新能源动车组供电系统及其控制方法与流程

    技术2025-05-23  20


    本技术涉及轨道交通领域,尤其涉及一种新能源动车组供电系统及其控制方法。


    背景技术:

    1、动车组是轨道交通系统的重要组成部分之一,其运行的安全可靠性及效率直接影响了轨道交通系统的运营,随着轨道车辆行业的发展新能源车辆的需求越来越大。

    2、而在现有技术当中,新能源动车组的供电系统大多数采用柴油发电机来对动车组的工作部件进行直接供电,但是柴油发电机的供电电能并不稳定,往往会让整个供电系统出现过压或低压的情况,降低了供电系统的稳定性和可靠性,并且还容易对供电系统的其他工作部件造成损坏,降低供电系统的安全性。


    技术实现思路

    1、本技术实施例的主要目的在于提出新能源动车组供电系统及其控制方法,进而能够通过能量管理器对燃料电池以及动力电池的供电状态进行动态调节,提高了对供电系统的其他工作部件的使用寿命,提高了供电系统的安全性和稳定性。

    2、为实现上述目的,本技术实施例的第一方面提出了新能源动车组供电系统,包括:

    3、直流母线;

    4、燃料电池,燃料电池用于为目标动车提供直流电能;

    5、dc/dc变流器,dc/dc变流器用于将燃料电池输出的直流电压转换为稳定的直流电压并转换后的电能传输至直流母线,dc/dc变流器与燃料电池串联连接,dc/dc变流器并联接入直流母线当中;

    6、动力电池,动力电池用于稳定燃料电池的供电功率,动力电池并联接入直流母线当中;

    7、能量管理器,能量管理器用于调节燃料电池、dc/dc变流器和动力电池的工作状态,能量管理器与动力电池相连接,能量管理器与dc/dc变流器相连接。

    8、进一步,在一些实施例中,新能源动车组供电系统还包括:

    9、牵引电机,牵引电机用于接收电能以牵引目标动车加速,或者,牵引电机用于在制动目标动车时回馈电能;

    10、牵引逆变器,牵引逆变器并联接入直流母线当中,牵引逆变器与牵引电机串联连接;牵引逆变器用于对直流母线的电能进行转换并将转换后的电能传输至牵引电机当中,或者,牵引逆变器用于对牵引电机的电能进行转换并将转换后的电能传输至直流母线当中。

    11、进一步,在一些实施例中,新能源动车组供电系统还包括:

    12、辅助负载,辅助负载作为辅助目标动车的传动部件;

    13、辅助变流器,辅助变流器并联接入直流母线当中,辅助变流器与辅助负载串联连接,辅助变流器用于对直流母线的电能进行转换并将转换后的电能传输至辅助负载当中。

    14、进一步,在一些实施例中,新能源动车组供电系统还包括:

    15、制动电阻,制动电阻用于稳定动力电池;

    16、制动继电器,制动继电器并联接入直流母线,制动继电器与制动电阻串联连接,制动继电器用于控制制动电阻与直流母线的导通状态。

    17、进一步,在一些实施例中,直流母线为高压直流母线,直流母线的电压为1800v。

    18、为实现上述目的,本技术实施例的第二方面提出了一种新能源动车组供电控制方法,应用于上述第一方面的新能源动车组供电系统,包括:

    19、能量管理器响应于目标动车处于制动状态,获取辅助负载的负载实时用电功率和牵引电机的电机实时馈电功率;其中,当目标动车处于制动状态时,辅助负载处于用电状态,牵引电机处于馈电状态,牵引电机向辅助负载供电;

    20、能量管理器将电机实时馈电功率与负载实时用电功率进行大小比较;

    21、当电机实时馈电功率大于负载实时用电功率时,能量管理器控制动力电池持续处于充电状态,直至电机实时馈电功率等于负载实时用电功率时,则能量管理器控制动力电池停止工作;

    22、或者,当电机实时馈电功率小于负载实时用电功率时,能量管理器控制燃料电池持续处于供电状态,直至电机实时馈电功率等于负载实时用电功率时,则能量管理器控制燃料电池停止工作;

    23、或者,当电机实时馈电功率等于负载实时用电功率时,能量管理器不作控制操作。

    24、进一步,在一些实施例中,当电机实时馈电功率大于负载实时用电功率时,能量管理器控制动力电池持续处于充电状态,包括:

    25、能量管理器将电机实时馈电功率减去负载实时用电功率,得到制动实时过剩功率;

    26、能量管理器将制动实时过剩功率与动力电池的最大额定充电功率进行大小比较;

    27、当制动实时过剩功率大于动力电池的最大额定充电功率时,能量管理器控制制动继电器持续处于导通状态以使制动电阻消耗制动实时过剩功率,直至制动实时过剩功率小于或等于动力电池的最大额定充电功率,则能量管理器控制制动继电器处于断开状态;

    28、或者,当制动实时过剩功率小于或等于动力电池的最大额定充电功率时,能量管理器不作控制操作,制动继电器处于断开状态。

    29、进一步,在一些实施例中,当电机实时馈电功率小于负载实时用电功率时,能量管理器控制燃料电池持续处于供电状态,包括:

    30、能量管理器将负载实时用电功率减去电机实时馈电功率,得到制动实时补偿功率;

    31、能量管理器将制动实时补偿功率与燃料电池的实时供电功率进行大小比较;

    32、当制动实时补偿功率大于燃料电池的实时供电功率时,能量管理器控制动力电池持续处于供电状态,直至制动实时补偿功率等于燃料电池的实时供电功率,则能量管理器控制动力电池停止工作;

    33、或者,当制动实时补偿功率小于燃料电池的实时供电功率时,能量管理器控制动力电池持续处于充电状态,直至制动实时补偿功率等于燃料电池的实时供电功率,则能量管理器控制动力电池停止工作;

    34、或者,当制动实时补偿功率等于燃料电池的实时供电功率时,能量管理器不作控制操作。

    35、进一步,在一些实施例中,新能源动车组供电控制方法还包括:

    36、能量管理器响应于目标动车处于牵引状态,能量管理器获取目标动车的牵引总用电功率和燃料电池的实时供电功率;其中,当目标动车处于牵引状态时,牵引电机和辅助负载均处于用电状态,燃料电池处于供电状态,燃料电池分别向牵引电机以及辅助负载供电,牵引总用电功率为牵引电机的电机实时用电功率与辅助变流器的负载实时用电功率之和;

    37、能量管理器将牵引总供电功率与燃料电池的实时供电功率进行大小比较;

    38、当燃料电池的实时供电功率大于牵引总用电功率,能量管理器控制动力电池持续处于充电状态,直至燃料电池的实时供电功率等于牵引总用电功率时,则能量管理器控制动力电池停止充电。

    39、进一步,在一些实施例中,新能源动车组供电控制方法还包括:

    40、当燃料电池的实时供电功率小于牵引总用电功率,能量管理器控制动力电池持续处于供电状态,直至燃料电池的实时供电功率等于牵引总用电功率时,则能量管理器控制动力电池停止放电;其中,牵引总用电功率小于或等于燃料电池的额度最大供电功率与动力电池的额度最大供电功率之和;

    41、或者,当燃料电池的实时供电功率等于牵引总用电功率,能量管理器不作控制操作。

    42、本技术实施例具有以下有益效果:本技术通过设有直流母线、燃料电池、dc/dc变流器、动力电池和能量管理器;燃料电池用于为目标动车提供直流电能;dc/dc变流器用于将燃料电池输出的直流电压转换为稳定的直流电压并转换后的电能传输至直流母线,dc/dc变流器与燃料电池串联连接,dc/dc变流器并联接入直流母线当中;动力电池用于稳定燃料电池的供电功率,动力电池并联接入直流母线当中;能量管理器用于调节燃料电池、dc/dc变流器和动力电池的工作状态,能量管理器与动力电池相连接,能量管理器与dc/dc变流器相连接,进而通过能量管理器对燃料电池和动力电池的供电状态进行调节,提高了对供电系统的其他工作部件的使用寿命,提高了供电系统的安全性和稳定性。


    技术特征:

    1.一种新能源动车组供电系统,其特征在于,包括:

    2.根据权利要求1所述的新能源动车组供电系统,其特征在于,还包括:

    3.根据权利要求1所述的新能源动车组供电系统,其特征在于,还包括:

    4.根据权利要求1所述的新能源动车组供电系统,其特征在于,还包括:

    5.根据权利要求1所述的新能源动车组供电系统,其特征在于,所述直流母线为高压直流母线,所述直流母线的电压为1800v。

    6.一种新能源动车组供电控制方法,应用于如权利要求1至5任一项所述的新能源动车组供电系统,其特征在于,所述新能源动车组供电控制方法包括:

    7.根据权利要求6所述的新能源动车组供电控制方法,其特征在于,所述当所述电机实时馈电功率大于所述负载实时用电功率时,所述能量管理器控制所述动力电池持续处于充电状态,包括:

    8.根据权利要求6所述的新能源动车组供电控制方法,其特征在于,所述当所述电机实时馈电功率小于所述负载实时用电功率时,所述能量管理器控制所述燃料电池持续处于供电状态,包括:

    9.根据权利要求6所述的新能源动车组供电控制方法,其特征在于,所述新能源动车组供电控制方法还包括:

    10.根据权利要求9所述的新能源动车组供电控制方法,其特征在于,所述新能源动车组供电控制方法还包括:


    技术总结
    本申请提供了一种新能源动车组供电系统及其控制方法,设有直流母线、燃料电池、DC/DC变流器、动力电池和能量管理器;燃料电池用于为目标动车提供直流电能;DC/DC变流器用于将燃料电池输出的直流电压转换为稳定的直流电压并转换后的电能传输至直流母线,DC/DC变流器与燃料电池串联连接,DC/DC变流器并联接入直流母线当中;动力电池用于稳定燃料电池的供电功率,动力电池并联接入直流母线当中;能量管理器用于调节燃料电池、DC/DC变流器和动力电池的工作状态,能量管理器与动力电池相连接,能量管理器与DC/DC变流器相连接,进而通过能量管理器对燃料电池和动力电池的供电状态进行调节,提高了对供电系统的其他工作部件的使用寿命,提高了供电系统的安全性和稳定性。

    技术研发人员:刘英海,尹志春,杨晗,林镛基,叶浩亮,高超绪
    受保护的技术使用者:中车广东轨道交通车辆有限公司
    技术研发日:
    技术公布日:2024/10/24
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