[发明专利]一种有轨电车混合供电系统

说明书

本发明公开了一种有轨电车混合供电系统，包括直流母线，有轨电车上的用电设备与直流母线电连接，直流母线还可在电车停站时与地面充电机电连接，直流母线与超级电容电连接，且直流母线通过双向充电机与蓄电池电连接；其中超级电容：用于在有轨电车处于牵引工况且超级电容的电压值不小于第一设定值时单独向直流母线供电；用于在有轨电车处于牵引工况且超级电容的电压值小于第一设定值时与蓄电池同时向直流母线供电。本发明利用超级电容和蓄电池进行混合供电，利用超级电容作为主动力，利用蓄电池作为辅助动力，续航能力强，工作可靠性高，不受安装空间限制，停站充电时间短，电车运输效率高，电车全寿命使用周期长，再生能耗利用率高，运行成本低。

技术领域

本发明属于轨道交通领域，特别涉及一种有轨电车混合供电系统。

背景技术

现有的储能式有轨电车供电系统有两种，第一种是单独利用超级电容作为储能元件的供电系统，第二种是单独利用蓄电池作为储能元件的供电系统。

如图1所示，单独利用超级电容作为储能元件的有轨电车供电系统包括至少一套超级电容4，其中超级电容4与高压直流母线1电连接，有轨电车上的用电设备2（牵引系统201、辅助系统202、直流变频空调203）与高压直流母线1电连接，高压直流母线1还可在电车停站时与地面充电机3电连接。并联的超级电容4给有轨电车的DC500V-DC900V高压直流母线1供电，有轨电车的所有用电设备2从高压直流母线1获取DC500V-DC900V的高压直流电。图2为单独利用超级电容供电的有轨电车供电系统具体电路图。

由于超级电容充电快，因而单独超级电容供电的供电系统能够满足停站充电时间不大于30s的要求。但是，由于单体超级电容储能少，同时车顶安装空间有限，对超级电容的数目有限制，导致整列车的超级电容可用能量约为9~14KWh，超级电容续航里程短，车辆在平直道的续航里程约为2~3km，在等待红绿灯、爬长坡道等复杂路况，车辆续航里程将大大减少，工作可靠性低。

由于纯超级电容供电的有轨电车续航里程短，为了保证车辆的正常运行，基本每站都需要设置地面充电机3，确保车辆停站后，能够通过地面充电机3为车辆超级电容充电。

如图3所示，单独利用蓄电池作为储能元件的有轨电车供电系统包括至少一组蓄电池6，其中蓄电池6通过双向充电机5与高压直流母线1电连接，有轨电车上的用电设备2（牵引系统201、辅助系统202、直流变频空调203）与高压直流母线1电连接，高压直流母线1还可在电车停站时与地面充电机3电连接。并联的蓄电池6给有轨电车的DC500V-DC900V高压直流母线1供电，有轨电车的所有用电设备2从高压直流母线1获取DC500V-DC900V的高压直流电。

由于蓄电池储能能力强，因而续航里程较长。但是，由于蓄电池的功率密度低，因而需要配置多套蓄电池才能保证车辆的启动功率，受安装空间限制。同时，由于大电流充放电会影响蓄电池的使用寿命，为不影响蓄电池的寿命，蓄电池单次充电时间一般要求不低于6~10min，无法满足停站充电时间不大于30s的要求，影响电车的运输效率。此外，由于蓄电池循环充放电次数较少，将其作为主要能源使用会影响有轨电车的全寿命使用周期。

发明内容

现有单一使用超级电容供电的有轨电车储能较少，续航能力差，对复杂路况的应对能力差，工作可靠性低；单一使用蓄电池供电的有轨电车需要配备多套蓄电池，受安装空间限制，同时蓄电池充电时间长，循环充放电次数较少，影响电车的运输效率和全寿命使用周期。本发明的目的在于，针对上述现有技术的不足，提供一种有轨电车混合供电系统，利用超级电容和蓄电池进行混合供电，续航能力强，工作可靠性高，不受安装空间限制，停站充电时间短，电车运输效率高，电车全寿命使用周期长。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：