专利名称:地铁车辆变频调速逆变器的供电系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型提供一种地铁车辆变频调速逆变器的供电系统，当列车控制和管理系统接收蓄电池牵引模式指令，控制DC1500V母线与VVVF逆变器之间设置的高速断路器断开，控制蓄电池组与VVVF逆变器之间设置的第一接触器闭合，以便蓄电池组为VVVF逆变器提供牵引动力电源。实现了在接触网无电的情况下通过蓄电池组完成地铁车辆的应急牵引，保障了乘客的生命安全，并且设备费用较低，实用性较强。
【专利说明】地铁车辆变频调速逆变器的供电系统
【技术领域】
[0001]本实用新型实施例涉及电力牵引【技术领域】，尤其涉及一种地铁车辆变频调速逆变器的供电系统。
【背景技术】
[0002]编组形式的地铁车辆越来越多的出现在城市中，并且担负着越来越多的城市交通运输需求。
[0003]现有的编组形式的地铁车辆的供电方案是通过接触网为车辆的变频调速系统(Variable Voltage and Variable Frequency，VVVF)逆变器提供牵引动力电源，具体为:动力电源DC1500V为车辆VVVF逆变器提供牵引动力电源，经逆变模块转换成三相变压变频电源，驱动牵引电机。
[0004]由此可见，现有技术的供电方案中，如果地铁在轨道运行过程中，发生接触网无电的情况，地铁车辆的VVVF逆变器将没有动力来源，从而无法紧急运行到最近的车站，不能及时地疏散乘客，存在很大的安全隐患。
实用新型内容
[0005]针对现有技术的上述缺陷，本实用新型实施例提供一种地铁车辆变频调速逆变器的供电系统。
[0006]本实用新型一方面提供一种地铁车辆变频调速逆变器的供电系统，包括:
[0007]变频调速系统VVVF逆变器，以及与接触网连接的DC1500V母线，其特征在于，还包括:蓄电池组，所述蓄电池组与所述VVVF逆变器之间设有第一接触器，所述DC1500V母线与所述VVVF逆变器之间设有高速断路器，所述第一接触器和所述高速断路器与所述列车控制和管理系统相连接，
[0008]所述列车控制和管理系统，用于若接收蓄电池牵引模式指令，控制所述高速断路器断开，控制所述第一接触器闭合；
[0009]所述蓄电池组，用于为所述VVVF逆变器提供牵引动力电源，其中，所述牵引动力电源大于等于预设的门限值。
[0010]如上所述的地铁车辆变频调速逆变器的供电系统，所述蓄电池组包括:至少两个蓄电池模块，设置于各蓄电池模块之间的第一开关元件，所述第一开关元件与所述列车控制和管理系统相连；
[0011]所述列车控制和管理系统，具体用于若接收蓄电池牵引模式指令，控制所述高速断路器断开，控制所述第一接触器闭合，并根据各蓄电池模块输出的电能特性控制对应的第一开关元件的开启和闭合，以调整各蓄电池模块之间的连接关系，以便为所述VVVF逆变器提供牵引动力电源，其中，所述牵引动力电源大于等于预设的门限值。
[0012]如上所述的地铁车辆变频调速逆变器的供电系统，所述供电系统还包括:与接触网连接的DCllOV母线，所述蓄电池组还包括:各蓄电池模块通过第二开关元件与所述DCllOV母线和地线相连，所述第二开关元件与所述列车控制和管理系统相连；所述各蓄电池模块的供电电压为DCl 10V，
[0013]所述列车控制和管理系统，具体用于若接收蓄电池牵引模式指令，控制所述高速断路器和所述第二开关元件断开，控制所述第一接触器闭合，并根据各蓄电池模块输出的电能特性控制各第一开关元件的开启和闭合，以调整各蓄电池模块之间的连接关系，以便为所述VVVF逆变器提供牵引动力电源，其中，所述牵引动力电源大于等于预设的门限值。
[0014]如上所述的地铁车辆变频调速逆变器的供电系统，当至少两个蓄电池模块串联为所述VVVF逆变器提供牵引动力电源时，从每两个串联蓄电池组的中间抽头与车辆上的各设备控制箱相连接，为所述设备控制箱供电。
[0015]本实用新型实施例提供的地铁车辆变频调速逆变器的供电系统，当列车控制和管理系统接收蓄电池牵引模式指令，控制DC1500V母线与VVVF逆变器之间设置的高速断路器断开，控制蓄电池组与VVVF逆变器之间设置的第一接触器闭合，以便蓄电池组为VVVF逆变器提供牵引动力电源。实现了在接触网无电的情况下通过蓄电池组完成地铁车辆的应急牵弓丨，保障了乘客的生命安全，并且设备费用较低，实用性较强。
【附图说明】
[0016]图1为本实用新型实施例提供的一个地铁车辆变频调速逆变器的供电系统的结构示意图；
[0017]图2为本实用新型实施例提供的另一个地铁车辆变频调速逆变器的供电系统的结构示意图；
[0018]图3为本实用新型实施例提供的一个地铁车辆变频调速逆变器的供电系统的电路图。
【具体实施方式】
[0019]图1为本实用新型实施例提供的一个地铁车辆变频调速逆变器的供电系统的结构示意图，如图1所示，该供电系统包括:包括:变频调速系统VVVF逆变器1，以及与接触网连接的DC1500V母线2，还包括:蓄电池组3，蓄电池组3与VVVF逆变器I之间设有第一接触器4，DC1500V母线2与VVVF逆变器I之间设有高速断路器5，第一接触器4和高速断路器5与列车控制和管理系统6相连接，
[0020]列车控制和管理系统6，用于若接收蓄电池牵引模式指令，控制高速断路器5断开，控制第一接触器4闭合；
[0021]蓄电池组3，用于为VVVF逆变器I提供牵引动力电源，其中，所述牵引动力电源大于等于预设的门限值。
[0022]具体地，正常牵引工况下，蓄电池牵引模式开关处于OFF位，DC1500V母线2高压经弓网通过受电弓传送到高速断路器5，高速断路器5吸合，DC1500V高压电传送给VVVF逆变器1，VVVF逆变器I经逆变模块将DC1500V高压转换成三相变压变频电源，驱动牵引电机。
[0023]当接触网出现故障不能供电时，列车控制和管理系统6接收到蓄电池牵引模式指令，蓄电池牵引模式开关处于on位，将VVVF逆变器I的供电由接触网供电的正常牵引工况切换到蓄电池组供电的蓄电池牵引工况下。具体为:首先列车控制和管理系统6控制高速断路器5断开，其次控制蓄电池组3与VVVF逆变器I之间的第一接触器4闭合，此时，蓄电池组电源为VVVF逆变器I供电，VVVF逆变器I将蓄电池组提供的电源转换成三相变压变频电源，驱动牵引电机。
[0024]本实施例提供的地铁车辆变频调速逆变器的供电系统，当列车控制和管理系统接收蓄电池牵引模式指令，控制DC1500V母线与VVVF逆变器之间设置的高速断路器断开，控制蓄电池组与VVVF逆变器之间设置的第一接触器闭合，以便蓄电池组为VVVF逆变器提供牵引动力电源。实现了在接触网无电的情况下通过蓄电池组完成地铁车辆的应急牵引，保障了乘客的生命安全，并且设备费用较低，实用性较强。
[0025]图2为本实用新型实施例提供的另一个地铁车辆变频调速逆变器的供电系统的结构示意图，如图2所示，基于图1所示实施例，蓄电池组3包括:至少两个蓄电池模块31，设置于各蓄电池模块31之间的第一开关元件32，所述第一开关元件31与所述列车控制和管理系统6相连；
[0026]列车控制和管理系统6，具体用于若接收蓄电池牵引模式指令，控制高速断路器5断开，控制第一接触器4闭合，并根据各蓄电池模块31输出的电能特性控制对应的第一开关元件32的开启和闭合，以调整各蓄电池模块31之间的连接关系，以便为VVVF逆变器I提供牵引动力电源，其中，所述牵引动力电源大于等于预设的门限值。
[0027]具体地，当接触网出现故障不能供电时，列车控制和管理系统6接收到蓄电池牵引模式指令，将VVVF逆变器I的供电由接触网供电的正常牵引工况切换到蓄电池组供电的蓄电池牵引工况下。具体为:首先列车控制和管理系统6控制高速断路器5断开，其次控制蓄电池组3与VVVF逆变器I之间的第一接触器4闭合，由于蓄电池组包括至少两个蓄电池模块31，需要说明的是，蓄电池模块的数量和每个蓄电池模块的电能特性可以根据实际的应用需要进行部署，因此，列车控制和管理系统6可以根据VVVF逆变器I需要的牵引动力电源的大小，具体根据各蓄电池模块31输出的电能特性控制对应的第一开关元件32的开启和闭合，以调整各蓄电池模块31之间的连接关系，各蓄电池模块31之间的连接关系包括串联和/或并联，从而蓄电池组中的蓄电池模块按照列车控制和管理系统6调控的连接关系为VVVF逆变器I提供牵引动力电源，其中，牵引动力电源大于等于预设的门限值，从而VVVF逆变器I将蓄电池组提供的电源转换成三相变压变频电源，驱动牵引电机。
[0028]本实施例提供的地铁车辆变频调速逆变器的供电系统，当列车控制和管理系统接收蓄电池牵引模式指令，控制DC1500V母线与VVVF逆变器之间设置的高速断路器断开，控制蓄电池组与VVVF逆变器之间设置的第一接触器闭合，并根据各蓄电池模块输出的电能特性控制对应的第一开关元件的开启和闭合，以调整各蓄电池模块之间的连接关系，以便蓄电池组为VVVF逆变器提供牵引动力电源。实现了在接触网无电的情况下通过灵活调整蓄电池组中的各蓄电池模块的连接关系完成地铁车辆的应急牵引，保障了乘客的生命安全，并且设备费用较低，实用性较强。
[0029]进一步地，供电系统还包括:与接触网连接的DCllOV母线7，蓄电池组3还包括:各蓄电池模块通过第二开关元件33与DCl 1V母线7和地线8相连，第二开关元件33与列车控制和管理系统6相连，所述各蓄电池模块的供电电压为DC110V，
[0030]列车控制和管理系统6，具体用于若接收蓄电池牵引模式指令，控制高速断路器5和第二开关元件33断开，控制第一接触器4闭合，并根据各蓄电池模块31输出的电能特性控制各第一开关元件32的开启和闭合，以调整各蓄电池模块31之间的连接关系，以便为VVVF逆变器I提供牵引动力电源，其中，牵引动力电源大于等于预设的门限值。
[0031]具体地，正常牵引工况下，蓄电池牵引模式开关处于OFF位，各蓄电池模块通过第二开关元件33与DCl 1V母线7和地线8相连，第二开关元件33此时处于闭合状态，DCl 1V母线7为各个蓄电池模块31供电，当接触网出现故障不能供电时，列车控制和管理系统6接收到蓄电池牵引模式指令，将VVVF逆变器I的供电由接触网供电的正常牵引工况切换到蓄电池组供电的蓄电池牵引工况下。具体为:首先列车控制和管理系统6控制高速断路器5和第二开关元件33断开，其次控制蓄电池组3与VVVF逆变器I之间的第一接触器4闭合，由于蓄电池组包括至少两个蓄电池模块31，需要说明的是，蓄电池模块的数量和每个蓄电池模块的电能特性可以根据实际的应用需要进行部署，因此，列车控制和管理系统6可以根据VVVF逆变器I需要的牵引动力电源的大小，具体根据各蓄电池模块31输出的电能特性控制对应的第一开关元件32的开启和闭合，以调整各蓄电池模块31之间的连接关系，各蓄电池模块31之间的连接关系包括串联和/或并联，从而蓄电池组中的蓄电池模块按照列车控制和管理系统6调控的连接关系为VVVF逆变器I提供牵引动力电源，其中，牵引动力电源大于等于预设的门限值，从而VVVF逆变器I将蓄电池组提供的电源转换成三相变压变频电源，驱动牵引电机。
[0032]进一步地，若列车控制和管理系统6根据各蓄电池模块31输出的电能特性控制对应的第一开关元件32的开启和闭合，使得至少两个蓄电池模块串联为VVVF逆变器I提供牵引动力电源时，当列车控制和管理系统6接收到车辆上待供电的设备控制箱发送的供电请求后，从每两个串联蓄电池组的中间抽头与车辆上的各设备控制箱相连接，为待供电的设备控制箱供电。
[0033]本实施例提供的地铁车辆变频调速逆变器的供电系统，当列车控制和管理系统接收蓄电池牵引模式指令，控制DC1500V母线与VVVF逆变器之间设置的高速断路器断开，以及控制各蓄电池模块与DCllOV母线之间设置的第二开关元件断开，控制蓄电池组与VVVF逆变器之间设置的第一接触器闭合，并根据各蓄电池模块输出的电能特性控制对应的第一开关元件的开启和闭合，以调整各蓄电池模块之间的连接关系，以便蓄电池组为VVVF逆变器提供牵引动力电源。实现了在接触网无电的情况下通过灵活调整蓄电池组中的各蓄电池模块的连接关系完成地铁车辆的应急牵引，保障了乘客的生命安全，并且设备费用较低，实用性较强。并且通过蓄电池组为车辆上的设备控制箱供电，实现了列车短时间的应急供电控制。
[0034]为了更加清楚的说明上述实施过程，图3为本实用新型实施例提供的一个地铁车辆变频调速逆变器的供电系统的电路图，如图3所示，根据碱性镉-镍免维护蓄电池组容量计算，最终选择两个220Ah的蓄电池模块作为列车的蓄电池组。
[0035]在蓄电池牵引工况下，蓄电池牵引模式开关处于ON位，列车控制和管理系统6接受到司机发出的蓄电池牵引模式指令，首先列车控制和管理系统6控制高速断路器断开，其次控制蓄电池组第一开关元件KMl闭合、第二开关元件KM2和KM3断开、第一接触器KM4闭合。此时，蓄电池的DC220V电源为VVVF逆变器I供电。VVVF逆变器I将DC220V电源转换成三相变压变频电源，驱动牵引电机。
[0036]正常供电时采用两组蓄电池组并联充放电的工作方式；无高压电源时，采用两串的供电方式，为列车牵引设备提供DC220V的应急电源。由于该种方式的牵引系统供电电压达到DC220V，电机输出转矩具有带动整列车的坡道自救。由于列车应急工作设备电源均为DC110V，为保证蓄电池牵引过程中，列车直流设备的正常工作，采用从两个串联蓄电池组的中间抽头的供电方式，作为列车短时间的应急供电用。
[0037]最后应说明的是:以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，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实用新型各实施例技术方案的精神和范围。
【权利要求】
1.一种地铁车辆变频调速逆变器的供电系统，包括:变频调速系统VVVF逆变器，以及与接触网连接的DC1500V母线，其特征在于，还包括:蓄电池组，所述蓄电池组与所述VVVF逆变器之间设有第一接触器，所述DC1500V母线与所述VVVF逆变器之间设有高速断路器，所述第一接触器和所述高速断路器与列车控制和管理系统相连接， 所述列车控制和管理系统，用于若接收蓄电池牵引模式指令，控制所述高速断路器断开，控制所述第一接触器闭合； 所述蓄电池组，用于为所述VVVF逆变器提供牵引动力电源，其中，所述牵引动力电源大于等于预设的门限值。2.根据权利要求1所述的地铁车辆变频调速逆变器的供电系统，其特征在于，所述蓄电池组包括:至少两个蓄电池模块，设置于各蓄电池模块之间的第一开关元件，所述第一开关元件与所述列车控制和管理系统相连； 所述列车控制和管理系统，具体用于若接收蓄电池牵引模式指令，控制所述高速断路器断开，控制所述第一接触器闭合，并根据各蓄电池模块输出的电能特性控制对应的第一开关元件的开启和闭合，以调整各蓄电池模块之间的连接关系，以便为所述VVVF逆变器提供牵引动力电源，其中，所述牵引动力电源大于等于预设的门限值。3.根据权利要求2所述的地铁车辆变频调速逆变器的供电系统，其特征在于，所述供电系统还包括:与接触网连接的DCllOV母线，所述蓄电池组还包括:各蓄电池模块通过第二开关元件与所述DCllOV母线和地线相连，所述第二开关元件与所述列车控制和管理系统相连；所述各蓄电池模块的供电电压为DCl 10V， 所述列车控制和管理系统，具体用于若接收蓄电池牵引模式指令，控制所述高速断路器和所述第二开关元件断开，控制所述第一接触器闭合，并根据各蓄电池模块输出的电能特性控制各第一开关元件的开启和闭合，以调整各蓄电池模块之间的连接关系，以便为所述VVVF逆变器提供牵引动力电源，其中，所述牵引动力电源大于等于预设的门限值。4.根据权利要求3所述的地铁车辆变频调速逆变器的供电系统，其特征在于，当至少两个蓄电池模块串联为所述VVVF逆变器提供牵引动力电源时，从每两个串联蓄电池组的中间抽头与车辆上的各设备控制箱相连接，为所述设备控制箱供电。
【文档编号】H02J9-06GK204304595SQ201420742531
【发明者】于跃, 李云龙, 孙哲明, 李杨 [申请人]北车大连电力牵引研发中心有限公司