轨道车辆用辅助变流装置及轨道车辆的制作方法

本发明涉及轨道车辆设备技术，尤其涉及一种轨道车辆用辅助变流装置及轨道车辆。

背景技术：

轨道车辆车载辅助变流器是为轨道车辆提供稳定的三相交流电源和单相交流电源的重要部件。

为了保证轨道车辆供电的稳定性和可靠性，一般情况下轨道车辆上需要安装至少两台辅助变流器，当一台辅助变流器出现故障停机时，另一台辅助变流器能为轨道车辆所有用电设备供电，保证轨道车辆用电设备的基本供电需求。请参考图1，现有的轨道车辆车载辅助变流装置包括第一辅助变流器101和第二辅助变流器105，第一辅助变流器101的输出端设有第一开关104，第二辅助变流器105的输出端设有第二开关108，第一辅助变流器101的输入端连接电源，第一辅助变流器101的输出端连接第一用电设备，第二辅助变流器105的输入端连接电源，第二辅助变流器105的输出端连接第二用电设备，轨道车辆车载辅助变流装置还包括连接电路109，连接电路109的第一端连接在第一辅助变流器101的输出端和第一用电设备之间，连接电路109的第二端连接在第二辅助变流器105的输出端和第二用电设备之间，连接电路109的第一端和第二端之间设有第三开关110。当第一辅助变流器101和第二辅助变流器105都正常工作时，第一开关104和第二开关108开启，第三开关110关闭，连接电路109处于断路状态，第一辅助变流器101为第一用电设备供电，第二辅助变流器105为第二用电设备供电，当第一辅助变流器101出现故障停机时，第一开关104关闭，第二开关108和第三开关110开启，连接电路109被接通，这样第一辅助变流器101不再输出电流，第二辅助变流器105输出的电流能够通过连接电路109流入第 一用电设备，此时第二辅助变流器105同时为第一用电设备和第二用电设备供电。同理第二辅助变流器105出现故障停机时，第二开关108关闭，第一开关104和第三开关110开启，连接电路109被接通，此时第一辅助变流器101同时为第一用电设备和第二用电设备供电。

为了保证第一辅助变流器101或第二辅助变流器105能够同时为第一用电设备和第二用电设备供电，当第一用电设备和第二用电设备的功率都为R时，第一辅助变流器101和第二辅助变流器105的容量均要不小于2R，即需要对第一辅助变流器101和第二辅助变流器105进行冗余设计，这种冗余设计方法导致每台辅助变流器的设计容量成倍增加，当辅助变流器容量增加时，辅助变流器中各部件的容量都要增加，由此导致辅助变流器的体积、重量、成本都成倍增加，使辅助变流器占用大量安装空间。

技术实现要素：

本发明提供一种轨道车辆用辅助变流装置及轨道车辆，以减少辅助变流装置的体积、重量和成本。

本发明一方面提供一种轨道车辆用辅助变流装置，包括：

第一辅助变流器，包括第一功率单元模块、第一功能电路和第一开关，所述第一功率单元模块的输入端与第一电源连接，所述第一功率单元模块的输出端与所述第一功能电路的输入端连接，所述第一功能电路的输出端用于与第一用电设备连接，所述第一开关设置在所述第一功率单元模块和第一功能电路之间；

第二辅助变流器，包括第二功率单元模块、第二功能电路和第二开关，所述第二功率单元模块的输入端与第二电源连接，所述第二功率单元模块的输出端与所述第二功能电路的输入端连接，所述第二功能电路的输出端用于与第二用电设备连接，所述第二开关设置在所述第二功率单元模块和第二功能电路之间；

连接电路，所述连接电路的第一端和第二端之间设有第三开关，用于接通或断开所述连接电路，所述连接电路的第一端连接在所述第一开关和第一功能电路之间，所述连接电路的第二端连接在所述第二开关和 第二功能电路之间。

本发明另一方面提供一种轨道车辆，包括本发明所提供的轨道车辆用辅助变流装置。

基于上述，本发明提供的轨道车辆用辅助变流装置及轨道车辆，当第一辅助变流器和第二辅助变流器都正常工作时，第一开关和第二开关开启，第三开关关闭，连接电路处于断路状态，第一辅助变流器为第一用电设备供电，第二辅助变流器为第二用电设备供电；当第一辅助变流器的第一功率单元模块出现故障时，第一开关关闭，第二开关和第三开关开启，连接电路被接通，由于连接电路的第一端连接在第一开关和第一功能电路之间，连接电路的第二端连接在第二开关和第二功能电路之间，因此，一部分电流能够通过第二功率单元模块、连接电路和第一功能电路流入第一用电设备，另一部分电流能够通过第二功率单元模块、第二功能电路流入第二用电设备，此时第二辅助变流器同时为第一用电设备和第二用电设备供电。同理当第二辅助变流器的第二功率单元模块出现故障时，第二开关关闭，第一开关和第三开关开启，连接电路被接通，此时第一辅助变流器同时为第一用电设备和第二用电设备供电。由此，在第一功率单元模块或第二功率单元模块出现故障时，辅助变流装置中只有第一功率单元模块或第二功率单元模块需要具有更大的容量，即只有第一功率单元模块和第二功率单元模块需要进行冗余设计，而第一功能电路和第二功能电路均无需进行冗余设计，因此，第一功能电路和第二功能电路的容量都无需增加，进而利于辅助变流装置的体积、重量、成本的降低。同时，由于辅助变流器中功率单元模块故障率较高，而功能电路的故障率较低，因此只要对功率单元模块进行冗余设计，即可使本发明提供的轨道车辆用辅助变流装置具有较好的可靠性。

附图说明

图1为现有的一种轨道车辆用辅助变流装置的结构示意图；

图2为本发明提供的一种轨道车辆用辅助变流装置的结构示意图；

图3为本发明提供的另一种轨道车辆用辅助变流装置的结构示意图。

附图标记：

101：第一辅助变流器； 102：第一功率单元模块；

103：第一功能电路； 104：第一开关；

105：第二辅助变流器； 106：第二功率单元模块；

107：第二功能电路； 108：第二开关；

109：连接电路； 110：第三开关；

111：第一滤波电路； 112：第一隔离变压器；

113：第二滤波电路； 114：第二隔离变压器；

115：第一电抗器； 116：第一电容器；

117：第二电抗器； 118：第二电容器；

201：第一电源； 202：第二电源。

具体实施方式

实施例一，请参考图1和图2，一种轨道车辆用辅助变流装置，包括：第一辅助变流器101，包括第一功率单元模块102、第一功能电路103和第一开关104，所述第一功率单元模块102的输入端与第一电源201连接，所述第一功率单元模块102的输出端与所述第一功能电路103的输入端连接，所述第一功能电路103的输出端用于与第一用电设备连接，所述第一开关104设置在所述第一功率单元模块102和第一功能电路103之间；第二辅助变流器105，包括第二功率单元模块106、第二功能电路107和第二开关108，所述第二功率单元模块106的输入端与第二电源202连接，所述第二功率单元模块106的输出端与所述第二功能电路107的输入端连接，所述第二功能电路107的输出端用于与第二用电设备连接，所述第二开关108设置在所述第二功率单元模块106和第二功能电路107之间；连接电路109，所述连接电路109的第一端和第二端之间设有第三开关110，用于接通或断开所述连接电路109，所述连接电路109的第一端连接在所述第一开关104和第一功能电路103之间，所述连接电路109的第二端连接在所述第二开关108和第二功能电路107之间。

本实施例中，当第一辅助变流器101和第二辅助变流器105都正常 工作时，第一开关104和第二开关108开启，第三开关110关闭，连接电路109处于断路状态，第一辅助变流器101为第一用电设备供电，第二辅助变流器105为第二用电设备供电；当第一辅助变流器101的第一功率单元模块102出现故障时，第一开关104关闭，第二开关108和第三开关110开启，连接电路109被接通，由于连接电路109的第一端连接在第一开关104和第一功能电路103之间，连接电路109的第二端连接在第二开关108和第二功能电路107之间，因此，一部分电流能够通过第二功率单元模块106、连接电路109和第一功能电路103流入第一用电设备，另一部分电流能够通过第二功率单元模块106、第二功能电路107流入第二用电设备，此时第二辅助变流器105同时为第一用电设备和第二用电设备供电。同理当第二辅助变流器105的第二功率单元模块106出现故障时，第二开关108关闭，第一开关104和第三开关110开启，连接电路109被接通，此时第一辅助变流器101同时为第一用电设备和第二用电设备供电。由此，在第一功率单元模块102或第二功率单元模块106出现故障时，辅助变流装置中只有第一功率单元模块102或第二功率单元模块106需要具有更大的容量，即只有第一功率单元模块102和第二功率单元模块106需要进行冗余设计，而第一功能电路103和第二功能电路107均无需进行冗余设计，因此，第一功能电路103和第二功能电路107的容量都无需增加，进而利于辅助变流装置的体积、重量、成本的降低。同时，由于辅助变流器中功率单元模块故障率较高，而功能电路的故障率较低，因此只要对功率单元模块进行冗余设计，即可使本实施例中的轨道车辆用辅助变流装置具有较好的可靠性。

实施例二，请参考图2，在实施例一的基础上，第一功能电路103包括第一滤波电路111和第一隔离变压器112，所述第一滤波电路111的输入端与所述第一功率单元模块102的输出端连接，所述第一滤波电路111的输出端与所述第一隔离变压器112的输入端连接，所述第一隔离变压器112的输出端用于与所述第一用电设备连接；所述第二功能电路107包括第二滤波电路113和第二隔离变压器114，所述第二滤波电路113的输入端与所述第二功率单元模块106的输出端连接，所述第二滤波电路113的输出端与所述第二隔离变压器114的输入端连接，所述 第二隔离变压器114的输出端用于与所述第二用电设备连接。由此，使第一功能电路103和第二功能电路107能够实现滤波和隔离功能。同时，由于滤波电路和隔离变压器的故障率较低，因此即使滤波电路和隔离变压器不进行冗余设计，也能够使本实施例中的辅助变流装置具有较好的可靠性。

本实施例中，优选的，第一滤波电路111包括第一电抗器115和第一电容器116，所述第一电抗器115和第一电容器116并联在所述第一滤波电路111的输入端和输出端之间；所述第二滤波电路113包括第二电抗器117和第二电容器118，所述第二电抗器117和第二电容器118并联在所述第二滤波电路113的输入端和输出端之间。由此可使第一滤波电路111和第二滤波电路113具有较好的滤波效果。同时，由于电抗器和电容器的故障率较低，因此即使电抗器和电容器不进行冗余设计，也能够使本实施例中的辅助变流装置具有较好的可靠性。

实施例三，请参考图3，在实施例一的基础上，第一辅助变流器101还包括第一滤波电路111，所述第一功能电路103为第一隔离变压器112，所述第一滤波电路111的输入端与所述第一功率单元模块102的输出端连接，所述第一滤波电路111的输出端与所述第一隔离变压器112的输入端连接，所述第一隔离变压器112的输出端用于与所述第一用电设备连接，所述第一开关104设置在所述第一滤波电路111和第一隔离变压器112之间；所述第二辅助变流器105还包括第二滤波电路113，所述第二功能电路107为第二隔离变压器114，所述第二滤波电路113的输入端与所述第二功率单元模块106的输出端连接，所述第二滤波电路113的输出端与所述第二隔离变压器114的输入端连接，所述第二隔离变压器114的输出端用于与所述第二用电设备连接，所述第二开关108设置在所述第二滤波电路113和第二隔离变压器114之间；所述连接电路109的第一端连接在所述第一开关104和第一隔离变压器112之间，所述连接电路109的第二端连接在所述第二开关108和第二隔离变压器114之间。由于第一功能电路103为第一隔离变压器112，第二功能电路107为第二隔离变压器114，因此使第一辅助变流器101和第二辅助变流器105具有隔离功能，同时，由于第一辅助变流器101包括第一滤 波电路111，第二辅助变流器105包括第二滤波电路113，因此使第一辅助变流器101和第二辅助变流器105具有滤波功能。

本实施例中，当第一辅助变流器101和第二辅助变流器105都正常工作时，第一开关104和第二开关108开启，第三开关110关闭，连接电路109处于断路状态，第一辅助变流器101为第一用电设备供电，第二辅助变流器105为第二用电设备供电；当第一辅助变流器101的第一功率单元模块102出现故障时，第一开关104关闭，第二开关108和第三开关110开启，连接电路109被接通，由于连接电路109的第一端连接在第一开关104和第一隔离变压器112之间，连接电路109的第二端连接在第二开关108和第二隔离变压器114之间，因此，一部分电流能够通过第二功率单元模块106、第二滤波电路113、连接电路109和第一隔离变压器112流入第一用电设备，另一部分电流能够通过第二功率单元模块106、第二滤波电路113、第二隔离变压器114流入第二用电设备，此时第二辅助变流器105同时为第一用电设备和第二用电设备供电。同理当第二辅助变流器105的第二功率单元模块106出现故障时，第二开关108关闭，第一开关104和第三开关110开启，连接电路109被接通，此时第一辅助变流器101同时为第一用电设备和第二用电设备供电。由此，在第一功率单元模块102或第二功率单元模块106出现故障时，辅助变流装置中只有第一功率单元模块102和第一滤波电路111或第二功率单元模块106和第二滤波电路113需要具有更大的容量，即只有第一功率单元模块102、第一滤波电路111、第二功率单元模块106和第二滤波电路113需要进行冗余设计，而第一隔离变压器112和第二隔离变压器114无需进行冗余设计，因此，第一隔离变压器112和第二隔离变压器114的容量都无需增加，进而利于辅助变流装置的体积、重量、成本的降低。同时，由于隔离变压器故障率较低，因此即使隔离变压器不进行冗余设计，也能够使本实施例中的辅助变流装置具有较好的可靠性。

本实施例中，优选的，所述第一滤波电路111包括第一电抗器115和第一电容器116，所述第一电抗器115和第一电容器116并联在所述第一滤波电路111的输入端和输出端之间；所述第二滤波电路113包括 第二电抗器117和第二电容器118，所述第二电抗器117和第二电容器118并联在所述第二滤波电路113的输入端和输出端之间。由此可使第一滤波电路111和第二滤波电路113具有较好的滤波效果。

本发明实施例提供一种轨道车辆，包括本发明任意实施例所述的轨道车辆用辅助变流装置。

本实施例中，当第一辅助变流器101和第二辅助变流器105都正常工作时，第一开关104和第二开关108开启，第三开关110关闭，连接电路109处于断路状态，第一辅助变流器101为第一用电设备供电，第二辅助变流器105为第二用电设备供电；当第一辅助变流器101的第一功率单元模块102出现故障时，第一开关104关闭，第二开关108和第三开关110开启，连接电路109被接通，由于连接电路109的第一端连接在第一开关104和第一功能电路103之间，连接电路109的第二端连接在第二开关108和第二功能电路107之间，因此，一部分电流能够通过第二功率单元模块106、连接电路109和第一功能电路103流入第一用电设备，另一部分电流能够通过第二功率单元模块106、第二功能电路107流入第二用电设备，此时第二辅助变流器105同时为第一用电设备和第二用电设备供电。同理当第二辅助变流器105的第二功率单元模块106出现故障时，第二开关108关闭，第一开关104和第三开关110开启，连接电路109被接通，此时第一辅助变流器101同时为第一用电设备和第二用电设备供电。由此，在第一功率单元模块102或第二功率单元模块106出现故障时，辅助变流装置中只有第一功率单元模块102或第二功率单元模块106需要具有更大的容量，即只有第一功率单元模块102和第二功率单元模块106需要进行冗余设计，而第一功能电路103和第二功能电路107均无需进行冗余设计，因此，第一功能电路103和第二功能电路107的容量都无需增加，进而利于辅助变流装置的体积、重量、成本的降低。同时，由于辅助变流器中功率单元模块故障率较高，而功能电路的故障率较低，因此只要对功率单元模块进行冗余设计，即可使本实施例中的轨道车辆用辅助变流装置具有较好的可靠性。

本实施例中，轨道车辆可以包括多个本发明任意实施例所述的轨道车辆用辅助变流装置。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。