汇流柜和每个所述BMS控制箱分别包括隔离开关。

可选地，每个所述双向DC/DC变换器包括：第一直流侧和第二直流侧；第一电容，所述第一电容并联在所述第一直流侧的正负极之间；第二电容，所述第二电容并联在所述第二直流侧的正负极之间；第一电感，所述第一电感的一端与所述第一直流侧的正极相连；第二电感，所述第二电感的一端与所述第一直流侧的正极相连；第一开关单元，所述第一开关单元的一端与所述第一电感的另一端相连，所述第一开关单元的另一端与所述第一直流侧的负极和所述第二直流侧的负极相连；第二开关单元，所述第二开关单元的一端与所述第一电感的另一端相连，所述第二开关单元的另一端与所述第二直流侧的正极相连；第三开关单元，所述第三开关单元的一端与所述第二电感的另一端相连，所述第三开关单元的另一端与所述第一直流侧的负极和所述第二直流侧的负极相连；第四开关单元，所述第四开关单元的一端与所述第二电感的另一端相连，所述第四开关单元的另一端与所述第二直流侧的正极相连。

其中，所述第一至第四开关单元均可由四个开关管并联构成。

附图说明

图1是根据本实用新型一个实施例的用于牵引列车的再生能量吸收储能装置位于牵引供电系统的示意图；

图2是根据本实用新型一个实施例的用于牵引列车的再生能量吸收储能装置的电路示意图；以及

图3是根据本实用新型一个具体实施例的双向DC/DC变换器的电路图。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

下面结合附图来描述本实用新型实施例提出的用于牵引列车的再生能量吸收储能装置。

图1是根据本实用新型一个实施例的用于牵引列车的再生能量吸收储能装置位于牵引供电系统中的示意图；图2是根据本实用新型一个实施例的用于牵引列车的再生能量吸收储能装置的电路示意图。

结合图1和图2所示，本实用新型实施例的用于牵引列车的再生能量吸收储能装置1000包括：正极柜100、负极柜200、直流汇流柜300和至少一个储能模组400。其中，每个储能模组400包括：多个串联的双向DC/DC变换器10、与每个双向DC/DC变换器10对应连接的BMS控制箱20、与每个BMS控制箱20对应连接的储能单元30。

根据本实用新型的一个实施例，储能单元30可以为磷酸铁锂电池组，即可由磷酸铁锂电池构成。

其中，如图2所示，正极柜100的一端用以连接牵引接触网的正极端，负极柜200的一端用以连接牵引接触网的负极端，或者如图1所示，正极柜100的一端用以牵引变电所的馈线端，负极柜200的一端用以连接牵引变电所的负极端；直流汇流柜300的正极输出端与正极柜100的另一端相连，直流汇流柜300的负极输出端与负极柜200的另一端相连，直流汇流柜300的正负极输入端构成汇流排；每个储能模组400并联到汇流排。其中，牵引列车再生制动产生的再生直流电通过正极柜100和负极柜200到直流汇流柜300进行汇流，再经过双向DC/DC变换器10进行电压变换后，由BMS控制箱20进行控制以对储能单元30进行充电。

例如，此时牵引列车正常行驶，当牵引列车减速或者电制动时会产生再生直流电，产生的再生直流电反馈到牵引接触网，会使得牵引接触网的电压太高，这时反馈到牵引接触网的再生直流电通过正极柜100和负极柜200到直流汇流柜300进行汇流，再经过相应的双向DC/DC变换器10进行电压变换后，由BMS控制箱20进行控制以对储能单元30进行充电，从而可以有效地进行能量回收，稳定牵引接触网的电压。当牵引列车加速或者启动时，可由BMS控制箱20进行控制以使储能单元30进行放电，反向对牵引列车进行供电，实现对回收的能量再利用。同样地，当牵引供电系统故障时，可由BMS控制箱20进行控制以使储能单元30进行放电，反向对牵引列车进行供电一定时间，从而可以减小故障影响。

因此说，本实用新型实施例的用于牵引列车的再生能量吸收储能装置，通过采用储能模组，能够对再生的能量进行有效的回收和再利用，从而稳定牵引供电系统的电压，避免资源的浪费。

根据本实用新型的一个实施例，如图2所示，上述的用于牵引列车的再生能量吸收储能装置还包括监控模块500，监控模块500分别与正极柜100、负极柜200、直流汇流柜300、每个双向DC/DC变换器10和BMS控制箱20相连，以监控正极柜100、负极柜200、直流汇流柜300、每个双向DC/DC变换器10和每个BMS控制箱20的工作状态信息。

并且，如图2所示，上述的用于牵引列车的再生能量吸收储能装置还包括显示模块600，显示模块600与监控模块500相连，显示模块600在监控模块500的控制下显示正极柜100、负极柜200、直流汇流柜300、每个双向DC/DC变换器10和每个BMS控制箱20的工作状态信息。

即言，监控模块500将监控到正极柜100、负极柜200、直流汇流柜300、每个双向DC/DC变换器10和每个BMS控制箱20的工作状态信息发送到显示模块600进行显示，从而可以方便工作人员及时了解到整个再生能量吸收储能装置是否正常运行，确保牵引供电系统对牵引列车正常供电。

根据本实用新型的一个实施例，如图2所示，正极柜100、负极柜200、直流汇流柜300和每个BMS控制箱20分别可包括隔离开关S，以保障检修工作人员的人身安全。

在本实用新型的实施例中，如图2所示，储能模组400可以为多个，多个储能模组400并联到直流汇流柜的汇流排，从而储能模组可以进行模块化并联设计，可得到更高的输出功率和储能容量，并且可根据所需功率、储能容量进行不同数量的并联输出，能更好地适应各种工况，可扩展性强。其中，每个储能模组400还可采用多个双向DC/DC变换器进行串联设计，可得到更高的输出电压等级，从而可根据所需电压等级进行不同数量的串联输出，设计灵活方便，适应性强。

具体地，根据本实用新型的一个实施例，如图3所示，每个双向DC/DC变换器10包括：第一直流侧和第二直流侧、第一电容C1、第二电容C2、第一电感L1、第二电感L2、第一开关单元40、第二开关单元50、第三开关单元60和第四开关单元70。其中，第一至第四开关单元均可由四个开关管并联构成，例如，开关管可以为IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor，绝缘栅双极型晶体管)。

具体地，如图3所示，第一电容C1并联在第一直流侧的正负极之间，第二电容C2并联在第二直流侧的正负极之间。第一电感L1的一端与第一直流侧的正极相连，第二电感L2的一端与第一直流侧的正极相连。第一开关单元40的一端与第一电感L1的另一端相连，第一开关单元40的另一端与第一直流侧的负极和第二直流侧的负极相连。第二开关单元50的一端与第一电感的L1另一端相连，第二开关单元50的另一端与第二直流侧的正极相连。第三开关单元60的一端与第二电感L2的另一端相连，第三开关单元60的另一端与第一直流侧的负极和第二直流侧的负极相连。第四开关单元70的一端与第二电感L2的另一端相连，第四开关单元70的另一端与第二直流侧50的正极相连。

综上所述，根据本实用新型实施例提出的用于牵引列车的再生能量吸收储能装置，能够将牵引列车再生制动时产生的再生直流电通过正极柜和负极柜汇流到直流汇流柜，再经过双向DC/DC变换器进行电压变换后，由BMS控制箱进行控制以对储能单元进行充电，并且当牵引列车加速启动或者牵引供电系统故障时，还可通过BMS控制箱进行控制以使储能单元进行放电，从而能够有效地对再生能量进行回收和再利用，不仅能够稳定牵引供电系统的电压，还能减小故障影响，提高牵引供电系统的可靠性。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。