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现代车辆新能源与节能减排技术:混合动力轨道车辆技术分析

时间:2023-10-13 理论教育 版权反馈
【摘要】:表5-1-4 超级电容和蓄电池应用于混合动力轨道车辆的优缺点混合动力车辆的优缺点见表5-1-5。表5-1-5 混合动力车辆的优缺点典型混合动力系统分析根据目前的发展,存在两种主流混合动力方式,如图5-1-4所示。接触网+超级电容/蓄电池混合动力车辆由牵引变换器、DC/DC变换器、超级电容箱/动力电池箱、辅助电源箱和控制系统组成。在无电网或电网无电的情况下,由超级电容组和动力电池组通过DC/DC变换器为牵引变换器供电。

现代车辆新能源与节能减排技术:混合动力轨道车辆技术分析

(1)混合动力轨道车辆用超级电容和蓄电池优缺点

综合近年国内外混合动力轨道车辆采用的超级电容和蓄电池的应用情况,总结出的超级电容和蓄电池优缺点见表5-1-4。

5-1-4 超级电容和蓄电池应用于混合动力轨道车辆的优缺点

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混合动力车辆的优缺点见表5-1-5。

5-1-5 混合动力车辆的优缺点

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(2)典型混合动力系统分析

根据目前的发展,存在两种主流混合动力方式,如图5-1-4所示。

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图5-1-4 混合动力方式(www.xing528.com)

图5-1-4a所示车辆同时装有受电弓和储能装置(如蓄电池、超级电容,或二者兼有),这类车辆一般能运行在两种区域,既可在架设接触网的区域,如城市郊区,也可在无法架设接触网的区域,如城市核心区。在郊区运行时,通过接触网受流驱动列车前进,同时给车载蓄电池充电。在核心区运行时,蓄电池放电驱动列车前进。

接触网+超级电容/蓄电池混合动力车辆由牵引变换器、DC/DC变换器、超级电容箱/动力电池箱、辅助电源箱和控制系统组成。该系统能实现接触网和车载储能装置共同供电驱动牵引电动机的功能。在接触网有电时,由接触网为牵引变换器供电。在脱离接触网或接触网无电时,由超级电容或动力电池通过DC/DC变换器分别向牵引变换器提供电源,以驱动牵引电动机。其主电路电气原理如图5-1-5所示。

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图5-1-5 混合动力主电路框图

其中,DC 750V为直流电网供电电源,蓄电池和充电电路及超级电容和充电电路将供电网电压转换成蓄电池组能接收的电压,且其充电电流可控,牵引逆变器将直流电压转换成电压和频率变化的交流电压,用于驱动牵引电机

DC/DC变换器在有电网且电网有电的情况下,向超级电容组和动力电池组充电。在无电网或电网无电的情况下,由超级电容组和动力电池组通过DC/DC变换器为牵引变换器供电。

在充电工况时,DC/DC变换器将电网电压转化成超级电容或蓄电池所能接收的电压,同时其充电电流可控。蓄电池组有专用的充电电流传感器,当充电电流超过限值时,DC/DC变换器电压会自动降低,将充电电流控制在限值内。由于牵引变换器不需要电气隔离,电路结构简单、控制方便,工作效率能超过90%。

在放电工况时,由蓄电池供电,将电压升至750V左右,能量实现反向流动,如图5-1-6所示。

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图5-1-6 DC/DC变换器电气原理

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