一種雙輸出電源制式的列車供電系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種具有雙輸出電源制式的列車供電系統(tǒng)，包括由三相轉(zhuǎn)換模塊、三相整流模塊和電源切換模塊組成的電源模塊組；所述三相轉(zhuǎn)換模塊用于將輸入端的單相交流電轉(zhuǎn)換為三相交流電；所述三相整流模塊用于將三相轉(zhuǎn)換模塊輸出的三相交流電整流為直流電；所述電源模塊組包括直流輸出端口和交流輸出端口；所述三相轉(zhuǎn)換模塊的輸出端通過交流輸出端口輸出，所述三相整流模塊的輸出端通過直流輸出端口輸出；所述電源切換模塊用于所述電源模塊組直流輸出端口與交流輸出端口間的選擇切換。本發(fā)明具有可同時(shí)滿足不同制式的供電需求，從而使得列車調(diào)度、編組效率更多高、更加靈活、方便，同時(shí)也能降低列車運(yùn)營(yíng)成本，提升列車編組的運(yùn)輸效率。
【專利說明】
一種雙輸出電源制式的列車供電系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種列車供電系統(tǒng)，尤其涉及一種具有雙輸出電源制式的列車供電系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]客運(yùn)列車供電系統(tǒng)是為鐵路旅客列車上各種電器提供電源的系統(tǒng)設(shè)備。目前鐵路上主流的25型空調(diào)列車供電系統(tǒng)主要存在兩種供電制式，一種為三相交流380V/50Hz，基本采用空調(diào)發(fā)電車或者內(nèi)燃機(jī)車集中供電；一種為DC600V，主要由客運(yùn)電力機(jī)車集中供電。前者是在20世紀(jì)80年代中后期我國(guó)鐵路列車開始大規(guī)模應(yīng)用空調(diào)設(shè)備時(shí)，根據(jù)當(dāng)時(shí)的技術(shù)水平和使用條件而制定的，而后者是在靜止變流器供電方式成熟的基礎(chǔ)上，1998年開始成功應(yīng)用在K79/80次快速列車上，2004年鐵路第五次大提速以后開始批量應(yīng)用。
[0003]目前各鐵路局配屬的客車中，DC600V供電制式的客車約占50%，AC380V供電制式的客車約占40%。兩種供電制式的客車并存，而客運(yùn)機(jī)車又是單電源供電制式，這不僅給機(jī)車調(diào)度和運(yùn)用造成了相當(dāng)大的麻煩，降低了機(jī)車的運(yùn)用效率；目前的AC380V列車主要是通過加掛空調(diào)發(fā)電車來供電，占用一節(jié)列車編組位置，降低了運(yùn)輸效率；同時(shí)，空調(diào)發(fā)電車是通過大功率柴油發(fā)電機(jī)獲得的，存在運(yùn)用成本高、環(huán)境污染大等缺點(diǎn)，并且還存在一定的火災(zāi)隱患。因此，研發(fā)一種能夠滿足當(dāng)前DC600V與AC380V兩種供電制式共存的兼容供電需求，方便調(diào)度與運(yùn)營(yíng)的列車供電系統(tǒng)，有著迫切的需要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題就在于:針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種可同時(shí)滿足當(dāng)前兩種供電制式共存的供電需求，調(diào)試方便的雙輸出電源制式的列車供電系統(tǒng)。
[0005]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提出的技術(shù)方案為:一種具有雙輸出電源制式的列車供電系統(tǒng)，包括由三相轉(zhuǎn)換模塊、三相整流模塊和電源切換模塊組成的電源模塊組;所述三相轉(zhuǎn)換模塊用于將輸入端的單相交流電轉(zhuǎn)換為三相交流電；所述三相整流模塊用于將三相轉(zhuǎn)換模塊輸出的三相交流電整流為直流電;所述電源模塊組包括直流輸出端口和交流輸出端口；所述三相轉(zhuǎn)換模塊的輸出端通過交流輸出端口輸出，所述三相整流模塊的輸出端通過直流輸出端口輸出；所述電源切換模塊用于所述電源模塊組直流輸出端口與交流輸出端口間的選擇切換。
[0006]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述電源切換模塊包括兩組輸入輸出端口，并選擇導(dǎo)通其中一組輸入輸出端口； 一組輸入輸出端口的輸入端與三相整流模塊的輸出端連接，輸出端作為電源模塊組的直流輸出端口；另一組輸入輸出端口的輸入端與三相轉(zhuǎn)換模塊的輸出端連接，輸出端作為電源模塊組的交流輸出端口。
[0007]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述電源切換模塊包括一個(gè)輸入端口和兩個(gè)輸出端口，并選擇導(dǎo)通其中一個(gè)輸出端口；所述輸入端口與三相轉(zhuǎn)換模塊的輸出端連接，所述一個(gè)輸出端口與三相整流模塊的輸入端連接，三相整流模塊的輸出端作為電源模塊組的直流輸出端口，另一個(gè)輸出端口作為電源模塊組的將流輸出端口。
[0008]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，本系統(tǒng)包括至少2個(gè)獨(dú)立電源模塊組。
[0009]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述三相轉(zhuǎn)換模塊包括依次連接三相逆變模塊和三相濾波模塊;所述三相逆變模塊用于將前端的直流電逆變?yōu)槿嘟涣麟姡凰鋈酁V波模塊用于對(duì)三相逆變模塊的輸出進(jìn)行濾波。
[0010]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述三相轉(zhuǎn)換模塊還包括依次連接單相整流模塊和直流濾波模塊，直流濾波模塊的輸出端與所述三相逆變模塊的輸入端連接;所述單相整流模塊用于將前端的單相交流電整流為直流電，經(jīng)直流濾波模塊濾波后，作為所述三相逆變模塊的前端直流電源。
[0011]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述三相整流模塊為三相全橋整流模塊。
[0012]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述三相逆變模塊為采用IGBT開關(guān)管的三相六橋臂可控逆變模塊;所述三相濾波模塊為隔離濾波模塊，包括隔離線圈繞組和濾波電容;所述隔離線圈繞組的原邊側(cè)與濾波電容串聯(lián)后與所述三相逆變模塊的輸出端連接，所述隔離線圈繞組的副邊側(cè)作為三相轉(zhuǎn)換模塊的輸出端。
[0013]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述單相整流模塊為單相全橋整流模塊;所述直流濾波模塊為并聯(lián)在直流正、極之間的濾波電容。
[0014]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于:本發(fā)明可同時(shí)滿足兩種制式的兼容供電需求，調(diào)度方便;AC380V列車可直接由本發(fā)明的電源系統(tǒng)供電，完全擺脫了柴油發(fā)電機(jī)，避免了柴油發(fā)電機(jī)所帶來的安全風(fēng)險(xiǎn)，降低了維修成本，節(jié)省了運(yùn)營(yíng)成本，并且，列車編組可取消發(fā)電車，提升了列車編組的運(yùn)輸效率。
【附圖說明】
[0015]圖1為本發(fā)明具體實(shí)施例1的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]圖2為本發(fā)明具體實(shí)施例2的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]圖3為本發(fā)明具體實(shí)施例單相整流模塊電路結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]圖4為本發(fā)明具體實(shí)施例三相逆變模塊電路結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]圖例說明:1、電源模塊組；11、三相轉(zhuǎn)換模塊；111、單相整流模塊;112、直流濾波模塊;113、三相逆變模塊;114、三相濾波模塊;12、三相整流模塊;13、電源切換模塊。
【具體實(shí)施方式】
[0020]以下結(jié)合說明書附圖和具體優(yōu)選的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述，但并不因此而限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0021]實(shí)施例1:
如圖1所示，本發(fā)明一種具有雙輸出電源制式的列車供電系統(tǒng)，包括由三相轉(zhuǎn)換模塊
11、三相整流模塊12和電源切換模塊13組成的電源模塊組I;三相轉(zhuǎn)換模塊11用于將輸入端的單相交流電轉(zhuǎn)換為三相交流電；三相整流模塊12用于將三相轉(zhuǎn)換模塊11輸出的三相交流電整流為直流電；電源模塊組I包括直流輸出端口和交流輸出端口 ；三相轉(zhuǎn)換模塊11的輸出端通過交流輸出端口輸出，三相整流模塊12的輸出端通過直流輸出端口輸出；電源切換模塊13用于電源模塊組I直流輸出端口與交流輸出端口間的選擇切換。在本實(shí)施例中，三相轉(zhuǎn)換模塊11將前端電源轉(zhuǎn)換為三相交流電，針對(duì)于采用三相交流電作為供電電源的列車編組，直接將三相轉(zhuǎn)換模塊11的輸出提供給列車的用電設(shè)備；同時(shí)，也可以通過三相整流模塊12對(duì)三相轉(zhuǎn)換模塊11的三相交流輸出整流成直流電進(jìn)行輸出，對(duì)于采用直流電作為供電電源的列車編組，以三相整流模塊12的直流輸出為列車供電。
[0022]在本實(shí)施例中，以電源切換模塊13作為本發(fā)明列車供電系統(tǒng)電源輸出端口的選擇切換開關(guān)。電源切換模塊13包括兩組輸入輸出端口，并選擇導(dǎo)通其中一組輸入輸出端口 ；一組輸入輸出端口的輸入端與三相整流模塊12的輸出端連接，輸出端作為電源模塊組I的直流輸出端口；另一組輸入輸出端口的輸入端與三相轉(zhuǎn)換模塊11的輸出端連接，輸出端作為電源模塊組I的交流輸出端口。通過電源切換模塊13，即可實(shí)現(xiàn)本發(fā)明供電系統(tǒng)在三相轉(zhuǎn)換模塊11輸出的三相交流電與三相整流模塊12輸出的直流電之間進(jìn)行選擇輸出。實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的供電系統(tǒng)即可以為交流車供電，也可以為直流車供電，降低了列車在運(yùn)營(yíng)中因供電制式不同而導(dǎo)致的編組困難，從而使得列車的編組更加靈活、方便。
[0023]在本實(shí)施例中，對(duì)于以直流為供電電網(wǎng)的鐵路運(yùn)行線路。三相轉(zhuǎn)換模塊11包括依次連接三相逆變模塊113和三相濾波模塊114;三相逆變模塊113用于將前端的直流電逆變?yōu)槿嘟涣麟?；三相濾波模塊114用于對(duì)三相逆變模塊113的輸出進(jìn)行濾波。列車通過受電弓等取電設(shè)備從直流供電電網(wǎng)取電，作為三相逆變模塊113輸入的前端直流電，由三相逆變模塊113逆變?yōu)槿嘟涣麟?，并通過三相濾波模塊114進(jìn)行濾波，實(shí)現(xiàn)符合列車供電需求的三相交流供電。
[0024]對(duì)于以交流為供電電網(wǎng)的鐵路運(yùn)行線路，三相轉(zhuǎn)換模塊11還包括依次連接單相整流模塊111和直流濾波模塊112，直流濾波模塊112的輸出端與三相逆變模塊113的輸入端連接;單相整流模塊111用于將前端的單相交流電整流為直流電，經(jīng)直流濾波模塊112濾波后，作為三相逆變模塊113的前端直流電源。列車通過受電弓等取電設(shè)備從交流供電電網(wǎng)取電，由單相整流模塊111進(jìn)行整流，并由直流濾波模塊112進(jìn)行直流濾波，直流濾波模塊112的輸出端與三相逆變模塊113的輸入端連接，將該直流電作為三相逆變模塊113的前端直流電源。
[0025]在本實(shí)施例中，三相整流模塊12為三相全橋整流模塊。如圖4所示，三相逆變模塊113為采用IGBT開關(guān)管的三相六橋臂可控逆變模塊;包括6個(gè)IGBT開關(guān)管V1、V2、V3、V4、V5、V6;三相濾波模塊114為隔離濾波模塊，包括隔離線圈繞組和濾波電容;所述隔離線圈繞組的原邊側(cè)與濾波電容串聯(lián)后與所述三相逆變模塊113的輸出端連接，所述隔離線圈繞組的副邊側(cè)作為三相轉(zhuǎn)換模塊11的輸出端。如圖3所示，單相整流模塊111為包括4個(gè)二極管Dl、D2、D3、D4的單相全橋整流模塊;所述直流濾波模塊112為并聯(lián)在直流正、極之間的濾波電容C;當(dāng)然，也可以是并聯(lián)的多個(gè)電容所組成并聯(lián)電容組。
[0026]在本實(shí)施例中，對(duì)于以采用交流為供電電網(wǎng)的鐵路運(yùn)行線路，列車通過受電弓的等取電設(shè)備從電網(wǎng)取電，經(jīng)變壓器轉(zhuǎn)換為AC860V的交流電，作為單相整流模塊111的輸入電源，單相整流模塊111將AC860V交流電整流為1000V的直流電，并由直流濾波模塊112的濾波電容進(jìn)行濾波。同時(shí)，該濾波電容通過儲(chǔ)能，也可為三相逆變模塊113提供瞬時(shí)能量。根據(jù)列車編組情況的需要，為AC380V供電制式的客車供電時(shí)，三相逆變模塊113將1000V的直流電逆變?yōu)锳C380V的三相交流電，通過電源切換模塊13直接將AC380V的交流電直接輸出，為AC380V供電制式的客車供電；當(dāng)需要為DC600V供電制式的客車時(shí)，三相逆變模塊113將100V的直流電逆變?yōu)锳C460V的三相交流電，并由三相整流模塊12進(jìn)行整流，為DC600V供電制式的客車提供600V的直流電。
[0027]在本實(shí)施例中，本發(fā)明的供電系統(tǒng)包括至少2個(gè)獨(dú)立的電源模塊組I。對(duì)于DC600V供電制式的客車與AC380V供電制式的客車混編的情況，本發(fā)明的供電系統(tǒng)采用2個(gè)獨(dú)立的電源模塊組1，兩個(gè)電源模塊組I獨(dú)立工作，其中一個(gè)電源模塊組I可輸出AC380V的三相交流電，為AC380V供電制式的客車供電，另一個(gè)電源模塊組I輸出DC600V的直流電，為DC600V供電制式的客車供電。通過本發(fā)明的列車供電系統(tǒng)，可為具有不同供電制式的混編列車同時(shí)提供符合供電標(biāo)準(zhǔn)的電源，極大的方便了列車的調(diào)度、編組過程，提高了調(diào)度、編組的效率。
[0028]實(shí)施例2:
如圖2所示，本實(shí)施例與實(shí)施例1的區(qū)別僅在于電源切換模塊13 ο在本實(shí)施例中，電源切換模塊13包括一個(gè)輸入端口和兩個(gè)輸出端口，并選擇導(dǎo)通其中一個(gè)輸出端口 ；輸入端口與三相轉(zhuǎn)換模塊11的輸出端連接，一個(gè)輸出端口與三相整流模塊12的輸入端連接，三相整流模塊12的輸出端作為電源模塊組I的直流輸出端口，另一個(gè)輸出端口作為電源模塊組I的將流輸出端口。通過電源切換模塊13，可直接以三相轉(zhuǎn)換模塊11的輸出作為本發(fā)明供電系統(tǒng)的輸出；或者將三相轉(zhuǎn)換模塊11的輸出與三相整流模塊12的輸入端連接，并以三相整流模塊12的輸出作為本發(fā)明供電系統(tǒng)的輸出。
[0029]本發(fā)明的供電系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)對(duì)不同供電制式的客車進(jìn)行供電，消除了目前AC380V客車對(duì)發(fā)電車的依賴，不僅方便列車的調(diào)度與編組，提高了調(diào)度與編組的效率，還由于節(jié)省了發(fā)電車，列車可增加編組一節(jié)客車，增大了動(dòng)力，節(jié)省了運(yùn)營(yíng)成本；同時(shí)也消除了因發(fā)電車而帶來的安全風(fēng)險(xiǎn)。
[0030]上述只是本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并非對(duì)本發(fā)明作任何形式上的限制。雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例揭露如上，然而并非用以限定本發(fā)明。因此，凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所做的任何簡(jiǎn)單修改、等同變化及修飾，均應(yīng)落在本發(fā)明技術(shù)方案保護(hù)的范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種具有雙輸出電源制式的列車供電系統(tǒng)，其特征在于:包括由三相轉(zhuǎn)換模塊(U)、三相整流模塊(12)和電源切換模塊(13)組成的電源模塊組(I);所述三相轉(zhuǎn)換模塊(11)用于將輸入端的單相交流電轉(zhuǎn)換為三相交流電；所述三相整流模塊(12)用于將三相轉(zhuǎn)換模塊(11)輸出的三相交流電整流為直流電； 所述電源模塊組(I)包括直流輸出端口和交流輸出端口；所述三相轉(zhuǎn)換模塊(11)的輸出端通過交流輸出端口輸出，所述三相整流模塊(12 )的輸出端通過直流輸出端口輸出；所述電源切換模塊(13)用于所述電源模塊組(I)直流輸出端口與交流輸出端口間的選擇切換。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有雙輸出電源制式的列車供電系統(tǒng)，其特征在于:所述電源切換模塊(13)包括兩組輸入輸出端口，并選擇導(dǎo)通其中一組輸入輸出端口 ；一組輸入輸出端口的輸入端與三相整流模塊(12)的輸出端連接，輸出端作為電源模塊組(I)的直流輸出端口；另一組輸入輸出端口的輸入端與三相轉(zhuǎn)換模塊(11)的輸出端連接，輸出端作為電源模塊組(I)的交流輸出端口。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的具有雙輸出電源制式的列車供電系統(tǒng)，其特征在于:包括至少2個(gè)獨(dú)立電源模塊組(I)。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有雙輸出電源制式的列車供電系統(tǒng)，其特征在于:所述電源切換模塊(13)包括一個(gè)輸入端口和兩個(gè)輸出端口，并選擇導(dǎo)通其中一個(gè)輸出端口 ；所述輸入端口與三相轉(zhuǎn)換模塊(11)的輸出端連接，所述一個(gè)輸出端口與三相整流模塊(12)的輸入端連接，三相整流模塊(12)的輸出端作為電源模塊組(I)的直流輸出端口，另一個(gè)輸出端口作為電源模塊組(I)的將流輸出端口。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的具有雙輸出電源制式的列車供電系統(tǒng)，其特征在于:包括至少2個(gè)獨(dú)立電源模塊組(I)。6.根據(jù)權(quán)利要求1至5任一項(xiàng)所述的具有雙輸出電源制式的列車供電系統(tǒng)，其特征在于:所述三相轉(zhuǎn)換模塊(11)包括依次連接三相逆變模塊(113)和三相濾波模塊(114);所述三相逆變模塊(113 )用于將前端的直流電逆變?yōu)槿嘟涣麟?；所述三相濾波模塊(114)用于對(duì)三相逆變模塊(113 )的輸出進(jìn)行濾波。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的具有雙輸出電源制式的列車供電系統(tǒng)，其特征在于:所述三相轉(zhuǎn)換模塊(11)還包括依次連接單相整流模塊(111)和直流濾波模塊(112)，直流濾波模塊(112)的輸出端與所述三相逆變模塊(113)的輸入端連接;所述單相整流模塊(111)用于將前端的單相交流電整流為直流電，經(jīng)直流濾波模塊(112)濾波后，作為所述三相逆變模塊(113)的前端直流電源。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的具有雙輸出電源制式的列車供電系統(tǒng)，其特征在于:所述三相整流模塊(12)為三相全橋整流模塊。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的具有雙輸出電源制式的列車供電系統(tǒng)，其特征在于:所述三相逆變模塊(113)為采用IGBT開關(guān)管的三相六橋臂可控逆變模塊;所述三相濾波模塊(114)為隔離濾波模塊，包括隔離線圈繞組和濾波電容;所述隔離線圈繞組的原邊側(cè)與濾波電容串聯(lián)后與所述三相逆變模塊(113)的輸出端連接，所述隔離線圈繞組的副邊側(cè)作為三相轉(zhuǎn)換1?塊(I I)的輸出?而。10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的具有雙輸出電源制式的列車供電系統(tǒng)，其特征在于:所述單相整流模塊(111)為單相全橋整流模塊;所述直流濾波模塊(112)為并聯(lián)在直流正、極之間的濾波電容。
【文檔編號(hào)】H02J3/02GK105958494SQ201610276824
【公開日】2016年9月21日
【申請(qǐng)日】2016年4月29日
【發(fā)明人】李小平, 徐景秋, 蔡杰, 李自然, 丁杰, 曾明高, 彭希予, 歐陽天添, 林波
【申請(qǐng)人】株洲中車時(shí)代電氣股份有限公司