专利名称：双动力源内燃机车电传动系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及机车传动技术领域，特别涉及一种双动力源内燃机车电传动系统。
背景技术：
传统内燃机车以柴油(也称燃油)为燃料，以柴油机为单一动力源，通过液力传动或电传动方式实现机车的牵引液力传动机车主要由液力传动箱，车轴齿轮箱，万向轴等组成，液力变扭器(又称变矩器)是液力传动机车最重要的传动元件，由泵轮、涡轮、导向轮组成。泵轮和柴油机曲轴相连，泵轮叶片带动工作液体使其获得能量，并在涡轮叶片流道内流动将能量传给涡轮叶片，由涡轮输出机械轮做功，通过万向轴、车轴齿轮箱将柴油机功率传给机车动轮；工作液体从涡轮叶片流出后，经导向轮叶片的引导，又重新返回泵轮。电传动内燃机车一般分为两种一种是“交直”传动机车，即柴油机带动三相同步交流牵引发电机，发出的三相交流电通过整流变为直流电，直流电直接供给各牵引直流电动机，驱动机车动轮。另一种是“交直交”传动机车，即柴油机带动三相同步交流牵引发电机，发出的三相交流电通过整流到达中间直流环节，中间直流环节恒定的直流电压通过逆变器调频调压，逆变为三相交流电，供给三相异步牵引电动机，驱动机车动轮。目前的内燃机车至少存在以下缺点(1)在电阻制动工况，牵引电机处于发电状态，发出的电能一般消耗在制动电阻上，以热能的方式由专用风机消散在大气中，造成能源的浪费。(2)理论上来说，在柴油机高速度额定工况下运转时，燃油消耗率较低，柴油机的输出功率较大，机车运用经济性好。但由于实际运行过程中受机车运用的负荷影响、以及柴油机转速的范围和升降速速度的限制等等，内燃机车柴油机很大一部分情况都工作在转速较低的低效率区，燃油整体燃烧不充分，柴油机经济性效益偏低，尤其是内燃调车机车，随着负载变化、工况切换的频繁，表现更为明显。而且，无论是液力传动机车还是电传动机车， 单一的柴油机提供动力，使得柴油机功率设计必须满足并超过机车要求的最大牵引功率要求，而多数情况下，机车并不是以最大牵引功率进行牵引，柴油机功率发挥不饱和、效率低。针对上述这种情况，目前已开始大力开发双动力源内燃机车，而针对这种双动力源，如何实现其电传动系统，现有技术还没有有效的解决方案。
实用新型内容本实用新型实施例提供一种双动力源内燃机车电传动系统，以解决现有技术的电传动内燃机车会造成能源浪费，柴油机功率效率低的问题。为此，本实用新型实施例提供如下技术方案一种双动力源内燃机车电传动系统， 所述双动力源分别为柴油机发电机组和储能动力源，所述系统包括主发电机电路，储能动力源电路，分别与所述主发电机电路和所述储能动力源电路耦接的中间直流回路，与所述中间直流回路耦接的逆变器，以及控制装置；所述控制装置根据外部控制信息、机车反馈信息以及所述中间直流回路反馈的检测信号，控制所述柴油机发电机组和/或所述储能动力源工作，并向所述逆变器发送逆变输出指令。
优选地，所述主发电机电路包括整流单元，用于将所述柴油机发电机组输入的三相交流电整流成直流，并将该直流输出到所述中间直流回路。可选地，所述储能动力源电路包括可控开关或DC/DC变换器，用于根据所述控制装置的控制使所述储能动力源与所述中间直流回路连接或断开。优选地，所述中间直流回路包括测量单元，用于测量所述主发电机电路输出的电流及电压、以及所述储能动力源电路输出的电流，并将测量结果作为检测信号反馈给所述控制装置；制动电阻，用于将牵引电机在制动工况下产生的电能转化为热能。优选地，所述逆变器包括逆变单元，用于根据所述控制装置发送的逆变输出指令，在牵引工况下将所述中间直流回路输入的直流电转变为三相可变频变压交流电，以拖动牵引电机；在制动工况下将所述牵引电机输出的三相交流电转变为直流电反馈给所述中间直流回路，以使所述中间直流回路通过所述储能动力源电路给所述储能动力源供电；斩波单元，用于在所述逆变单元反馈给所述储能动力源充电的电流超过设定值时，接通所述制动电阻，进行多余能量的分流。优选地，所述控制装置通过控制所述柴油机发电机组中柴油机的转速和主发电机励磁电流，控制所述柴油机发电机组工作在额定转速和额定输出功率。优选地，所述控制装置包括额定功率计算单元，用于计算柴油机当前运行转速下的额定输出功率；功率反馈计算单元，用于计算柴油机当前的实际输出功率；第一 PID调节单元，用于闭环调节所述柴油机的实际输出功率；第二 PID调节单元，用于闭环调节储能动力源的充电、放电电流；比较器，用于对所述第一 PID调节单元的调节输出结果、第二 PID调节单元的调节输出结果、以及中间直流回路电压限制三个信号进行优选，选择输出同时满足三者的最小值，以使所述柴油机的实际输出功率恒定在柴油机额定功率，所述储能动力源的充放电不过充、过放，中间直流回路电压不过压；PWM斩波输出单元，用于根据所述比较器输出的比较结果，控制主发电机励磁，以控制所述柴油机的实际输出功率；辅助功率估算单元，用于根据柴油机转速、柴油机信息、以及外部控制信息对机车辅助系统消耗的功率进行估算；牵引力矩计算单元，用于根据所述额定功率计算单元得到的柴油机额定输出功率与所述辅助功率估算单元得到的估算功率的差值，以及机车速度、外部控制信息、内置的机车牵引力曲线，计算机车牵引力矩；第三PID调节单元，用于在牵引工况下对所述机车牵引力矩进行闭环调节；第一逆变控制单元，用于在牵引工况下根据所述第三PID调节单元的调节结果， 向所述逆变器输出逆变控制指令。[0032]优选地，所述功率反馈计算单元，具体用于根据所述测量单元测量的主发电机电路输出的电流及电压，计算柴油机当前的实际输出功率。优选地，所述控制装置还包括额定制动力计算单元，用于计算牵引电机当前额定制动力；第四PID调节单元，用于在制动工况下对所述牵引电机的实际制动力进行闭环调节；第二逆变控制单元，用于在制动工况下根据所述第四PID调节单元的调节结果输出逆变控制指令；斩波调节控制单元，用于在制动工况下将对所述储能动力源充电多余的电能传送到所述制动电阻上。优选地，所述系统还包括辅助逆变器，与所述中间直流回路耦接，用于根据所述控制装置发送的逆变控制指令将所述中间直流回路输入的直流电转变为三相可变频变压交流电和直流电，为所述内燃机车的辅助负载供电。本实用新型实施例提供的双动力源内燃机车电传动系统，在牵引工况下，可以使柴油机工作在额定功率高效率区，柴油机燃油燃烧充分，运行经济，并降低柴油机废气排放；在制动工况下，可以回收机车电阻制动工况下的能量，使得牵引电机再生制动能量得到储存和重复利用。
为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例， 对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本实用新型实施例双动力源内燃机车电传动系统与机车的双动力源及牵引电机和辅助负载的接口示意图；图2是本实用新型双动力源内燃机车电传动系统的一种实施例原理框图；图3是本实用新型双动力源内燃机车电传动系统的的另一种实施例原理框图；图4是本实用新型双动力源内燃机车电传动系统的一种具体结构示意图；图5是本实用新型双动力源内燃机车电传动系统中的控制装置在牵引工况下的控制原理示意图；图6是本实用新型双动力源内燃机车电传动系统中的控制装置在制动工况下的控制原理示意图。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。本实用新型双动力源内燃机车电传动系统应用于双动力源内燃机车中，其与机车的双动力源及牵引电机和辅助负载的接口如图1所示。 图1中，本实用新型双动力源内燃机车电传动系统100接收两个动力源一是柴油机111拖动主发电机112，由电传动系统100中的控制装置(未图示)控制主发电机112励磁电流，主发电机112输出的可控三相交流电输入到电传动系统100 ；另一个是储能动力源 121比如蓄电池组，输出直流电输入至电传动系统100中间直流环节。本实用新型双动力源内燃机车电传动系统，可以根据外部控制信息和机车反馈信息，使机车工作在不同状态，主要有以下几种状态(1)接受柴油机和储能动力源联合供电，实现对牵引电机(还可以包括机车辅助负载)供电，完成机车牵引；(2)单独接受柴油机供电，实现对牵引电机(还可以包括机车辅助负载)供电，完成机车牵引；(3)单独接受储能动力源供电，实现对牵引电机(还可以包括机车辅助负载)供电，完成机车牵引；(4)电阻制动工况下，完成机车制动力控制，同时回收牵引电机再生制动能量，储存在储能动力源中。如图2所示，是本实用新型双动力源内燃机车电传动系统的结构示意图。在该实施例中，双动力源内燃机车电传动系统200应用于双动力源内燃机车中， 如前面所述，上述双动力源可以分别为柴油机发电机组和储能动力源，其中，储能动力源可以是蓄电池组或超级电容等。该电传动系统包括主发电机电路201，储能动力源电路202，分别与上述主发电机电路201和储能动力源电路202耦接的中间直流回路203，与上述中间直流回路203耦接的逆变器204，以及控制装置205。本实用新型双动力源内燃机车电传动系统采用电传动的“交直交”方式，由上述控制装置205根据外部控制信息、机车反馈信息以及上述中间直流回路203反馈的检测信号， 控制所述柴油机发电机组和/或所述储能动力源工作，并向上述逆变器204发送逆变控制指令。具体地，上述控制装置205通过控制所述柴油机发电机组中柴油机的转速和主发电机励磁电流，来控制所述柴油机发电机组输出的功率，为充分提高柴油机的效率，控制所述柴油机发电机组一般工作在额定转速和额定输出功率。上述中间直流回路203的一种具体结构可以包括测量单元和制动电阻(未图示)，其中，所述测量单元用于测量上述主发电机电路201输出的电流及电压、以及上述储能动力源电路202输出的电流，并将测量结果作为检测信号反馈给上述控制装置205。所述制动电阻用于将牵引电机在制动工况下产生的电能转化为热能。上述逆变器的一种具体结构可以包括逆变单元和斩波单元(未图示)，其中，所述逆变单元根据上述控制装置205发送的逆变控制指令，在牵引工况下将上述中间直流回路203输入的直流电转变为三相可变频变压交流电，以拖动牵引电机；在制动工况下将所述牵引电机输出的三相交流电转变为直流电反馈给上述中间直流回路203，以使上述中间直流回路203通过上述储能动力源电路202给所述储能动力源供电。所述斩波单元用于在所述逆变单元通过上述中间直流回路203反馈给所述储能动力源充电的电流超过设定值时，通过触发所述斩波单元开关器件导通角接通所述制动电阻，进行多余能量的分流，在满足所述储能动力源充电的同时，多余的制动能量通过所述制动电阻以热能的方式消耗。如图3所示，在本实用新型的另一实施例中，所述电传动系统还可进一步包括辅助逆变器206，与中间直流回路203耦接，用于根据控制装置205发送的逆变控制指令将中间直流回路203输入的直流电转变为三相可变频变压交流电和直流电，为所述内燃机车的辅助负载供电。传统交流传 动机车中间直流回路中的直流电压按照柴油机转速成线性关系上升， 由于中间直流回路中的直流电压幅值变化范围宽(从几百伏到上千伏不等)，以及牵引电机的高次谐波影响等因素，使得辅助逆变器不能直接从中间直流回路取电，需要设置专门的辅助交流发电机，通过小型的“交直交”变换，来满足辅助电机等负载的功率、电压、频率要求，通过“交直”变换，来满足直流负载要求。而本实用新型双动力源内燃机车电传动系统中，在所述储能动力源电路202的电压稳定嵌位下，辅助逆变器206可以从本系统的中间直流回路直接取电，节省了辅助交流发电机、整流等装置，过程环节的减少，使得可靠性和经济性都得以提升。在图3中，所述辅助逆变器206以一路交流和一路直流输出为例进行示意，在实际应用中，可以按照负载的数量布置多路不同电压等级、不同频率要求的交流或直流输出。本实用新型双动力源内燃机车电传动系统，在制动工况下，可以将制动能量进行回收，并由储能动力源如蓄电池组、超级电容等进行存储。通过双动力源的互补作用，可以利用额定输出功率较小的柴油机，使其始终工作在高效区，在机车小负载情况下，利用牵引电机产生的再生能量向储能动力源充电，在机车大负载情况下，柴油机牵引不足的能量由储能动力源进行补充，从而极大地提高柴油机的功率效率，并达到节能减排效果。如图4所示，是本实用新型双动力源内燃机车电传动系统的一种具体结构示意图。在该实施例中，双动力源内燃机车电传动系统300的主发电机电路主要包括整流单元301 ；储能动力源电路主要包括可控开关302 ；中间直流回路主要包括测量单元(包括且不限于图4中的II、12、13、VI)、制动电阻(包括图3中的BR1、BR2、BR3、BR4、BR5、 BR6)，还可进一步包括放电电阻(包括图3中的R1、R2)、接地保护装置303、滤波电容Cl ； 逆变器有6个，如图4中的逆变器1、逆变器2、逆变器3、逆变器4、逆变器5和逆变器6，各逆变器分别包括逆变单元和斩波单元，机车牵引工况下拖动不同的牵引电机，制动工况下牵引电机制动力控制，并控制多余的能量以热能方式消耗)。在实际应用中，上述辅助逆变器306可以与上述6个逆变器集成为一个逆变单元 316，即设计为主辅一体化的结构，由控制装置305向逆变单元316输出统一的逆变控制指令，辅助逆变器306和上述6个逆变器分别根据该逆变控制指令进行相应的动作。当然，上述辅助逆变器306和上述6个逆变器也可以设计为多个独立的逆变单元。上述整流单元301用于将所述柴油机发电机组输入的三相交流电整流成直流，并将该直流输出到所述中间直流回路。上述可控开关302用于根据控制装置305的控制使所述储能动力源与所述中间直流回路连接或断开。上述测量单元中的I1、I2、I3分别用于检测上述整流单元301、所述储能动力源和辅助逆变器306输出的电流，并将测量结果反馈给控制装置305 ；Vl用于检测中间直流回路的电压，并将测量结果反馈给控制装置305。上述放电电阻Rl、R2除用于机车卸载工况下中间直流回路的固定放电外，与所述接地保护装置303 —起用于主发电机电路的接地检测以及保护。当中间直流回路母线正极或负极接地时，接地保护装置303检测到Rl、R2中性点电压的失衡，通过切断电源方式进行电路的自我保护。上述滤波电容Cl用于单独柴油机供电时的中间直流回路高次谐波滤波和中间回路的储能作用。上述各逆变器由逆变单元和斩波单元组成，其中，所述逆变单元可以由6个 IGBTdnsulated Gate Bipolar ^Transistor，绝缘栅双极型晶体管)组成，所述斩波单元可以由2个IGBT组成。牵引工况下，所述逆变单元将中间直流回路输入的直流电转变为三相可变频变压交流电，拖动牵引电机，完成机车特性控制；制动工况，所述逆变单元将牵引电机输出的三相交流电转变为直流电，反馈给中间直流回路，给储能动力源进行充电，充电剩余的部分能量通过所述斩波单元和制动电阻BR1/BR2/BR3/BR4/BR5/BR6以热能的方式消耗在大气中。需要说明的是，上述IGBT元件也可以用其他开关元件如GT0(feite Turn-Off Thyristor,可关断晶闸管)、IPM(Intelligent Power Module,智能功率模块)、 IGCT(Intergrated Gate Commutated Thyristors，集成门极换流晶闸管)等替代。上述可控开关302也可以采用DC/DC变换装置或其他装置来实现。利用本实用新型的电传动系统，可以使内燃机车工作在不同状态，主要有以下几种(1)控制装置305控制可控开关302闭合，使储能动力源投入工作，对电传动系统 300供电；同时，控制装置305控制柴油机发电机组工作，对主发电机进行精确发电控制，即由柴油机发电机组和储能动力源通过电传动系统300联合对牵引电机供电，控制装置305 精确控制逆变器中的逆变单元中开关元件的开通角度，实现对牵引电机精确供电，完成机车牵引。该功能保障柴油机的功率输出和效率优先，柴油机输出额定功率，该部分扣除机车辅助功率后，与机车速度、控制指令一起，按照内置的牵引力曲线通过逆变器输出牵引电机给定力矩，控制逆变器的输出。通过牵引电机能量要求对中间直流回路反映出的电压升降平衡，多余的能量自动实现向储能动力源充电，不足的部分由储能动力源自动进行补充。 也可以通过DC/DC装置由控制装置305实现精确的充电、放电控制。(2)控制装置305控制可控开关302断开，使储能动力源停止供电，同时，控制装置 305控制柴油机发电机组工作，对主发电机进行精确发电控制，由柴油机发电机组通过电传动系统300单独对牵引电机供电，控制装置305精确控制逆变器中的逆变单元中开关元件的开通角度，实现对牵引电机精确供电，完成机车牵引。(3)控制装置305控制可控开关302闭合，使储能动力源投入工作；同时，控制装置305控制柴油机发电机组停止工作，主发电机停止发电，即由储能动力源通过电传动系统300单独实现对牵引电机供电，控制装置305精确控制逆变器中的逆变单元中开关元件的开通角度，实现对牵引电机精确供电，完成机车牵引。(4)机车要求的电阻制动工况下，控制装置305控制可控开关302闭合，控制装置305精确控制逆变器中的逆变单元中开关元件的开通角度，控制机车制动力，牵引电机工作在发电状态，通过逆变单元整流成直流，返回至中间直流回路，对储能动力源进行充电，多余的能量由斩波单元进行精确调节，通过制动电阻以热能的方式消耗。下面进一步结合图5和图6说明本实用新型双动力源内燃机车电传动系统中的控制装置在不同工况下的控制过程。如图5所示，是本实用新型双动力源内燃机车电传动系统中的控制装置在牵引工况下的控制原理示意图。
在牵引工况下，上述控制装置按照手柄负荷状态(具体可以根据手柄所处档位得至IJ)控制柴油机转速。具体地，由额定功率计算单元501检测柴油机实际转速，按照柴油机功率转速曲线计算柴油机当前运行转速下能允许发挥的额定输出功率，作为柴油机功率给定值；由功率反馈计算单元502根据电传动系统中中间直流回路检测的整流输出电流11及中间直流电压Vl计算柴油机当前的实际输出功率，作为柴油机功率反馈值；柴油机功率给定值与反馈值进行差量运算，由第一 PID (比例-积分-微分)调节单元503闭环调节柴油机功率，调节结果作为比较器505的输入。另外，由第二 PID调节单元504根据储能动力源的容许充/放电电电流(给定值)及其实际的充/放电电流(反馈值，即上述测量单元测量得到的储能动力源电路输出的电流12)对储能动力源的充/放电电流进行闭环调节，调节结果作为比较器505的输入。比较器505对上述第一 PID调节单元503和第二 PID调节单元504的PID闭环调节的输出结果进行比较，取其中的较小值，同时采用中间直流回路电压作为限制条件(超限制值时将两个PID取小后的值逐步降低，直至为零)，结果作为控制PWM(Pulse Width Modulation，脉宽调制)斩波输出单元506的输入值，也就是说，对上述第一 PID调节单元 503的调节输出结果、第二 PID调节单元504的调节输出结果、以及中间直流回路电压限制三个信号进行优选，选择输出同时满足三者的最小值，调节主发电机励磁来控制柴油机的实际输出功率，使所述柴油机的实际输出功率恒定在柴油机额定功率，从而使柴油机尽可能地工作在高效区，多余的能量向储能动力源进行充电，不足的能量由储能动力源进行补充，同时对储能动力源的充/放电电流的限制调节和中间直流电压的限制，保障储能动力源不过充、过放，满足储能动力源的充/放电电流要求，同时还保障了中间直流回路电压不过压。需要说明的是，上述柴油机功率转速曲线是指柴油机转速与输出功率的对应曲线，是与实际使用的柴油机的型号及功率相适应的，由柴油机生产厂商提供。另外，还可以由辅助功率估算单元507根据柴油机转速、柴油机信息(比如机车反馈信息中的冷却通风机、牵引电机通风机、变流器通风机、空压机、主发电机通风机、空调、 控制照明用电等信息)、以及外部控制信息(比如手柄信息)，系统内部辅助逆变器输出信息等对机车辅助功率进行估算，由牵引力矩计算单元508根据额定功率计算单元501得到的柴油机额定输出功率与辅助功率估算单元507得到的估算功率的差值、以及机车速度、 外部控制信息、内置的机车牵引力曲线等，计算出机车牵引力矩，由第三PID调节单元509 对该牵引力矩进行闭环调节，调节结果输入到第一逆变控制单元510，第一逆变控制单元 510在牵引工况下输出逆变控制指令，作为逆变单元开关元件的触发脉冲，通过触发脉冲的开通角度来调节牵引电机牵引力矩(即第一逆变控制单元510的输出，该输出作为反馈值)，使其跟随给定值(即牵引力矩计算单元508的输出)；另外，第一逆变控制单元510还将中间直流回路直流电源逆变为三相变频变压交流电源，给牵引电机供电。逆变器开关元件的有序导通将中间直流回路的直流逆变为变频变压三相交流电， 驱动牵弓I电机，通过传动齿轮驱动机车动轮轴。如图6所示，是本实用新型双动力源内燃机车电传动系统中的控制装置在制动工况下的控制原理示意图。电阻制动工况下，逆变器控制牵引电机工作在发电状态，储能动力源接受牵引电机制动反馈能量的回收。首先，由额定制动力计算单元601根据当前控制手柄的信息，按照机车制动曲线计算出当前制动力的额定值，作为制动力的给定值；由第二逆变控制单元603的输出力矩作为反馈值。给定值和反馈值进行差量计算后，至第四PID调节单元602，由第四PID调节单元602对牵引电机的实际制动力进行闭环调节，调节结果输出到第二逆变控制单元603， 第二逆变控制单元603根据第四PID调节单元602的调节结果输出逆变控制指令，作为开关元件的触发脉冲，使牵引电机处于制动状态，牵引电机发电，发出的三相交流电通过第二逆变控制单元603转换成直流，返回到中间直流回路，对储能动力源701进行充电，为保障储能动力源701不发生过充，由斩波调节控制单元604进行精确调节，多余的电能通过制动斩波调节以热能的方式消耗在制动电阻702上。通过以上调节，制动工况保障制动力的同时，优先对储能动力源701进行充电，多余的能量通过制动电阻以热能的方式消耗。由以上描述可见，本实用新型双动力源内燃机车电传动系统，在牵引工况下，可以使柴油机工作在额定功率高效率区，柴油机燃油燃烧充分，运行经济，并降低柴油机废气排放；在制动工况下，可以回收机车电阻制动工况下的能量，使得牵引电机再生制动能量得到储存和重复利用。而且，利用蓄电池组或其他储能装置，谐波含量减少，能源干净清洁。需要说明的是，在实际应用中，本实用新型实施例中的控制装置可以由软件和/ 或硬件来实现。而且，上述控制装置实施例仅仅是示意性的，其中作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，而且，上述控制装置可以采用集中式控制方式，也可以采用基于机车通信网络的分布式控制方式来实现。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。另外，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并非用于限定本实用新型的保护范围。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本实用新型的保护范围内。
权利要求1.一种双动力源内燃机车电传动系统，所述双动力源分别为柴油机发电机组和储能动力源，其特征在于，所述系统包括主发电机电路，储能动力源电路，分别与所述主发电机电路和所述储能动力源电路耦接的中间直流回路，与所述中间直流回路耦接的逆变器，以及控制装置；所述控制装置根据外部控制信息、机车反馈信息以及所述中间直流回路反馈的检测信号，控制所述柴油机发电机组和/或所述储能动力源工作，并向所述逆变器发送逆变输出指令。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述主发电机电路包括整流单元，用于将所述柴油机发电机组输入的三相交流电整流成直流，并将该直流输出到所述中间直流回路。
3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述储能动力源电路包括可控开关或DC/ DC变换器，用于根据所述控制装置的控制使所述储能动力源与所述中间直流回路连接或断开。
4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述中间直流回路包括测量单元，用于测量所述主发电机电路输出的电流及电压、以及所述储能动力源电路输出的电流，并将测量结果作为检测信号反馈给所述控制装置；制动电阻，用于将牵引电机在制动工况下产生的电能转化为热能。
5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述逆变器包括逆变单元，用于根据所述控制装置发送的逆变输出指令，在牵引工况下将所述中间直流回路输入的直流电转变为三相可变频变压交流电，以拖动牵引电机；在制动工况下将所述牵引电机输出的三相交流电转变为直流电反馈给所述中间直流回路，以使所述中间直流回路通过所述储能动力源电路给所述储能动力源供电；斩波单元，用于在所述逆变单元反馈给所述储能动力源充电的电流超过设定值时，接通所述制动电阻，进行多余能量的分流。
6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述控制装置通过控制所述柴油机发电机组中柴油机的转速和主发电机励磁电流，控制所述柴油机发电机组工作在额定转速和额定输出功率。
7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述控制装置包括额定功率计算单元，用于计算柴油机当前运行转速下的额定输出功率； 功率反馈计算单元，用于计算柴油机当前的实际输出功率； 第一 PID调节单元，用于闭环调节所述柴油机的实际输出功率； 第二 PID调节单元，用于闭环调节储能动力源的充电、放电电流； 比较器，用于对所述第一 PID调节单元的调节输出结果、第二 PID调节单元的调节输出结果、以及中间直流回路电压限制三个信号进行优选，选择输出同时满足三者的最小值，以使所述柴油机的实际输出功率恒定在柴油机额定功率，所述储能动力源的充放电不过充、 过放，中间直流回路电压不过压；PWM斩波输出单元，用于根据所述比较器输出的比较结果，控制主发电机励磁，以控制所述柴油机的实际输出功率；辅助功率估算单元，用于根据柴油机转速、柴油机信息、以及外部控制信息对机车辅助系统消耗的功率进行估算；牵引力矩计算单元，用于根据所述额定功率计算单元得到的柴油机额定输出功率与所述辅助功率估算单元得到的估算功率的差值，以及机车速度、外部控制信息、内置的机车牵引力曲线，计算机车牵引力矩；第三PID调节单元，用于在牵引工况下对所述机车牵引力矩进行闭环调节；第一逆变控制单元，用于在牵引工况下根据所述第三PID调节单元的调节结果，向所述逆变器输出逆变控制指令。
8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述功率反馈计算单元，具体用于根据所述测量单元测量的主发电机电路输出的电流及电压，计算柴油机当前的实际输出功率。
9.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述控制装置还包括额定制动力计算单元，用于计算牵引电机当前额定制动力；第四PID调节单元，用于在制动工况下对所述牵引电机的实际制动力进行闭环调节；第二逆变控制单元，用于在制动工况下根据所述第四PID调节单元的调节结果输出逆变控制指令；斩波调节控制单元，用于在制动工况下将对所述储能动力源充电多余的电能传送到所述制动电阻上。
10.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括辅助逆变器，与所述中间直流回路耦接，用于根据所述控制装置发送的逆变控制指令将所述中间直流回路输入的直流电转变为三相可变频变压交流电和直流电，为所述内燃机车的辅助负载供电。
专利摘要本实用新型公开了一种双动力源内燃机车电传动系统，所述双动力源分别为柴油机发电机组和储能动力源，所述系统包括主发电机电路，储能动力源电路，分别与所述主发电机电路和所述储能动力源电路耦接的中间直流回路，与所述中间直流回路耦接的逆变器，以及控制装置；所述控制装置根据外部控制信息、机车反馈信息以及所述中间直流回路反馈的检测信号，控制所述柴油机发电机组和/或所述储能动力源工作，并向所述逆变器发送逆变控制指令。利用本实用新型双动力源内燃机车电传动系统，可以有效减低现有技术的电传动内燃机车能源浪费，柴油机运行功率发挥效率低的问题。
文档编号B61C9/38GK202080279SQ201120185229
公开日2011年12月21日 申请日期2011年6月2日 优先权日2011年6月2日
发明者何良, 周少云, 张义, 彭学标, 李小文, 王健, 王雨, 饶沛南, 魏凯, 鲍睿 申请人:株洲南车时代电气股份有限公司