本發(fā)明涉及電力機(jī)車裝備，具體涉及一種交流傳動(dòng)機(jī)車應(yīng)急供電充電器及系統(tǒng)、機(jī)車。

背景技術(shù)：

1、目前面臨運(yùn)煤量大、機(jī)車運(yùn)轉(zhuǎn)快、利用率要求高、維修量大、維護(hù)檢修任務(wù)繁重等諸多問題，充電電路裝置是與鋰離子動(dòng)力電池配套使用的機(jī)車重要電氣裝備，充電器裝置的性能好壞直接影響到鋰離子動(dòng)力電池的運(yùn)行效率、使用壽命及運(yùn)行的可靠性。

2、鋰電池的生產(chǎn)、使用甚至是報(bào)廢都不產(chǎn)生鉛、汞、鎘等有毒重金屬物質(zhì)；電池的主要原材料鋰、錳、鐵、釩等在我國都是富產(chǎn)資源；生產(chǎn)基本不消耗水，對水資源稀缺的國家十分有利，目前鋰離子電池已逐漸替代鉛酸蓄電池成為動(dòng)力電池的主流。而且鋰離子電池隨時(shí)可以充電放電,不像鎳氫、鎳錫電池一樣,一定要等到電量耗盡。單體電池的平均電壓為3.2v或3.7v，大約等于3個(gè)鎳鎘電池或鎳氫電池的串聯(lián)電壓，方便于組成電池組。可在-20℃–60℃的環(huán)境下使用，經(jīng)過特殊處理，可以在-45℃環(huán)境下使用，環(huán)境溫差變化適應(yīng)性強(qiáng)。鋰離子電池充放電倍率可以達(dá)到15c-30c，具備高功率承受力。自放電率低，室溫下，若滿電存儲(chǔ)一個(gè)月的自放電率約10％左右，而相同條件下鎳鎘為25～30％、鎳氫為30～35％。

3、雖然鋰離子電池有諸多優(yōu)點(diǎn)，但目前針對適用于電力機(jī)車的鋰離子動(dòng)力電池的容量等級劃分標(biāo)準(zhǔn)、測試試驗(yàn)條件都還很不成熟，其充電參數(shù)控制等方面的技術(shù)瓶頸而導(dǎo)致的安全性問題導(dǎo)致在電力機(jī)車上的應(yīng)用非常有限，針對鋰離子動(dòng)力電池的充電器和管理系統(tǒng)，還有許多關(guān)鍵技術(shù)有待研究。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、有鑒于此，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種交流傳動(dòng)機(jī)車應(yīng)急供電充電器及系統(tǒng)、機(jī)車，解決了鋰離子動(dòng)力電池的充電器和管理系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性的問題。

2、第一方面，本發(fā)明一實(shí)施例提供的一種交流傳動(dòng)機(jī)車應(yīng)急供電充電器包括：

3、emc濾波器，作用為防止電網(wǎng)上的尖峰浪涌對電源設(shè)備的干擾和損害，同時(shí)濾除電源設(shè)備產(chǎn)生的高頻雜波對電網(wǎng)的污染；

4、碳化硅逆變模塊，與所述emc濾波器并聯(lián)，用于將直流電逆變?yōu)楦哳l方波；

5、二極管整流模塊，作用為將低壓直流變?yōu)橹绷鞒潆婋娏骱碗妷海?/p>

6、高頻變壓器，與所述碳化硅逆變模塊與所述二極管整流模塊串聯(lián)，作用為進(jìn)行電氣隔離。

7、在一種實(shí)施方式中，還包括：

8、整流濾波模塊，與所述emc濾波器和所述碳化硅逆變模塊并聯(lián)；

9、軟啟動(dòng)模塊，與所述整流濾波模塊相連，作用為在電源模塊接入交流電時(shí)先限電流對所述整流濾波模塊預(yù)先進(jìn)行充電。

10、在一種實(shí)施方式中，還包括：數(shù)據(jù)采樣模塊，與所述二極管整流模塊并聯(lián)，作用為對所述二極管整流模塊輸出的電壓電流及保護(hù)信號進(jìn)行采樣。

11、在一種實(shí)施方式中，還包括充電保護(hù)模塊，作用為當(dāng)電池充電電壓升高到保護(hù)閥值時(shí)，自動(dòng)關(guān)斷充電回路。

12、在一種實(shí)施方式中，還包括：多個(gè)監(jiān)控接口，分別設(shè)置在所述emc濾波器、所述碳化硅逆變模塊、所述二極管整流模塊和所述高頻變壓器的輸入端和輸出端，作用為實(shí)現(xiàn)各模塊間的負(fù)載均分統(tǒng)一調(diào)壓。

13、第二方面，本發(fā)明一實(shí)施例提供的交流傳動(dòng)機(jī)車應(yīng)急供電充電系統(tǒng)，包括上述權(quán)利要求所述的交流傳動(dòng)機(jī)車應(yīng)急供電充電器。

14、在一種實(shí)施方式中，還包括：控制單元；所述控制單元包括：

15、數(shù)據(jù)采集模塊，作用為充電參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集；

16、主控模塊，與所述數(shù)據(jù)采集模塊相連，作用為對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和計(jì)算以得出相應(yīng)的控制數(shù)據(jù)，控制sic逆變模塊的開通和關(guān)斷；

17、保護(hù)模塊，與所述主控模塊相連，作用為根據(jù)預(yù)先設(shè)好的技術(shù)指標(biāo)，判斷充電系統(tǒng)是否出現(xiàn)異常，若是則關(guān)斷充電系統(tǒng)。

18、在一種實(shí)施方式中，所述數(shù)據(jù)采集模塊包括：傳感器模塊、輸入信號調(diào)理模塊、數(shù)字信號處理模塊和smbus總線通訊模塊組成；

19、傳感器模塊，作用為采集各個(gè)單元的輸入模擬信號；

20、輸入信號調(diào)理模塊，與所述傳感器模塊相連，作用為將傳感器傳來的輸入的模擬信號進(jìn)行調(diào)理以滿足數(shù)字電路對信號的要求；

21、數(shù)字信號處理模塊，與所述輸入信號調(diào)理模塊相連，作用為將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號；

22、smbus總線通訊模塊，與所述數(shù)字信號處理模塊相連，作用為將所述數(shù)字信號發(fā)送至所述主控模塊。

23、在一種實(shí)施方式中，所述數(shù)據(jù)采集模塊包括：直流母線電壓檢測單元、充電電壓采集單元、充電電流采樣單元和驅(qū)動(dòng)單元中的至少一種。

24、第三方面，本發(fā)明一實(shí)施例提供的一種機(jī)車，包括上述所述的交流傳動(dòng)機(jī)車應(yīng)急供電充電系統(tǒng)。

25、本發(fā)明實(shí)施例提供的一種交流傳動(dòng)機(jī)車應(yīng)急供電充電器及系統(tǒng)、機(jī)車，該交流傳動(dòng)機(jī)車應(yīng)急供電充電器選用不控整流加h橋碳化硅逆變與高頻變壓器隔離和快速二級管整流方式電路結(jié)構(gòu)，電能變換過程可概括為“交-直-交-直(ac/dc/ac/dc)”，交流電通過不控整流環(huán)節(jié)后將ac380v整流成直流電并調(diào)到dc154v以下(可以連續(xù)調(diào)節(jié)輸出電壓，如dc0～120v)，再由h橋碳化硅模塊逆變成高頻電源，通過高頻變壓器進(jìn)行電氣隔離后再由快速二極管進(jìn)行整流得到鋰電池組需要的充電電壓和電流。這種方式同時(shí)具有調(diào)壓、電氣隔離的特點(diǎn)，依托電力電子技術(shù)和微型計(jì)算機(jī)控制技術(shù)進(jìn)行恒流恒壓充電，另外體積、重量都符合現(xiàn)場使用需求。本發(fā)明按照機(jī)車鋰離子動(dòng)力電池組的充電要求，將輔助三相ac380v電壓變換為隔離的充電電壓和充電電流，給鋰離子動(dòng)力電池組充電，并保證整個(gè)系統(tǒng)可以穩(wěn)定的運(yùn)行。

技術(shù)特征：

1.一種交流傳動(dòng)機(jī)車應(yīng)急供電充電器，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的交流傳動(dòng)機(jī)車應(yīng)急供電充電器，其特征在于，還包括：

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的交流傳動(dòng)機(jī)車應(yīng)急供電充電器，其特征在于，還包括：數(shù)據(jù)采樣模塊，與所述二極管整流模塊并聯(lián)，作用為對所述二極管整流模塊輸出的電壓電流及保護(hù)信號進(jìn)行采樣。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的交流傳動(dòng)機(jī)車應(yīng)急供電充電器，其特征在于，還包括充電保護(hù)模塊，作用為當(dāng)電池充電電壓升高到保護(hù)閥值時(shí)，自動(dòng)關(guān)斷充電回路。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的交流傳動(dòng)機(jī)車應(yīng)急供電充電器，其特征在于，還包括：多個(gè)監(jiān)控接口，分別設(shè)置在所述emc濾波器、所述碳化硅逆變模塊、所述二極管整流模塊和所述高頻變壓器的輸入端和輸出端，作用為實(shí)現(xiàn)各模塊間的負(fù)載均分統(tǒng)一調(diào)壓。

6.一種交流傳動(dòng)機(jī)車應(yīng)急供電充電系統(tǒng)，其特征在于，包括上述權(quán)利要求1-5中任意一項(xiàng)所述的交流傳動(dòng)機(jī)車應(yīng)急供電充電器。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的交流傳動(dòng)機(jī)車應(yīng)急供電充電系統(tǒng)，其特征在于，還包括：控制單元；所述控制單元包括：

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的交流傳動(dòng)機(jī)車應(yīng)急供電充電系統(tǒng)，其特征在于，所述數(shù)據(jù)采集模塊包括：傳感器模塊、輸入信號調(diào)理模塊、數(shù)字信號處理模塊和smbus總線通訊模塊組成；

9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的交流傳動(dòng)機(jī)車應(yīng)急供電充電系統(tǒng)，其特征在于，所述數(shù)據(jù)采集模塊包括：直流母線電壓檢測單元、充電電壓采集單元、充電電流采樣單元和驅(qū)動(dòng)單元中的至少一種。

10.一種機(jī)車，其特征在于，包括上述權(quán)利要求6-9中任意一項(xiàng)所述的交流傳動(dòng)機(jī)車應(yīng)急供電充電系統(tǒng)。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供了一種交流傳動(dòng)機(jī)車應(yīng)急供電充電器及系統(tǒng)、機(jī)車，解決了鋰離子動(dòng)力電池的充電器和管理系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性的問題。該交流傳動(dòng)機(jī)車應(yīng)急供電充電器包括：EMC濾波器，作用為防止電網(wǎng)上的尖峰浪涌對電源設(shè)備的干擾和損害，同時(shí)濾除電源設(shè)備產(chǎn)生的高頻雜波對電網(wǎng)的污染；碳化硅逆變模塊，與所述EMC濾波器并聯(lián)，用于將直流電逆變?yōu)楦哳l方波；二極管整流模塊，作用為將低壓直流變?yōu)橹绷鞒潆婋娏骱碗妷海桓哳l變壓器，與所述碳化硅逆變模塊與所述二極管整流模塊串聯(lián)，作用為進(jìn)行電氣隔離。

技術(shù)研發(fā)人員：尤昕宇,尹亮,李永清
受保護(hù)的技術(shù)使用者：國能新朔鐵路有限責(zé)任公司機(jī)務(wù)分公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/10