一种轨道交通客车电源装置的制作方法

[0001]
本实用新型主要涉及轨道交通客车供电技术领域，特指一种轨道交通客车电源装置。


背景技术：

[0002]
目前铁路上主流的25型空调客车供电系统主要存在两种供电制式，一种为三相四线ac380v/50hz，基本采用柴油发电车或者内燃机车集中供电；另一种为dc600v，主要由客运电力机车集中供电。前者是在20世纪80年代中后期我国铁路客车开始大规模应用空调设备时，根据当时的技术水平和使用条件而制定的，受制于当时的变流技术水平，电力机车仍然无法直接向传统的3ac380v客车进行供电，而这些客车由于存量、线路等原因，目前的保有量仍然非常大；而后者是在静止变流器供电方式成熟的基础上，1998年开始成功应用在快速客车上，2004年铁路第五次大提速以后开始批量应用。
[0003]
通过柴油机燃烧柴油转化成机械能带动发电机运转产生电能，为空调客车提供电源，其能耗非常高，再加上人工、维修等成本，每年的费用开支相当惊人；除此之外，空调发电车或内燃机车因为燃油泄露还存在着一定的火灾隐患；燃油燃烧后排放的气体严重污染环境。随着电气化铁路逐步扩展和电力机车变流技术的重大进步，已有的3ac380v客车仍然依靠大功率柴油发电机组供电已不能满足形势发展的需要，电力机车上按照客车负载特点定制开发一套新型3ac380v客车供电装置，可直接向客车提供三相交流3ac 380v列车供电装置，取消空调发电车后可增加一节客车，提高载客量。其中3ac 380v列车供电装置由电网供电，存在过分相区和换端情况，此时无法向客车负载提供单相交流电源。


技术实现要素：

[0004]
本实用新型要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本实用新型提供一种可输出交流和直流，可靠性高的轨道交通客车电源装置。
[0005]
为解决上述技术问题，本实用新型提出的技术方案为：
[0006]
一种轨道交通客车电源装置，包括蓄电单元和一路以上的供电主电路，各所述供电主电路均包括充电机模块和逆变器模块；各供电主电路的充电机模块相互冗余，各供电主电路的逆变器模块相互冗余；所述充电机模块的输入端用于与客车供电电源相连，所述充电机模块的输出端与所述逆变器模块的输入端和蓄电单元相连，以及用于与客车的直流负载相连；所述逆变器模块的输出端用于与客车的交流负载相连。
[0007]
作为上述技术方案的进一步改进：
[0008]
还包括隔离变压单元，各所述供电主电路的逆变器模块的输出端并联后经隔离变压单元与客车的交流负载相连。
[0009]
所述隔离变压单元包括隔离变压器。
[0010]
还包括一路以上的旁路回路，各所述旁路回路中均串联有旁路开关，各所述旁路开关的一端用于与客车供电电源相连，另一端与所述逆变器模块的输出端相连；各所述旁
路开关之间互锁。
[0011]
所述旁路开关为接触器。
[0012]
各所述充电机模块均包括多路输出端，其中一路输出端与所述逆变器模块的输入端相连，其中一路输出端用于与客车的交流负载相连；其中一路输出端与所述蓄电单元相连。
[0013]
各所述充电机模块连接蓄电单元的输出端之间设有开关。
[0014]
各所述充电机模块之间通讯相连。
[0015]
各所述逆变器模块之间通讯相连。
[0016]
各所述充电机模块与客车供电电源之间均设有主开关。
[0017]
与现有技术相比，本实用新型的优点在于：
[0018]
本实用新型的轨道交通客车电源装置，通过配置ac-dc充电机模块，能够为客车直流负载提供电源；通过配置dc-ac逆变器模块，能够为客车交流负载提供电源；通过配置有蓄电单元，能够在轨道交通客车在换端和过分相时直接输出直流源以及为dc-ac逆变器模块提供电源，从而保障客车各负载在不同情况下的正常工作；同时各供电主电路中的ac-dc充电机模块之间相互冗余，dc-ac逆变器模块也相互冗余，提高整个装置的工作可靠性。
附图说明
[0019]
图1为本实用新型在实施例的方框结构图。
[0020]
图中标号表示：1、充电机模块；2、逆变器模块；3、蓄电单元；4、隔离变压单元。
具体实施方式
[0021]
以下结合说明书附图和具体实施例对本实用新型作进一步描述。
[0022]
如图1所示，本实施例的轨道交通客车电源装置，包括蓄电单元3(如蓄电池等)和一路以上的供电主电路，各供电主电路均包括ac-dc充电机模块1和dc-ac逆变器模块2；各供电主电路的充电机模块1之间相互冗余备用，各供电主电路的逆变器模块2之间相互冗余备用；充电机模块1的输入端与客车供电电源(如3ac380v)相连，充电机模块1的输出端与逆变器模块2的输入端和蓄电单元3相连，以及与客车的直流负载相连；逆变器模块2的输出端则与客车的交流负载相连。
[0023]
本实用新型的轨道交通客车电源装置，通过配置ac-dc充电机模块1，能够为客车直流负载提供电源；通过配置dc-ac逆变器模块2，能够为客车交流负载提供电源；通过配置有蓄电单元3，能够在轨道交通客车在换端和过分相时直接输出直流源以及为dc-ac逆变器模块2提供电源，从而保障客车各负载在不同情况下的正常工作；同时各供电主电路中的ac-dc充电机模块1之间相互冗余，dc-ac逆变器模块2也相互冗余，提高整个装置的工作可靠性。
[0024]
本实施例中，还包括隔离变压单元4(如隔离变压器t)，各供电主电路的逆变器模块2的输出端并联后经隔离变压单元4与客车的交流负载相连。单相逆变器输出电压经过隔离变压器t1隔离和升压，给客车车厢提供交流电源(如ac220v/50hz)。当然，在其它实施例中，也可以在各逆变器模块2的输出端均设置有一个独立的隔离变压器t。
[0025]
本实施例中，供电主电路为两路，共包括两个ac-dc充电机模块1(图1中的u1a和
u1b)和两个单相dc-ac逆变器模块2(图1中的u2a和u2b)，其中u1a和u1b具有相同的功能，相互冗余，且之间可以实现互换；u2a和u2b具有相同的功能，相互冗余，且之间可以实现互换。当然，在其它实施例中，供电主电路也可以根据具体情况设定三路、四路或更多路。具体地，充电机模块1主要功能是将xt1:u、xt1:v和xt1:w输入的3ac380v电源经过ac-dc高频隔离变换输出直流电源(如直流电压dc38v～dc60v)；另外充电机模块1还具有输入输出滤波、输入电压、输出电压、输出总电流、充/放电电流检测、输入预充电功能、智能充电功能、故障诊断与保护和事件记录、rs485通信等功能。其中充电机模块1u1a和u1b通过外部地址信号识别自身位置，u1a与u1b之间通过通信或硬线信号传递信息，传送本机及获取对方运行状态。u1a和u1b均正常工作时，u1a按温度补偿曲线经xt1:d+、xt1:d-端子给蓄电池充电，u1a、u1b输出l+端并联给单相逆变器模块2以及xt1:l+、xt1:l-端子给客车车厢中的直流负载供电。在u1a故障锁定时停止输出，闭合u1a与u1b之间的开关(图1中的接触器km102)，由u1b单独给蓄电池和单相逆变器及客车车厢中的直流负载供电。在u1b故障而u1a正常运行时，u1a按温度补偿曲线限流输出，给蓄电池和直流负载供电。
[0026]
其中单相逆变器模块2主要将输入直流电压(如dc38v～dc60v)经过斩波升压、dc-ac变换输出单相交流电源，在充电机模块1有输出时，由充电机模块1和蓄电池共同给单相逆变器提供输入电源；当充电机模块1无输出时，则由蓄电池给单相逆变器模块2提供电源。其中单相逆变器模块2具有输入电压、中间直流电压、输出电压、输入电流、输出电流检测、输入预充电功能、dc-ac变换功能、输出滤波功能、互备供电功能、故障诊断与保护和事件记录等功能。单相逆变器模块u2a和u2b之间通过外部地址信号识别自身位置，u2a和u2b之间可以通过通信或硬线信号传递信息，传送本机及获取对方运行状态。在正常情况下，u2a输出，u2b热备；在u2a故障后停止输出，切换至由u2b输出。在其它实施例中，当各逆变器模块2的输出端均设置有一个独立的隔离变压器t的情况下，逆变器模块2也不采用热备切换方式而采用并联输出方式，u2a和u2b的输出电压相位相同。
[0027]
上述u1a、u1b、u2a和u2b四个模块通过rs485通信与网关通信，网关轮询发送命令给四个模块，模块反馈信息给网关，网关再并将相关运行状态传递至车厢显示屏，供检修人员查看，提高产品可维护性。另外，u1a、u1b的输入端与客车供电电源之间均设有主开关(图1中的接触器km101)，能够实现u1a、u1b的接入与切除。
[0028]
本实施例中，还包括一路以上的旁路回路，各旁路回路中均串联有旁路开关(如图1中的接触器km1和km2)，各旁路开关的一端用于与客车供电电源相连，另一端与逆变器模块2的输出端相连；各旁路开关之间互锁。当u2a和u2b均故障时，自动或手动启动旁路功能，给车厢提供交流电源(ac220v电源)。具体地，xt1:u001、n或xt1:u002、n输出的两路单相交流电源，每个客车车厢随机接入其中一路旁路回路，在供电装置软启动过程中，旁路功能不能启动，避免导致车辆220v负载接触器乱动作。然后检测单相ac220v输入电源xt1:u001、n或xt1:u002、n状态，当xt1:u001、n电压正常时，闭合接触器km1给负载供电；当xt1:u002、n电压正常时，闭合接触器km2给负载供电，km1和km2之间通过硬件互锁，不能同时闭合，避免因列车供电装置输出的二路380v电源相位不一致而闭合导致的短路。另外，供电装置具有零压启动功能，当蓄电池馈电时不需要外接蓄电池给蓄电池补电，提高系统可维护性，便于车辆检修。电源装置内部设置应急电源板，电源板将1ac220v或3ac380v转换成dc48v电压，给充电机模块1的控制系统提供电源。
[0029]
虽然本实用新型已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本实用新型。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本实用新型技术方案范围的情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本实用新型技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应落在本实用新型技术方案保护的范围内。

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