电力机车及其供电系统与控制方法与流程

本发明属于轨道交通，尤其涉及一种电力机车及其供电系统与控制方法。

背景技术：

1、目前，电力机车(例如hxd1型货运电力机车)的控制系统通过控制蓄电池取电后发挥整车控制功能，但由于控制蓄电池容量、电压等级、电缆载流量等限制，控制蓄电池仅能作为控制负载用电，无法实现牵引自走行、天窗期生活用电等功能，使得机车使用场景受限。如果在电力机车上额外增加牵引蓄电池(或动力蓄电池)以实现牵引自走行、天窗期生活用电等功能，则会占用机械间空间，且还需要额外配置牵引蓄电池的充电机等部件，使得原本动力集中的电力机车设备布置更加紧凑，不利于整车平台化设计。

2、因此，设计一种牵引蓄电池与控制蓄电池集成的拓扑电路及控制方法，实现牵引蓄电池与控制蓄电池的集成，从而使机车实现无网区牵引自走行、天窗期供电、控制用取电功能，是亟待解决的技术问题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种电力机车及其供电系统与控制方法，以解决控制蓄电池无法实现牵引自走行、天窗期供电等功能导致机车使用场景受限，以及额外增加牵引蓄电池导致占用机械间空间的问题。

2、本发明是通过如下的技术方案来解决上述技术问题的：一种电力机车供电系统，包括依次连接的接触网、牵引变压器、牵引变流器以及辅助供电装置，所述供电系统还包括牵引蓄电池组、第一控制开关、双向充电机以及第二控制开关；所述牵引蓄电池组通过第一控制开关与控制负载连接，所述第一控制开关为手动开关，所述控制负载包括充电机控制设备；所述牵引蓄电池组还通过第二控制开关与所述双向充电机连接，所述双向充电机与所述辅助供电装置、不同负载连接；

3、根据机车供电模式以及牵引蓄电池组的荷电状态控制第一控制开关和第二控制开关的断开和闭合。

4、进一步地，所述牵引蓄电池组包括至少一个单体蓄电池。

5、进一步地，所述单体蓄电池为钛酸锂电池。

6、进一步地，所述第二控制开关为手动开关或双极接触器。

7、进一步地，所述手动开关为双极手动开关或两个单极手动开关。

8、进一步地，在所述牵引蓄电池组与第一控制开关之间串接有防反二极管。

9、进一步地，与所述双向充电机连接的不同负载包括牵引负载和辅助负载。

10、基于同一构思，本发明还提供一种如上所述电力机车供电系统的控制方法，包括：

11、当接触网供电且socq＜socqmax时，先控制第一控制开关闭合，再控制第二控制开关闭合，接触网依次通过牵引变压器、牵引变流器、辅助供电装置、双向充电机给牵引蓄电池组充电、给控制负载以及与双向充电机连接的不同负载供电；

12、当接触网供电且socq≥socqmax时，先控制第一控制开关闭合，再控制第二控制开关闭合，接触网依次通过牵引变压器、牵引变流器、辅助供电装置、双向充电机给控制负载以及与双向充电机连接的不同负载供电；

13、当牵引蓄电池组供电且socq≥socqmin时，先控制第一控制开关闭合，再控制第二控制开关闭合，牵引蓄电池组通过第一控制开关给控制负载供电，牵引蓄电池组通过第二控制开关、双向充电机给与双向充电机连接的不同负载供电；

14、当接触网和牵引蓄电池组供电且socq≥socqmin时，控制第一控制开关闭合，控制第二控制开关断开，牵引蓄电池组通过第一控制开关给控制负载供电，接触网依次通过牵引变压器、牵引变流器、辅助供电装置、双向充电机给与双向充电机连接的不同负载供电；

15、其中，socq为牵引蓄电池组的荷电状态，socqmax为牵引蓄电池组正常充放电的上限值，socqmin为牵引蓄电池组正常充放电的下限值。

16、基于同一构思，本发明还提供一种电力机车，在所述电力机车上设有如上所述的供电系统。

17、有益效果

18、与现有技术相比，本发明的优点在于：

19、本发明取消了控制蓄电池及其充电机，由牵引蓄电池组或经双向充电机转换后的接触网电能给控制负载供电；在无网区自行走、天窗期、库内动车或控制负载取用电等应用场景，由牵引蓄电池组给控制负载和与双向充电机连接的不同负载供电，解决了控制蓄电池无法实现牵引自行走、天窗期供电等功能导致的使用场景受限的问题，由于取消了控制蓄电池及其充电机，因此解决了额外增加牵引蓄电池组导致机械间空间被占用的问题，提高了整个机车的控制负载的供电冗余度和可靠性。

技术特征：

1.一种电力机车供电系统，包括依次连接的接触网、牵引变压器、牵引变流器以及辅助供电装置，其特征在于：

2.根据权利要求1所述的电力机车供电系统，其特征在于：所述牵引蓄电池组包括至少一个单体蓄电池。

3.根据权利要求2所述的电力机车供电系统，其特征在于：所述单体蓄电池为钛酸锂电池。

4.根据权利要求1所述的电力机车供电系统，其特征在于：所述第二控制开关为手动开关或双极接触器。

5.根据权利要求1或4所述的电力机车供电系统，其特征在于：所述手动开关为双极手动开关或两个单极手动开关。

6.根据权利要求1所述的电力机车供电系统，其特征在于：在所述牵引蓄电池组与第一控制开关之间串接有防反二极管。

7.根据权利要求1所述的电力机车供电系统，其特征在于：与所述双向充电机连接的不同负载包括牵引负载和辅助负载。

8.一种如权利要求1～7中任一项所述电力机车供电系统的控制方法，其特征在于，所述控制方法包括：

9.一种电力机车，其特征在于，在所述电力机车上设有如权利要求1～7中任一项所述的供电系统。

技术总结
本发明公开了一种电力机车及其供电系统与控制方法，所述供电系统还包括牵引蓄电池组、第一控制开关、双向充电机以及第二控制开关；所述牵引蓄电池组通过第一控制开关与控制负载连接，所述第一控制开关为手动开关，所述控制负载包括充电机控制设备；所述牵引蓄电池组还通过第二控制开关与所述双向充电机连接，所述双向充电机与所述辅助供电装置、不同负载连接。本发明取消了控制蓄电池及其充电机，由牵引蓄电池组或经双向充电机转换后的接触网电能给控制负载供电，解决了控制蓄电池无法实现牵引自行走、天窗期供电等功能导致的使用场景受限以及额外增加牵引蓄电池组导致机械间空间被占用的问题。

技术研发人员：贾岩鑫,陈哲,邹焕青,万尚存,陈勇
受保护的技术使用者：中车株洲电力机车有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/24