一种铁路车辆外部电源接入装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明主要涉及轨道交通技术领域，特指一种铁路车辆外部电源接入装置。
【背景技术】
[0002]车辆外部供电装置的功能是在车辆没有弓网受电的情况下，实现外部电源的快捷方便、安全可靠的接入车辆，满足车辆日常维护及检修用供电要求。目前外部电源的接入有如下三种方式:
方案一:最简单的车辆外部供电装置就是一个安装在车体上的电力连接器(插座)、通过电力连接器与车辆供电母线相连，当外部供电插头插入电力连接器，就可实现外部供电的接入。但是因电力连接器安装在车体外延，连接器防护等级要求高，结构设计复杂、不方便安装，产品的灵活性相对较差。该方案没有任何电气保护功能，安全操作措施完全没有考虑，仅靠操作规程约束，有导致安全事故的风险。
[0003]方案二:不是一个独立的装置，但将该装置的基本功能集成在车辆辅助供电单元APU中。由于是集成方案，对车辆整车设备布局有严格的限制，产品的灵活性相对较差。由于空间的限制，电气保护功能严重不足，安全操作措施未考虑，仅操作规程约束，有导致安全事故的风险。同时，随着主辅一体化变流器的推出，因为结构限制，不可能再将该装置功能集成到主变流器中。
[0004]方案三:目前较多的车辆外部供电装置是一个独立装置，主要由专用电力连接器、低压电器组件及箱体组成，吊装在车体下，但不具备保护控制功能。此方案采用传统的低压电器控制，未采用微机控制技术，电气保护功能弱，可维护性差，信息化水平低，同时在安全操作措施设计方面未过多考虑。
【发明内容】
[0005]本发明要解决的技术问题就在于:针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种能够对主电路的电源相序进行监控并自行切换的铁路车辆外部电源接入装置。
[0006]为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为:
一种铁路车辆外部电源接入装置，包括主电路以及控制单元，所述主电路的输入端与外部电源相连，输出端与铁路车辆的辅助供电系统相连，所述主电路上设置有相序检测单元以及相序切换单元，所述相序检测单元以及相序切换单元均与所述控制单元相连，所述控制单元根据相序检测单元所检测到的主电路相序控制所述相序切换单元对主电路的输出电源进行相序切换。
[0007]作为上述技术方案的进一步改进:
所述相序检测单元包括隔离降压电路、波形转换电路、第一触发器、第二触发器和驱动电路，所述隔离降压电路的输入端与主电路的三相电源相连，所述隔离降压电路的输出端与波形转换电路的输入端相连，所述波形转换电路的输出端的A相作为第一触发器的时钟信号，所述波形转换电路的输出端的B相作为第二触发器的时钟信号，所述波形转换电路的输出端的C相经一微分电路与第一触发器和第二触发器的复位端相连，所述第一触发器的输出端与第二触发器的输入端相连，第一触发器的输入端接电源VCC，所述第二触发器的输出端经驱动电路与控制单元相连。
[0008]所述相序切换单元包括第一开关和第二开关，所述第一开关和第二开关均与所述控制单元相连，所述第一开关和第二开关并联后共同串联在主电路的三相电源中，且第一开关与第二开关之间形成互锁；当第一开关接通时，所述外部电源的相序按U-V-W接入辅助供电系统；当第二开关接通时，所述外部电源的相序按W-V-U接入辅助供电系统。
[0009]所述主电路的零线回路中串联有第三开关，所述第三开关与所述控制单元相连。
[0010]所述主电路的输入端通过第一电力连接器与所述外部电源相连，所述输出端通过第二电力连接器与辅助供电系统相连。
[0011]所述第一电力连接器内设有一常开开关，所述常开开关串联于铁路车辆的降弓控制回路中。
[0012]还包括用于检测主电路的漏电检测电路，所述漏电检测电路安装在所述主电路中，所述漏电检测电路的输出端与所述控制单元相连。
[0013]所述漏电检测电路包括依次相连的零序变流器、信号放大器、全波整流电路、滤波电路以及A/D转换电路，所述零序变流器安装于主电路中，所述A/D转换电路与控制单元相连。
[0014]还包括电压检测电路，所述电压检测电路与控制单元相连。
[0015]还包括电源转换电路，所述电源转换电路将主电路的三相电源转换成供控制单元所需的工作电源。
[0016]与现有技术相比，本发明的优点在于:
本发明的铁路车辆外部电源接入装置，具有相序检测单元相序切换单元，在判断相序不正常时，能够及时对相序进行切换，从而保证供电的正常进行。相序检测单元以及相序切换单元结构简单、操作简便、检测以及控制可靠。主电路通过电力连接器与外部电源以及供电辅助系统相连，在外部电源接入时，相应的电力连接器的常开开关闭合，此时降弓控制回路接通，受电弓降弓，从而保证外部供电与受电弓供电的安全联锁控制。本发明的铁路车辆外部电源接入装置还具有电压检测单元、漏电检测电路以及电压转换单元，能够对电源质量进行实时监控，从而保证供电的可靠性；因此，本装置保护功能丰富、操作简便、安全性尚O
【附图说明】
[0017]图1为本发明的方框结构图。
[0018]图2为本发明的主电路的电路原理图。
[0019]图3为本发明中相序切换单元的控制电路原理图。
[0020]图4为本发明中各保护单元的方框结构图。
[0021]图5为本发明中漏电检测电路的方框结构图。
[0022]图6为本发明中电压检测以及相序检测的方框结构图。
[0023]图7为本发明中相序检测单元中各器件在相序正常时的输出波形图。
[0024]图8为本发明中相序检测单元中各器件在相序错误时的输出波形图。
[0025]图9为本发明中第一电力连接器串联于降弓控制回路的方框结构图。
[0026]图中标号表示:1、外部电源；2、辅助供电系统；3、主电路；31、第一电力连接器；32、第二电力连接器；4、控制单元；5、相序检测单元；6、相序切换单元；7、漏电检测电路；8、电压检测电路；9、电源转换电路。
【具体实施方式】
[0027]以下结合说明书附图和具体实施例对本发明作进一步描述。
[0028]如图1至图9所示，本实施例的铁路车辆外部电源I接入装置，包括主电路3以及控制单元4，主电路3的输入端与外部电源I相连，输出端与铁路车辆的辅助供电系统2相连，主电路3上设置有相序检测单元5以及相序切换单元6，相序检测单元5以及相序切换单元6均与控制单元4相连，控制单元4根据相序检测单元5所检测到的主电路3相序控制相序切换单元6对主电路3的输出电源进行相序切换。本发明的铁路车辆外部电源I接入装置不仅能实时监控主电路3三相电源的相序，同时在相序错误时能自动对相序进行切换，从而保证供电的正常进行。
[0029]如图6至图8所示，本实施例中，相序检测单元5包括隔离降压电路、波形转换电路、第一触发器、第二触发器和驱动电路，隔离降压电路的输入端与主电路3的三相电源相连，隔离降压电路的输出端与波形转换电路的输入端相连，波形转换电路的输出端的A相作为第一触发器的时钟信号，波形转换电路的输出端的B相作为第二触发器的时钟信号，波形转换电路的输出端的C相经一微分电路与第一触发器和第二触发器的复位端相连，第一触发器的输出端与第二触发器的输入端相连，第一触发器的输入端接电源VCC，第二触发器的输出端经驱动电路与控制单元4相连。
[0030]具体检测过程为:三相交流电经隔离降压电路、波形转换电路后变换为低压方波信号A、B、C，其中A、B方波信号分别作为两个D触发器(Ql和Q2)的时钟信号，C信号经微分电路变为尖脉冲作用于两触发器的复位端R。若相位顺序正确，即以A、B、C的顺序出现正脉冲，如图7所示，则A的上升沿首先使Ql输出高电平，然后Q2在B的上升沿作用下变为高电平，最后C的上升沿在R端产生的尖脉冲使两个D触发器复位，QU Q2回到低电平，完成一次循环。由于三相交流电是周期信号，Q2输出脉冲的频率与三相交流电频率相同，脉冲Q2经过驱动电路，转换为高电平信号Q3。若相序不对，则Q2输出保持低电平不变，即Q3信号也为低电平。所以当Q3输出高电平相序正确，否则相序错误。
[0031 ] 如图2和图3所示，本实施例中，相序切换单元6包括第一开关和第二开关，第一开关和第二开关均与控制单元4相连，第一开关和第二开关并联后共同串联在主电路3的三相电源中，且第一开关与第二开关之间形成互锁；当第一开关接通时，外部