一種用於地鐵車輛的供電系統的製作方法

2023-08-22 11:14:01

一種用於地鐵車輛的供電系統的製作方法
【專利摘要】本發明公開了一種用於地鐵車輛的供電系統，所述系統包含：主電源，所述主電源連接到負載上，用於輸出驅動所述負載所需的第一驅動電壓；輔助電源，所述輔助電源包含電壓輸出埠，所述電壓輸出埠連接到所述負載上，用於輸出驅動所述負載所需的第二驅動電壓。本發明的供電系統可以在主電源發生故障時繼續為負載供電，從而提高供電系統整體的可靠性；同時本發明的供電系統結構簡單，不需要複雜的供電系統故障判斷電路，不僅便於安裝，而且節約了硬體成本，並且也減小了系統的故障率。
【專利說明】—種用於地鐵車輛的供電系統

【技術領域】
[0001]本發明涉及鐵路交通領域，具體說涉及一種用於地鐵車輛的供電系統。

【背景技術】
[0002]在地鐵車輛中安裝有各種電氣裝置。由於這些電氣裝置必須接入特定電壓值的驅動電壓才可工作。我們將這些需要驅動電壓的電氣裝置統稱為負載。針對這些負載在地鐵車輛中必須安裝能夠為這些負載提供驅動電壓的電源。在現有設計中，某些負載由蓄電池供電。例如車載輔助變流器，雖然其可以提供直流IlOV電壓，從而給擁有相應電壓需求的蓄電池和負載供電。但是構造在車載輔助變流器內的控制裝置必須接入特定電壓值的驅動電壓才可正常工作。因此在車載輔助變流器內的控制裝置上連接有充當電源的蓄電池。
[0003]在實際運行中，蓄電池會發生故障，從而導致相應的負載不能正常工作。例如車載輔助變流器的控制裝置在蓄電池故障時就會停止工作。
[0004]因此，為保證負載正常工作，需要一種新的供電系統，從而在蓄電池發生故障時還能提供穩定的驅動電壓給地鐵車輛上的相應負載。


【發明內容】

[0005]針對現有供電系統在故障狀態下不能保證負載正常工作的問題，本發明提供了一種用於地鐵車輛的供電系統，其特徵在於，所述系統包含:
[0006]主電源，所述主電源連接到地鐵車輛的負載上，用於輸出驅動所述負載所需的第一驅動電壓；
[0007]輔助電源，所述輔助電源包含電壓輸出埠，所述電壓輸出埠連接到所述負載上，用於輸出驅動所述負載所需的第二驅動電壓；
[0008]其中，所述第二驅動電壓的電壓值低於所述第一驅動電壓的電壓值，從而當所述第一驅動電壓正常驅動所述負載時，所述輔助電源在所述第一驅動電壓與所述第二驅動電壓之間的壓差作用下處於空載狀態。
[0009]在一實施例中，所述系統還包括斷路器，其安裝在所述輔助電源的電壓輸出埠與所述負載之間，當所述系統正常運行時，所述斷路器保持導通狀態。
[0010]在一實施例中，所述輔助電源還包括電壓輸入埠，所述電壓輸入埠接到所述地鐵車輛的高壓電網中，所述輔助電源將所述高壓電網的高電壓變換為所述第二驅動電壓並輸出。
[0011 ] 在一實施例中，所述輔助電源還包括狀態信號輸出單元，所述狀態信號輸出單元的一端與所述電壓輸出埠相連，另一端連接到監控設備。
[0012]在一實施例中，所述系統還包含第一逆流保護器，所述第一逆流保護器安裝在所述輔助電源的電壓輸出埠與所述負載之間靠近所述電壓輸出埠的位置上，用於防止從所述主電源流出的電流逆流到所述輔助電源。
[0013]在一實施例中，所述系統還包含第二逆流保護器，所述第二逆流保護器安裝在所述主電源與所述負載之間靠近所述主電源的位置上，用於防止從所述輔助電源流出的電流逆流到所述主電源。
[0014]在一實施例中，所述系統還包含第一二極體和第二二極體，所述主電源依次連接所述第一二極體和所述第二二極體並連接到所述輔助電源的電壓輸出埠，所述第一二極體和所述第二二極體反向串聯，所述負載連接到所述第一二極體和所述第二二極體之間的連接線上。
[0015]在一實施例中，所述負載為驅動電壓為直流IlOV的車載輔助變流器控制裝置。
[0016]在一實施例中，所述第一驅動電壓為直流110V，所述第二驅動電壓為直流105V。
[0017]在一實施例中，所述主電源為蓄電池。
[0018]與現有技術相比，本發明具有如下優點:
[0019]本發明的供電系統可以在主電源發生故障時繼續為負載供電，從而提高供電系統整體的可靠性；
[0020]本發明的供電系統結構簡單，不需要複雜的供電系統故障判斷電路，不僅便於安裝，而且節約了硬體成本，並且也減小了系統的故障率。
[0021]本發明的其它特徵和優點將在隨後的說明書中闡述。並且，部分地從說明書中變得顯而易見，或者通過實施本發明而了解。本發明的目的和其他優點可通過在說明書、權利要求書以及附圖中所特別指出的步驟來實現和獲得。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0022]附圖用來提供對本發明的進一步理解，並且構成說明書的一部分，與本發明的實施例共同用於解釋本發明，並不構成對本發明的限制。在附圖中:
[0023]圖1是根據本發明一實施例結構簡圖；
[0024]圖2是根據本發明一實施例結構簡圖。

【具體實施方式】
[0025]以下將結合附圖及實施例來詳細說明本發明的實施方式，藉此本發明的實施人員可以充分理解本發明如何應用技術手段來解決技術問題，並達成技術效果的實現過程。進而本發明的實施人員可依據上述實現過程具體實施本發明。需要說明的是，只要不構成衝突，本發明中的各個實施例以及各實施例中的各個特徵可以相互結合，所形成的技術方案均在本發明的保護範圍之內。
[0026]地鐵車輛上安裝有各種電氣裝置。我們把這些需要特定電壓驅動的電氣裝置統稱為負載。當為這些負載供電的電源故障的時候，這些負載將無法正常工作。為了電源故障時也能保證負載的正常運作，本發明提供了提供一種供電系統。如圖1所示，本發明的供電系統100的主要構成是輔助電源110和主電源103。輔助電源110構造有電壓輸出埠 111，電壓輸出埠 111連接到負載101。同時主電源103也連接到負載101。
[0027]在本實施例中，主電源103輸出可以驅動負載的第一驅動電壓，同時輔助電源110輸出可以驅動負載的第二驅動電壓。圖1所示的供電結構的基本運行思想是:當主電源103正常運行時，負載101由主電源103供電；當主電源103故障或虧電時，負載101由輔助電源110供電。本發明的供電系統可以在主電源103發生故障時繼續為負載101供電，從而提高供電系統100整體的可靠性。
[0028]為了正常運行並降低功耗，上述的供電系統設計要求供電系統100能夠基於主電源103的工作狀態而調整輔助電源110的供電狀態。使得輔助電源110隻在主電源103故障或虧電時供電。如果對主電源103的工作狀態判斷錯誤，就有可能導致輔助電源110與主電源103同時供電或者同時斷電。從而造成不必要的功率消耗或是導致負載101停止工作。但是為了準確的判斷主電源103的工作狀態並及時根據判斷結果調整輔助電源100的工作狀態勢必要增加供電系統的內部組件，使得供電系統內部電路設計變得複雜。
[0029]為了解決上述問題，本發明進一步改進了供電系統。在本實施例中，輔助電源110被構建為其輸出的第二驅動電壓低於主電源103提供的第一驅動電壓。當然，輔助電源110的輸出電壓的電壓值必須仍然能夠驅動負載101。當系統正常運行時，主電源103輸出的驅動電壓作用於負載101從而為負載101供電。由於電壓輸出埠 111與主電源輸出端104同時連接到負載101，因此電壓輸出埠 111與主電源輸出端104之間是導通的。因為電壓輸出埠 111處輸出的電壓的電壓值小於主電源輸出端104處輸出的電壓的電壓值。所以當主電源103正常驅動負載101時，電流由主電源103流向負載101，從輔助電源110處基本沒有電流流出。
[0030]通過上述設計，即使輔助電源110的輸出經常性處於接通狀態，也能夠使其工作於基本空載狀態，僅在主電源103故障或虧電的情況下發揮較大功率。這樣不但有利於降低高壓電源的功率損耗。同時，由於不需要判斷主電源的工作狀態，減少了供電系統內部的控制電路元器，使得供電系統內部的電路設計更加簡單。本發明的供電系統結構簡單，不需要複雜的供電系統故障判斷電路，不僅便於安裝，而且節約了硬體成本，同時也減小了系統的故障率。
[0031 ] 接下來通過本發明另一個具體的實施例來描述本發明。在本實施例中，主電源被設計為蓄電池。當然，在本發明其他實施例中，主電源可以根據實際情況採用其他類型的電源。在本實施例中，我們主要針對負載是車載輔助變流器的控制裝置的情況進行描述。需要指出的是，在實際使用過程中，本發明的應用並不僅限於此。任何能夠發揮本發明優點的供電場合都可以使用本發明的供電系統。
[0032]如圖2所示，供電系統100包含輔助電源110。供電系統100所連接到的負載為控制裝置202。在本實施例中，輔助電源110包括電壓輸入埠 211。電壓輸入埠 211接到地鐵車輛的高壓電網200中。輔助電源110被構建成可以將高壓電網200中的高壓電變換為機車輔助變流器的控制系統所需要的驅動電壓。在本實施例中，高壓電網200中的高壓電為直流1500V或直流750V，機車輔助變流器的控制系統所需的驅動電壓為直流110V。
[0033]不難理解，根據實際情況的不同，高壓電網中提供的高壓電也不同。同時負載所需的驅動電壓也會不同。在本發明其他實施例中，根據具體實際情況，輔助電源採用不同輸入輸出參數以及不同原理的變壓設計。
[0034]在本實施例中，車載輔助變流器的控制裝置通常的工作電壓為直流110V。因此在本實施例中為控制裝置提供驅動電壓的蓄電池的輸出電壓為直流110V。考慮到車載輔助變流器的控制裝置的驅動電壓下限是77V，在本實施例中，輔助電源110的輸出電壓被設計為直流105V。
[0035]為方便控制，在本實施例中，供電系統100還包括斷路器QFl。斷路器QFl安裝在電壓輸出埠 111與車載輔助變流器的控制裝置202之間，用於控制電路通斷。當斷路器QFl斷開時，輔助電源110的輸出處於切斷狀態，供電系統100停止供電。當然的，基於之前所述的本發明的工作原理，本發明的供電系統在運行過程中，輔助電源110的輸出始終處於導通狀態。因此，本實施例中，斷路器QFl只起輔助控制作用，在供電系統100正常運行過程中，斷路器QFl始終處於導通狀態。
[0036]為了方便操作者了解輔助電源110的運行狀態，輔助電源110還包括狀態信號輸出單元230。在本實施例中，為簡化電路設計，狀態信號輸出單元230利用一條導線構造。狀態信號輸出單元230的一端通過繼電器Kl與電壓輸出埠 111相連。這樣當供電系統100正常運行時，如果繼電器Kl導通，則狀態信號輸出單元230輸出直流IlOV電壓。如果輔助電源110工作狀態不正常，其電壓輸出埠 111無法輸出穩定的直流IlOV電壓，則會同時影響到狀態信號輸出單元230的輸出電壓。狀態信號輸出單元230的另一端連接到供電系統100外部的監測裝置204上，監測裝置204通過讀取狀態信號輸出單元230的輸出電壓從而判斷輔助電源110的工作狀態。
[0037]同時，為了自動控制輔助變流器的運行，輔助電源110還包括啟動信號輸出端240。啟動信號輸出端240連接到輔助變流器啟動端203。不難理解，當啟動信號輸出端240輸出的電壓正常時，則說明輔助變流器的控制裝置202可以正常運行，也就是輔助變流器可以啟動。當啟動信號輸出端240輸出的電壓不正常時，則說明輔助變流器的控制裝置202不可以正常運行，也就是輔助變流器需要關閉。
[0038]通過對本發明的運行原理的描述，不難理解，當供電系統正常運行時，由於蓄電池輸出端104處的電壓大於電壓輸出埠 111處的電壓，因此在蓄電池輸出端104與電壓輸出埠 111之間會產生從蓄電池輸出端104到電壓輸出埠 111的電流，產生逆流現象。為保護輔助電源，阻止逆流現象的產生，在本發明的供電系統中構建有逆流保護器。逆流保護器被安裝在電壓輸出埠與負載之間靠近電壓輸出埠的位置上，用於防止從蓄電池流出的電流逆流到輔助電源。
[0039]同樣的，當蓄電池故障或萬.電時，由於蓄電池輸出端104處的電壓小於電壓輸出埠 111處的電壓，因此在蓄電池輸出端104與電壓輸出埠 111之間會產生從電壓輸出埠 111到蓄電池輸出端104的電流，電流逆流到蓄電池。為阻止上述情況產生，本實施例通過在蓄電池輸出端104與負載101之間安裝逆流保護器的方式來消除逆流。
[0040]圖2所示的電路簡圖中更為具體的描述了本實施例中逆流保護器的安裝方式。在本實施例中，逆流保護器採用二極體。如圖2所示，電壓輸出埠 111依次連接二極體221和二極體222連接後連接到蓄電池輸出端104。二極體221和二極體222反向串聯且負載101連接到二極體221和二極體222之間的連接線上。
[0041]當然，在可以實現逆流保護的前提下，本發明的供電系統也可以採用其他類型的逆流保護器，並且在本發明的其他實施例中也可根據實際情況採用其他的電路連接設計。同時，本發明的實施例的供電系統可以通過在現有的蓄電池上增加逆流保護設備的方式得以實施。這樣，採用本發明的供電系統的地鐵車輛就不需要更換原有的蓄電池，只需依據本發明更換現有蓄電池的連接線即可，這樣大大節省了系統的硬體成本。
[0042]雖然本發明所公開的實施方式如上，但所述的內容只是為了便於理解本發明而採用的實施方式，並非用以限定本發明。本發明所述的方法還可有其他多種實施例。在不背離本發明實質的情況下，熟悉本領域的技術人員當可根據本發明作出各種相應的改變或變形，但這些相應的改變或變形都應屬於本發明的權利要求的保護範圍。
【權利要求】
1.一種用於地鐵車輛的供電系統，其特徵在於，所述系統包含: 主電源，所述主電源連接到地鐵車輛的負載上，用於輸出驅動所述負載所需的第一驅動電壓； 輔助電源，所述輔助電源包含電壓輸出埠，所述電壓輸出埠連接到所述負載上，用於輸出驅動所述負載所需的第二驅動電壓； 其中，所述第二驅動電壓的電壓值低於所述第一驅動電壓的電壓值，從而當所述第一驅動電壓正常驅動所述負載時，所述輔助電源在所述第一驅動電壓與所述第二驅動電壓之間的壓差作用下處於空載狀態。
2.如權利要求1所述的系統，其特徵在於，所述系統還包括斷路器，其安裝在所述輔助電源的電壓輸出埠與所述負載之間，當所述系統正常運行時，所述斷路器保持導通狀態。
3.如權利要求1所述的系統，其特徵在於，所述輔助電源還包括電壓輸入埠，所述電壓輸入埠接到所述地鐵車輛的高壓電網中，所述輔助電源將所述高壓電網的高電壓變換為所述第二驅動電壓並輸出。
4.如權利要求1所述的系統，其特徵在於，所述輔助電源還包括狀態信號輸出單元，所述狀態信號輸出單元的一端與所述電壓輸出埠相連，另一端連接到監控設備。
5.如權利要求1所述的系統，其特徵在於，所述系統還包含第一逆流保護器，所述第一逆流保護器安裝在所述輔助電源的電壓輸出埠與所述負載之間靠近所述電壓輸出埠的位置上，用於防止從所述主電源流出的電流逆流到所述輔助電源。
6.如權利要求1所述的系統，其特徵在於，所述系統還包含第二逆流保護器，所述第二逆流保護器安裝在所述主電源與所述負載之間靠近所述主電源的位置上，用於防止從所述輔助電源流出的電流逆流到所述主電源。
7.如權利要求1所述的系統，其特徵在於，所述系統還包含第一二極體和第二二極體，所述主電源依次連接所述第一二極體和所述第二二極體並連接到所述輔助電源的電壓輸出埠，所述第一二極體和所述第二二極體反向串聯，所述負載連接到所述第一二極體和所述第二二極體之間的連接線上。
8.如權利要求1-7中任一項所述的系統，其特徵在於，所述負載為驅動電壓為直流IlOV的車載輔助變流器控制裝置。
9.如權利要求8所述的系統，其特徵在於，所述第一驅動電壓為直流110V，所述第二驅動電壓為直流105V。
10.如權利要求1-7中任一項所述的系統，其特徵在於，所述主電源為蓄電池。
【文檔編號】H02J9/00GK104348247SQ201410613813
【公開日】2015年2月11日 申請日期:2014年11月4日 優先權日:2014年11月4日
【發明者】劉清, 魏周豔, 耿志東, 程超龍 申請人:株洲南車時代電氣股份有限公司