铁路客车空调机组供电技术和供电装置制造方法
【专利摘要】本发明涉及一种铁路客车空调机组供电技术和供电装置，将空调机组电源装置的输入端直接与机车供电装置的输出端连接，由所述机车供电装置向所述空调机组提供直流电源。本发明可节省或减小原电源中的逆变部分，逆变电源装置体积可大幅减小，重量也大幅减轻，进而降低设备成本，也达到整车节能的目的，可靠性和舒适性均有提高。
【专利说明】铁路客车空调机组供电技术和供电装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种安装在铁路车辆上的空调机组，涉别涉及一种铁路客车空调机组新型供电技术和供电装置，属于铁路客车空调机组控制【技术领域】。
【背景技术】
[0002]目前，我国铁路交通车辆供电系统主要是受电弓DC1500V受电方式，DC600V供电电源是由机车提供的，采用的是机车集中整流客车分散交流的方式。
[0003]其中，电力机车供电装置I将受电弓接收的25KV单项高压交流电经降压、整流、滤波，形成两套独立的DC600V直流电源，两套装置分两路通过连接器向空调客车供电，供电容量为2X400KW。内燃机车发电机组发电，经整流、滤波，形成两套独立的DC600V直流电源，两套装置分两路通过连接器向空调客车供电，供电容量为2 X 400KW。
[0004]为了给车上的其它用电设备供电(如空调机组)，如图1所示，通常在车辆上安装逆变电源装置2，将上述两种直流电逆变为AC380V交流电源供车辆空调机组3等交流设备使用，包括3相AC380V，单相AC220V、DC110V, 3相AC380V用于给空调机组3供电，单相AC220V用于给其它交流设备供电，DCl IOV供车上控制系统使用，并对蓄电池4充电。
[0005]不同车型每节车厢有I个或2个逆变电源装置2，逆变电源装置2由一台35KW逆变器和一台15KW隔离变压器组成，逆变器将客车提供的DC600V电源加至六个功率开关器件(IGBT)所组成的三相逆变器，微机控制系统产生三相PWM信号，经六路门极驱动电路分别驱动功率开关器件，产生三相PWM波形后滤波器形成三相对称的标准正弦波，并通过隔离变压器变换输出三相四线AC380V交流电，供空调及其它380V电器使用。此种逆变电源装置2的重量约为600Kg，逆变电源装置2约70%的容量为客车空调机组2供电，其余用于电茶炉及伴热系统，车辆各用电装置的电能分配及控制由客车综合控制柜完成。
【发明内容】
[0006]本发明主要目的在于解决上述问题和不足，提供一种可使电源装置大幅减重，降低设备成本，节能高效的铁路客车空调机组供电技术和供电装置。
[0007]为实现上述目的，本发明的技术方案是:
[0008]一种铁路客车空调机组供电技术，将空调机组电源装置的输入端直接与机车供电装置的输出端连接，由所述机车供电装置向所述空调机组提供直流电源。
[0009]进一步，所述机车供电装置向所述空调机组提供DC600V的直流电。
[0010]进一步，通过所述空调机组的电源装置将输入的直流电转变为负载所需要的交流电，向空调机组的各负载供电。
[0011]进一步，在各车厢设置用于向除空调机组以外的其它车辆负载供电的逆变电源装置，所述逆变电源装置的输入端与所述机车供电装置的输出端连接。
[0012]进一步，所述逆变电源装置的功率等于或小于20KW。
[0013]进一步，所述逆变电源装置的输出包括3相AC380V和/或单相AC220V和/或DC110V 和 / 或 DC24V。
[0014]本发明的另一个技术方案是:
[0015]一种铁路客车空调机组供电装置，包括机车供电装置及设置在每节车厢的逆变电源装置，所述机车供电装置输出DC600V直流电，所述机车供电装置的输出端与所述逆变电源装置的输入端连接，空调机组的电源装置输入端与所述机车供电装置的输出端连接。
[0016]进一步，所述空调机组的电源装置至少包括变频逆变器，所述变频逆变器的输入端与所述机车供电装置的输出端连接，所述变频逆变器的输出端与负载连接。
[0017]进一步，所述逆变电源装置的功率等于或小于20KW。
[0018]进一步，所述逆变电源装置的输出包括3相AC380V和/或单相AC220V和/或DC110V 和 / 或 DC24V。
[0019]综上内容，本发明所述的铁路客车空调机组供电技术和供电装置，空调机组由交流380V供电更改为由机车供电装置直接提供直流600V电源，空调机组自带变频逆变器、零电流启动不需要储备3-5倍的功率容量，可节省或减小原电源中的逆变部分，逆变电源装置体积可大幅减小，重量也大幅减轻，进而降低设备成本，也达到整车节能的目的，可靠性和舒适性均有提闻。
【专利附图】
【附图说明】
[0020]图1是现有技术空调机组供电方式原理图；
[0021]图2是现有技术空调机组变频控制原理图；
[0022]图3是本发明空调机组供电方式原理图；
[0023]图4是本发明空调机组变频控制原理图。
[0024]如图1至图4所示，机车供电装置1，逆变电源装置2，空调机组3，蓄电池4，变频逆变器5，直流滤波器6，小容量用电设备7，负载8。
【具体实施方式】
[0025]下面结合附图与【具体实施方式】对本发明作进一步详细描述:
[0026]如图3所示，本发明所述铁路客车空调机组的供电装置，包括机车供电装置1、设置在每节车厢的逆变电源装置2和设置在每节车厢的1至2台空调机组3，机车供电装置1向空调机组3和逆变电源装置2输出DC600V直流电。
[0027]空调机组3的内部具有一电源装置，电源装置用于向空调机组3的各负载提供所需要的电源。本实施例中，空调机组3的电源装置输入端与机车供电装置1的输出端连接，即空调机组3直接采用DC600V供电，此种供电方式，不需要更改空调机组3的结构和系统，可以在原有空调机组3的基础上进行改造，可降低改造成本。
[0028]如图4所示，空调机组3的电源装置包括变频逆变器5和直流滤波器6，直流滤波器6的输入端与机车供电装置1的DC600V输出端连接，直流滤波器6的输出端与变频逆变器5的输入端连接，变频逆变器5的输出端与压缩机、冷凝风机、通风机等负载8连接。空调机组电源装置中的变频逆变器5变频器采用VVVF控制，将DC600V直流电转变为负载8所需要的交流电，向空调机组3的各负载8供电。在部分车型的铁路客车上，机车供电装置1的输出端会串接有直流滤波器，此种情况下，空调机组3的电源装置内就可以不用再设置直流滤波器6。
[0029]空调机组3省略了现有空调机组中的交流转直流的转换器件，直接使用变频逆变器5将直流电转变为负载8所需的交流电，变频逆变器5由原来的1200V更换为1700V即可。
[0030]空调机组3米用变频控制，压缩机米用变频压缩机，冷凝风机和通风机均米用变频风机。变频控制技术为现有技术，这里不再另作详细说明。
[0031]现有的轨道车辆空调机组大都采用定速空调机组，定速空调机组启动电流大，对电源冲击大，影响其它电气设备。而变频空调机组启动时为低压低频，电流小，启动电流基本为0，对电源无冲击，可靠性大幅提高。
[0032]定速空调靠不断地开关控制压缩机启停维持客室温度，温度波动大。变频空调靠降低压缩机的运行频率减少能力来维持客室温度，温度波动小，更与WC553控制曲线相互一致，舒适性大幅提高。
[0033]如图3所示，逆变电源装置2的输入端与机车供电装置1的输出端连接，逆变电源装置2将机车提供的DC600V直流电逆变为交流电输出，逆变电源装置2的输出包括3相AC380V和/或单相AC220V和/或DC110V和/或DC24V，用于向其它小容量用电设备7、控制系统及蓄电池4等供电。依然采用原有的电源直流处理及保护环节、电源隔离稳压环节，将电源稳定在DC600V，减小逆变电源装置的容量，省去或减小隔离变压器。
[0034]如图3所示，因为空调机组3由现有技术中的3相AC380V供电，更改为直接使用机车供电装置1输出的DC600V直流电供电，经过空调机组电源装置中的变频逆变器，将DC600V直流电转变为负载所需要的交流电，向空调机组的各负载供电。因此空调机组3不再需要逆变电源装置2提供380V交流电，根据车辆其它用电设备(如排风机、伴热装置等)的要求，3相AC380V可以直接取消或减小容量，仅需要很小的容量即可满足其它用电设备的需求，逆变电源装置2的容量可以低于20KW，一般的情况下，逆变电源装置2的容量只需要15KW即可。因为逆变电源装置2容量的大幅降低，导致逆变电源装置2的体积大幅减小，重量也会大幅减轻，相应地也降低逆变电源装置2的购置成本。
[0035]现有的逆变电源装置2的容量大约为35KW，重量为600Kg，而本实施例中，由于空调机组3不使用逆变电源装置2，逆变电源装置2则可减小至15KW，重量约为lOOKg，一台逆变电源装置2的重量即可减小500Kg。如按每节车厢配1台逆变电源装置2，则每节车厢减重500Kg，每列地铁一般配有18节车厢，则每列地铁总减重达9000Kg。如按每节车厢配2台逆变电源装置2，则每节车厢减重lOOOKg，每列地铁一般配有18节车厢，则每列地铁总减重达18000Kg。
[0036]另外，现有的容量为35KW的逆变电源装置2，其单台的价格在18万元左右，而本实施例中，由于逆变电源装置2的容量减小至15KW，单台的价格则约为6万元，每台逆变电源装置2即可节约成本12万元。如按每节车厢配1台逆变电源装置2，则每节车厢节约12万元，每列地铁一般配有18节车厢，则每列地铁总节约成本为216万元。如按每节车厢配2台逆变电源装置2，则每节车厢节约24万元，每列地铁一般配有18节车厢，则每列地铁总节约成本为432万元。
[0037]本实施例中，空调机组3采用变频控制，比现有技术中的定速空调机组节约用电约30%。以制冷量为29KW的空调机组为例，如按照每台空调机组每年使用150天，每天使用15小时，每小时耗电量14.5KW每度电按0.8元计算，定速空调机组则每年耗电的电费约为150X15X14.5X0.8=26100元，而变频空调机组则每年节电的费用约为26100X30%=7830
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[0038]每列地铁车辆配18个车厢，每个车厢配两台空调机组，则每年节约费用约为28.2Jl 7X1 ο
[0039]如上所述，结合附图所给出的方案内容，可以衍生出类似的技术方案。但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
【权利要求】
1.一种铁路客车空调机组供电技术，其特征在于:将空调机组电源装置的输入端直接与机车供电装置的输出端连接，由所述机车供电装置向所述空调机组提供直流电源。
2.根据权利要求1所述的铁路客车空调机组供电技术，其特征在于:所述机车供电装置向所述空调机组提供DC600V的直流电。
3.根据权利要求1或2所述的铁路客车空调机组供电技术，其特征在于:通过所述空调机组的电源装置将输入的直流电转变为负载所需要的交流电，向空调机组的各负载供电。
4.根据权利要求1所述的轨道客车空调机组供电方法，其特征在于:在各车厢设置用于向除空调机组以外的其它车辆负载供电的逆变电源装置，所述逆变电源装置的输入端与所述机车供电装置的输出端连接。
5.根据权利要求4所述的轨道客车空调机组供电方法，其特征在于:所述逆变电源装置的功率等于或小于20KW。
6.根据权利要求4所述的轨道客车空调机组供电方法，其特征在于:所述逆变电源装置的输出包括3相AC380V和/或单相AC220V和/或DCllOV和/或DC24V。
7.一种铁路客车空调机组供电装置，包括机车供电装置及设置在每节车厢的逆变电源装置，所述机车供电装置输出DC600V直流电，所述机车供电装置的输出端与所述逆变电源装置的输入端连接，其特征在于:空调机组的电源装置输入端与所述机车供电装置的输出端连接。
8.根据权利要求7所述的铁路客车空调机组的供电装置，其特征在于:所述空调机组的电源装置至少包括变频逆变器，所述变频逆变器的输入端与所述机车供电装置的输出端连接，所述变频逆变器的输出端与负载连接。
9.根据权利要求7所述的铁路客车空调机组的供电装置，其特征在于:所述逆变电源装置的功率等于或小于20KW。
10.根据权利要求7所述的铁路客车空调机组的供电装置，其特征在于:所述逆变电源装置的输出包括3相AC380V和/或单相AC220V和/或DCllOV和/或DC24V。
【文档编号】B61D27/00GK103684000SQ201210337490
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2012年9月11日 优先权日:2012年9月11日
【发明者】李敬茂, 张洪民, 隋明勋, 王绅宇, 孟胜军, 李超, 高博, 张德凯 申请人:山东朗进科技股份有限公司