鐵路客車空調(diào)機組供電技術(shù)和供電裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種鐵路客車空調(diào)機組供電技術(shù)和供電裝置，將空調(diào)機組電源裝置的輸入端直接與機車供電裝置的輸出端連接，由所述機車供電裝置向所述空調(diào)機組提供直流電源。本發(fā)明可節(jié)省或減小原電源中的逆變部分，逆變電源裝置體積可大幅減小，重量也大幅減輕，進而降低設(shè)備成本，也達到整車節(jié)能的目的，可靠性和舒適性均有提高。
【專利說明】鐵路客車空調(diào)機組供電技術(shù)和供電裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種安裝在鐵路車輛上的空調(diào)機組，涉別涉及一種鐵路客車空調(diào)機組新型供電技術(shù)和供電裝置，屬于鐵路客車空調(diào)機組控制【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，我國鐵路交通車輛供電系統(tǒng)主要是受電弓DC1500V受電方式，DC600V供電電源是由機車提供的，采用的是機車集中整流客車分散交流的方式。
[0003]其中，電力機車供電裝置I將受電弓接收的25KV單項高壓交流電經(jīng)降壓、整流、濾波，形成兩套獨立的DC600V直流電源，兩套裝置分兩路通過連接器向空調(diào)客車供電，供電容量為2X400KW。內(nèi)燃機車發(fā)電機組發(fā)電，經(jīng)整流、濾波，形成兩套獨立的DC600V直流電源，兩套裝置分兩路通過連接器向空調(diào)客車供電，供電容量為2 X 400KW。
[0004]為了給車上的其它用電設(shè)備供電(如空調(diào)機組)，如圖1所示，通常在車輛上安裝逆變電源裝置2，將上述兩種直流電逆變?yōu)锳C380V交流電源供車輛空調(diào)機組3等交流設(shè)備使用，包括3相AC380V，單相AC220V、DC110V, 3相AC380V用于給空調(diào)機組3供電，單相AC220V用于給其它交流設(shè)備供電，DCl IOV供車上控制系統(tǒng)使用，并對蓄電池4充電。
[0005]不同車型每節(jié)車廂有I個或2個逆變電源裝置2，逆變電源裝置2由一臺35KW逆變器和一臺15KW隔離變壓器組成，逆變器將客車提供的DC600V電源加至六個功率開關(guān)器件(IGBT)所組成的三相逆變器，微機控制系統(tǒng)產(chǎn)生三相PWM信號，經(jīng)六路門極驅(qū)動電路分別驅(qū)動功率開關(guān)器件，產(chǎn)生三相PWM波形后濾波器形成三相對稱的標準正弦波，并通過隔離變壓器變換輸出三相四線AC380V交流電，供空調(diào)及其它380V電器使用。此種逆變電源裝置2的重量約為600Kg，逆變電源裝置2約70%的容量為客車空調(diào)機組2供電，其余用于電茶爐及伴熱系統(tǒng)，車輛各用電裝置的電能分配及控制由客車綜合控制柜完成。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明主要目的在于解決上述問題和不足，提供一種可使電源裝置大幅減重，降低設(shè)備成本，節(jié)能高效的鐵路客車空調(diào)機組供電技術(shù)和供電裝置。
[0007]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是:
[0008]一種鐵路客車空調(diào)機組供電技術(shù)，將空調(diào)機組電源裝置的輸入端直接與機車供電裝置的輸出端連接，由所述機車供電裝置向所述空調(diào)機組提供直流電源。
[0009]進一步，所述機車供電裝置向所述空調(diào)機組提供DC600V的直流電。
[0010]進一步，通過所述空調(diào)機組的電源裝置將輸入的直流電轉(zhuǎn)變?yōu)樨撦d所需要的交流電，向空調(diào)機組的各負載供電。
[0011]進一步，在各車廂設(shè)置用于向除空調(diào)機組以外的其它車輛負載供電的逆變電源裝置，所述逆變電源裝置的輸入端與所述機車供電裝置的輸出端連接。
[0012]進一步，所述逆變電源裝置的功率等于或小于20KW。
[0013]進一步，所述逆變電源裝置的輸出包括3相AC380V和/或單相AC220V和/或DC110V 和 / 或 DC24V。
[0014]本發(fā)明的另一個技術(shù)方案是:
[0015]一種鐵路客車空調(diào)機組供電裝置，包括機車供電裝置及設(shè)置在每節(jié)車廂的逆變電源裝置，所述機車供電裝置輸出DC600V直流電，所述機車供電裝置的輸出端與所述逆變電源裝置的輸入端連接，空調(diào)機組的電源裝置輸入端與所述機車供電裝置的輸出端連接。
[0016]進一步，所述空調(diào)機組的電源裝置至少包括變頻逆變器，所述變頻逆變器的輸入端與所述機車供電裝置的輸出端連接，所述變頻逆變器的輸出端與負載連接。
[0017]進一步，所述逆變電源裝置的功率等于或小于20KW。
[0018]進一步，所述逆變電源裝置的輸出包括3相AC380V和/或單相AC220V和/或DC110V 和 / 或 DC24V。
[0019]綜上內(nèi)容，本發(fā)明所述的鐵路客車空調(diào)機組供電技術(shù)和供電裝置，空調(diào)機組由交流380V供電更改為由機車供電裝置直接提供直流600V電源，空調(diào)機組自帶變頻逆變器、零電流啟動不需要儲備3-5倍的功率容量，可節(jié)省或減小原電源中的逆變部分，逆變電源裝置體積可大幅減小，重量也大幅減輕，進而降低設(shè)備成本，也達到整車節(jié)能的目的，可靠性和舒適性均有提聞。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]圖1是現(xiàn)有技術(shù)空調(diào)機組供電方式原理圖；
[0021]圖2是現(xiàn)有技術(shù)空調(diào)機組變頻控制原理圖；
[0022]圖3是本發(fā)明空調(diào)機組供電方式原理圖；
[0023]圖4是本發(fā)明空調(diào)機組變頻控制原理圖。
[0024]如圖1至圖4所示，機車供電裝置1，逆變電源裝置2，空調(diào)機組3，蓄電池4，變頻逆變器5，直流濾波器6，小容量用電設(shè)備7，負載8。
【具體實施方式】
[0025]下面結(jié)合附圖與【具體實施方式】對本發(fā)明作進一步詳細描述:
[0026]如圖3所示，本發(fā)明所述鐵路客車空調(diào)機組的供電裝置，包括機車供電裝置1、設(shè)置在每節(jié)車廂的逆變電源裝置2和設(shè)置在每節(jié)車廂的1至2臺空調(diào)機組3，機車供電裝置1向空調(diào)機組3和逆變電源裝置2輸出DC600V直流電。
[0027]空調(diào)機組3的內(nèi)部具有一電源裝置，電源裝置用于向空調(diào)機組3的各負載提供所需要的電源。本實施例中，空調(diào)機組3的電源裝置輸入端與機車供電裝置1的輸出端連接，即空調(diào)機組3直接采用DC600V供電，此種供電方式，不需要更改空調(diào)機組3的結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)，可以在原有空調(diào)機組3的基礎(chǔ)上進行改造，可降低改造成本。
[0028]如圖4所示，空調(diào)機組3的電源裝置包括變頻逆變器5和直流濾波器6，直流濾波器6的輸入端與機車供電裝置1的DC600V輸出端連接，直流濾波器6的輸出端與變頻逆變器5的輸入端連接，變頻逆變器5的輸出端與壓縮機、冷凝風機、通風機等負載8連接?？照{(diào)機組電源裝置中的變頻逆變器5變頻器采用VVVF控制，將DC600V直流電轉(zhuǎn)變?yōu)樨撦d8所需要的交流電，向空調(diào)機組3的各負載8供電。在部分車型的鐵路客車上，機車供電裝置1的輸出端會串接有直流濾波器，此種情況下，空調(diào)機組3的電源裝置內(nèi)就可以不用再設(shè)置直流濾波器6。
[0029]空調(diào)機組3省略了現(xiàn)有空調(diào)機組中的交流轉(zhuǎn)直流的轉(zhuǎn)換器件，直接使用變頻逆變器5將直流電轉(zhuǎn)變?yōu)樨撦d8所需的交流電，變頻逆變器5由原來的1200V更換為1700V即可。
[0030]空調(diào)機組3米用變頻控制，壓縮機米用變頻壓縮機，冷凝風機和通風機均米用變頻風機。變頻控制技術(shù)為現(xiàn)有技術(shù)，這里不再另作詳細說明。
[0031]現(xiàn)有的軌道車輛空調(diào)機組大都采用定速空調(diào)機組，定速空調(diào)機組啟動電流大，對電源沖擊大，影響其它電氣設(shè)備。而變頻空調(diào)機組啟動時為低壓低頻，電流小，啟動電流基本為0，對電源無沖擊，可靠性大幅提高。
[0032]定速空調(diào)靠不斷地開關(guān)控制壓縮機啟停維持客室溫度，溫度波動大。變頻空調(diào)靠降低壓縮機的運行頻率減少能力來維持客室溫度，溫度波動小，更與WC553控制曲線相互一致，舒適性大幅提高。
[0033]如圖3所示，逆變電源裝置2的輸入端與機車供電裝置1的輸出端連接，逆變電源裝置2將機車提供的DC600V直流電逆變?yōu)榻涣麟娸敵觯孀冸娫囱b置2的輸出包括3相AC380V和/或單相AC220V和/或DC110V和/或DC24V，用于向其它小容量用電設(shè)備7、控制系統(tǒng)及蓄電池4等供電。依然采用原有的電源直流處理及保護環(huán)節(jié)、電源隔離穩(wěn)壓環(huán)節(jié)，將電源穩(wěn)定在DC600V，減小逆變電源裝置的容量，省去或減小隔離變壓器。
[0034]如圖3所示，因為空調(diào)機組3由現(xiàn)有技術(shù)中的3相AC380V供電，更改為直接使用機車供電裝置1輸出的DC600V直流電供電，經(jīng)過空調(diào)機組電源裝置中的變頻逆變器，將DC600V直流電轉(zhuǎn)變?yōu)樨撦d所需要的交流電，向空調(diào)機組的各負載供電。因此空調(diào)機組3不再需要逆變電源裝置2提供380V交流電，根據(jù)車輛其它用電設(shè)備(如排風機、伴熱裝置等)的要求，3相AC380V可以直接取消或減小容量，僅需要很小的容量即可滿足其它用電設(shè)備的需求，逆變電源裝置2的容量可以低于20KW，一般的情況下，逆變電源裝置2的容量只需要15KW即可。因為逆變電源裝置2容量的大幅降低，導(dǎo)致逆變電源裝置2的體積大幅減小，重量也會大幅減輕，相應(yīng)地也降低逆變電源裝置2的購置成本。
[0035]現(xiàn)有的逆變電源裝置2的容量大約為35KW，重量為600Kg，而本實施例中，由于空調(diào)機組3不使用逆變電源裝置2，逆變電源裝置2則可減小至15KW，重量約為lOOKg，一臺逆變電源裝置2的重量即可減小500Kg。如按每節(jié)車廂配1臺逆變電源裝置2，則每節(jié)車廂減重500Kg，每列地鐵一般配有18節(jié)車廂，則每列地鐵總減重達9000Kg。如按每節(jié)車廂配2臺逆變電源裝置2，則每節(jié)車廂減重lOOOKg，每列地鐵一般配有18節(jié)車廂，則每列地鐵總減重達18000Kg。
[0036]另外，現(xiàn)有的容量為35KW的逆變電源裝置2，其單臺的價格在18萬元左右，而本實施例中，由于逆變電源裝置2的容量減小至15KW，單臺的價格則約為6萬元，每臺逆變電源裝置2即可節(jié)約成本12萬元。如按每節(jié)車廂配1臺逆變電源裝置2，則每節(jié)車廂節(jié)約12萬元，每列地鐵一般配有18節(jié)車廂，則每列地鐵總節(jié)約成本為216萬元。如按每節(jié)車廂配2臺逆變電源裝置2，則每節(jié)車廂節(jié)約24萬元，每列地鐵一般配有18節(jié)車廂，則每列地鐵總節(jié)約成本為432萬元。
[0037]本實施例中，空調(diào)機組3采用變頻控制，比現(xiàn)有技術(shù)中的定速空調(diào)機組節(jié)約用電約30%。以制冷量為29KW的空調(diào)機組為例，如按照每臺空調(diào)機組每年使用150天，每天使用15小時，每小時耗電量14.5KW每度電按0.8元計算，定速空調(diào)機組則每年耗電的電費約為150X15X14.5X0.8=26100元，而變頻空調(diào)機組則每年節(jié)電的費用約為26100X30%=7830
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[0038]每列地鐵車輛配18個車廂，每個車廂配兩臺空調(diào)機組，則每年節(jié)約費用約為28.2Jl 7X1 ο
[0039]如上所述，結(jié)合附圖所給出的方案內(nèi)容，可以衍生出類似的技術(shù)方案。但凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種鐵路客車空調(diào)機組供電技術(shù)，其特征在于:將空調(diào)機組電源裝置的輸入端直接與機車供電裝置的輸出端連接，由所述機車供電裝置向所述空調(diào)機組提供直流電源。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鐵路客車空調(diào)機組供電技術(shù)，其特征在于:所述機車供電裝置向所述空調(diào)機組提供DC600V的直流電。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的鐵路客車空調(diào)機組供電技術(shù)，其特征在于:通過所述空調(diào)機組的電源裝置將輸入的直流電轉(zhuǎn)變?yōu)樨撦d所需要的交流電，向空調(diào)機組的各負載供電。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的軌道客車空調(diào)機組供電方法，其特征在于:在各車廂設(shè)置用于向除空調(diào)機組以外的其它車輛負載供電的逆變電源裝置，所述逆變電源裝置的輸入端與所述機車供電裝置的輸出端連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的軌道客車空調(diào)機組供電方法，其特征在于:所述逆變電源裝置的功率等于或小于20KW。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的軌道客車空調(diào)機組供電方法，其特征在于:所述逆變電源裝置的輸出包括3相AC380V和/或單相AC220V和/或DCllOV和/或DC24V。
7.一種鐵路客車空調(diào)機組供電裝置，包括機車供電裝置及設(shè)置在每節(jié)車廂的逆變電源裝置，所述機車供電裝置輸出DC600V直流電，所述機車供電裝置的輸出端與所述逆變電源裝置的輸入端連接，其特征在于:空調(diào)機組的電源裝置輸入端與所述機車供電裝置的輸出端連接。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的鐵路客車空調(diào)機組的供電裝置，其特征在于:所述空調(diào)機組的電源裝置至少包括變頻逆變器，所述變頻逆變器的輸入端與所述機車供電裝置的輸出端連接，所述變頻逆變器的輸出端與負載連接。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的鐵路客車空調(diào)機組的供電裝置，其特征在于:所述逆變電源裝置的功率等于或小于20KW。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的鐵路客車空調(diào)機組的供電裝置，其特征在于:所述逆變電源裝置的輸出包括3相AC380V和/或單相AC220V和/或DCllOV和/或DC24V。
【文檔編號】B61D27/00GK103684000SQ201210337490
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2012年9月11日 優(yōu)先權(quán)日:2012年9月11日
【發(fā)明者】李敬茂, 張洪民, 隋明勛, 王紳宇, 孟勝軍, 李超, 高博, 張德凱 申請人:山東朗進科技股份有限公司