一种用于电力机车的放电装置与方法与流程

本发明涉及轨道交通技术领域，特别涉及一种用于电力机车的放电方法。本发明还涉及一种用于电力机车的放电装置。

背景技术：

随着轨道交通技术的快速发展，我国对于各种类型的电力机车的放电装置的需要日益增大。

目前所采用的放电装置，由于放电装置的电阻值一定；随着电压的降低，放电电流逐渐减小，放电功率I²R也逐渐变小，将较大电压的放电装置电量放完需要时间较长，工作效率较低。因此为了减少放电时间，本领域技术人员需要找到相应的解决办法，以提高放电效率。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种用于电力机车的放电方法，该放电方法可以根据放电装置的电压实时调节其电阻值，从而实现放电效率的提升。本发明的另一目的是提供一种用于电力机车的放电装置。

为实现上述目的，本发明提供一种用于电力机车的放电方法，包括如下步骤：

获取放电装置的当前电压值；

将所述当前电压值与至少两个分别对应着不同电阻值大小的预设电压区间进行比较，确定所述当前电压值的所属预设电压区间，并将所述放电装置的电阻调节为所属预设电压区间所对应的电阻值；且任意相邻的两个所述预设电压区间，电压值大的所述预设电压区间，其所对应的电阻值大。

相对于上述背景技术，本发明提供的放电方法，根据放电装置的当前电压值的变化，从而调整放电装置的电阻的电阻值；具体来说，随着放电装置的放电过程，放电装置的电压逐步降低，而放电装置的电阻的电阻值也随之调节，将电阻值调低，这样一来，能够确保放电装置的输出电流稳定，从而使得放电功率I²R保持平稳，以避免放电时间的延长，进而较现有技术提高了放电效率，缩短放电时间。

优选地，所述将所述当前电压值与至少两个分别对应着不同电阻值大小的预设电压区间进行比较，确定所述当前电压值的所属预设电压区间，并将所述放电装置的电阻调节为所属预设电压区间所对应的电阻值；且任意相邻的两个所述预设电压区间，电压值大的所述预设电压区间，其所对应的电阻值大的步骤具体为：

判断电力机车的放电模式，任意一个所述放电模式包括至少两个分别对应着不同电阻值大小的预设电压区间；

确定在当前所述放电模式下、所述当前电压值的所属预设电压区间，并将所述放电装置的电阻调节为在当前所述放电模式下的所属预设电压区间所对应的电阻值；且任意相邻的两个所述预设电压区间，电压值大的所述预设电压区间，其所对应的电阻值大。

优选地，所述将所述当前电压值与至少两个分别对应着不同电阻值大小的预设电压区间进行比较，确定所述当前电压值的所属预设电压区间，并将所述放电装置的电阻调节为所属预设电压区间所对应的电阻值；且任意相邻的两个所述预设电压区间，电压值大的所述预设电压区间，其所对应的电阻值大的步骤还包括：

当所述当前电压值不属于任意一个所述预设电压区间时，控制所述放电装置停止放电。

优选地，全部所述预设电压区间的最大值的范围为850V～950V，全部所述预设电压区间的最小值的范围为1.5V～2.5V。

本发明还提供一种用于电力机车的放电装置，其特征在于，包括：

充电端，用于与电力机车相连以实现充电；

分压器，用于获取放电装置的当前电压值；

电阻调整端，用于将所述当前电压值与至少两个分别对应着不同电阻值大小的预设电压区间进行比较，确定所述当前电压值的所属预设电压区间；并将所述放电装置的电阻调节为所属预设电压区间所对应的电阻值；

其中，所述电阻调整端包括若干个相互并联的电阻，还包括用以将任意一个所述电阻并入或脱离所述电阻调整端的触点。

所述充电端与所述分压器连接于所述电阻调整端。

优选地，所述电阻调整端还包括：

至少两个相互并联的股道，并且至少两个所述股道的两端并联于所述电阻的两端；还包括用以实现全部所述股道中的一个所述股道进行放电的互锁开关。

优选地，所述电阻调整端还包括：

单模组触点与三模组触点，且模组选择开关与所述单模组触点或所述三模组触点连通。

优选地，所述电阻调整端还包括：

并联于所述电阻两端的放电结束指示线路；当所述当前电压值不属于任意一个所述预设电压区间时，所述放电结束指示线路的结束触点闭合，所述放电结束指示线路的指示灯亮起。

优选地，所述充电端具体为至少两个分别与所述电阻调整端相连的充电端。

优选地，还包括与所述电阻调整端连接、用以实现开启或停止放电装置运行的启动按钮与紧停按钮。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例所提供的用于电力机车的放电方法的流程图；

图2为本发明实施例所提供的用于电力机车的放电装置的主放电电路原理图；

图3为本发明实施例所提供的用于电力机车的放电装置的辅助控制电路原理图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

为了使本技术领域的技术人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

请参考图1、图2和图3，图1为本发明实施例所提供的用于电力机车的放电方法的流程图；图2为本发明实施例所提供的用于电力机车的放电装置的主放电电路原理图；图3为本发明实施例所提供的用于电力机车的放电装置的辅助控制电路原理图。

本发明提供的一种用于电力机车的放电方法，主要包括如下步骤：

S1、获取放电装置的当前电压值；

S2、将所述当前电压值与至少两个分别对应着不同电阻值大小的预设电压区间进行比较，确定所述当前电压值的所属预设电压区间，并将所述放电装置的电阻调节为所属预设电压区间所对应的电阻值。

当放电装置与电力机车连接后，放电装置对电力机车进行放电；而在放电过程中，随着放电装置能量的损耗，放电装置的电压逐步降低；在步骤S1中，获取放电装置的当前电压值；可以采用分压器对当前电压值进行采集，当然，也可以采用现有技术中的其他方式。

当获取当前电压值之后，进行步骤S2；即，将当前电压值与多个预设电压区间进行比较，预设电压区间的划分可以根据实际需要；本发明中，放电装置的最高电压值可以为900V，并且当放电装置低于2V时，停止放电。因此，可以对900V～2V的这一电压区间进行划分，根据实际需要划分为若干个区间；确定当前电压值所属的电压区间。针对任意一个电压区间，均对应不同的电阻值大小；即，将放电装置的电阻调节为所属预设电压区间所对应的电阻值。

采用上述设置方式，能够根据当前电压值的不同而调节电阻值的大小，从而确保放电装置的输出电流稳定，从而使得放电功率I²R保持平稳，以避免放电时间的延长，进而较现有技术提高了放电效率，缩短放电时间。

针对上述步骤S2，本发明又给出如下实施方式；

判断电力机车的放电模式，任意一个所述放电模式包括至少两个分别对应着不同电阻值大小的预设电压区间；

确定在当前所述放电模式下、所述当前电压值的所属预设电压区间，并将所述放电装置的电阻调节为在当前所述放电模式下的所属预设电压区间所对应的电阻值。

也就是说，在放电装置放电过程中，不仅仅确定放电装置的当前电压值所属的预设电压区间，还应考虑其放电模式；放电模式可以有多种，针对车载超级电容，通常有3个模组，放电模式可以为单个模组放电和三模组放电。当然，放电模式还可以有多种，本文不赘述。

而每一种放电模式下均划分为若干个预设电压区间，不同放电模式所划分的电压区间可以相同；例如，放电装置的最大电压值为900V，在单个模组放电模式下，可以按照900V～120V、120V～40V、40V～12V以及12V～2V划分为四个预设电压区间；

在三模组放电模式下，也可以按照900V～120V、120V～40V、40V～12V以及12V～2V划分为四个预设电压区间；然而针对同一预设电压区间，不同放电模式所对应的电阻值往往不同。

当然，不同放电模式所划分的电压区间也可以不相同；例如，在单个模组放电模式下，可以按照900V～120V、120V～40V、40V～12V以及12V～2V划分为四个预设电压区间；在三模组放电模式下，可以按照其他的划分方式进行预设电压区间的划分，本文不再赘述。

这样一来，在判断所处的放电模式下，并根据该放电模式所对应的预设电压区间，进行电阻值的调节，如上文所述。

并且，当所述当前电压值不属于任意一个所述预设电压区间时，控制所述放电装置停止放电。

如上例子：倘若电压值在2V以下，则控制放电装置停止放电。需要说明的是，由于预设电压区间的划分是基于放电装置的最大电压值划分的，因此当前电压值无论如何也不会高于放电装置的最大电压值为900V；即，倘若当前电压值不处于任意一个预设电压区间，则当前电压值一定是小于所有预设电压区间，不会出现高于所有预设电压区间的情形。

而本发明的放电装置的电压最大值的范围在850V～950V，放电装置的电压最小值的范围在1.5V～2.5V；也即全部所述预设电压区间的最大值的范围为850V～950V，全部所述预设电压区间的最小值的范围为1.5V～2.5V。也就是说，本发明的电力机车的放电装置与方法最高可以满足950V的放电需求。

本发明提供的一种用于电力机车的放电装置，包括：

充电端，用于与电力机车相连以实现充电；

分压器，用于获取放电装置的当前电压值；

电阻调整端，用于将所述当前电压值与至少两个分别对应着不同电阻值大小的预设电压区间进行比较，确定所述当前电压值的所属预设电压区间；并将所述放电装置的电阻调节为所属预设电压区间所对应的电阻值；且任意相邻的两个所述预设电压区间，电压值大的所述预设电压区间，其所对应的电阻值大；

其中，所述电阻调整端包括若干个相互并联的电阻，还包括用以将任意一个所述电阻并入或脱离所述电阻调整端的触点。

所述充电端与所述分压器连接于所述电阻调整端。

如说明书附图2所示，充电端可以为R10+与R11+所对应的两路充电电路，可以分别与两列电力机车相连，当然，还可以有多条充电电路。每一条充电电路均设置断路器1，用于过流保护；在充电电路中，断路器1串联熔断器2，实现过载保护；两条充电电路分别设置接触器KM10和接触器KM11；分压器3和分流器4用于分别提取放电装置的当前电压值的当前电流值，并且通过两个电压数显表分别示出第一电压值V1和第二电压值V2；第一电压值V1和第二电压值V2的电压值往往相同；分流器4连接电流数显表，用以显示电流值A。R-端串联分流器4和电流数显表。

分压器3包括可以包括450k电阻与50k电阻；分压器3以下的部分可以看作是电阻调整端，电阻调整端可以包含一个大功率放电电阻R₁和3个低压放电电阻，3个低压放电电阻分别是R₂、R₃和R₄。并且四个放电电阻分别对应接触器KM12、接触器KM20、接触器KM21和接触器KM22。

说明书附图3中，电阻调整端还包括：

至少两个相互并联的股道，并且至少两个所述股道的两端并联于所述电阻的两端；还包括用以实现全部所述股道中的一个所述股道进行放电的互锁开关。

即，电阻调整端可以包括1股道和4股道；互锁开关5分为3档，分别为空挡、与1股道连接和与4股道连接。每一股道设置如说明书附图3所示，文中不再赘述。

电阻调整端还包括：

单模组触点与三模组触点，且模组选择开关6与所述单模组触点或所述三模组触点连通，如说明书附图3所示。

电阻调整端还包括：

并联于所述电阻两端的放电结束指示线路；当所述当前电压值不属于任意一个所述预设电压区间时，所述放电结束指示线路的结束触点7闭合，所述放电结束指示线路的指示灯8亮起。

还包括与所述电阻调整端连接、用以实现开启或停止放电装置运行的启动按钮9与紧停按钮10。

本发明提供的电力机车的放电装置，采用现有技术中的单一电阻对同样储能电源进行放电时，将900V储能电源放电至2V时的时间为3036s，而采用本发明给出的用于电力机车的放电方法与装置，放电时间缩短至1818.9s；由此可知本发明的放电方极大的缩短了放电时间，提高了效率。

针对本发明提供的电力机车的放电装置，未进行任何操作时，放电主电路和控制电路处于断开状态，即，说明书附图2与附图3的电路均断开，所有元器件未工作；面板无灯光，电压表指示为零；风机未工作。

在启动放电前，先对放电操作进行选择，需要选择放电股道以及放电模式；互锁开关5可以对1股道和4股道进行选择放电，也可以不选择。模组选择开关6可以对单模组超级电容和三模组超级电容进行选择，也可以不选择。不选择执行的是切断放电或不放电操作。

当按下启动按钮9对已进行过选择的超级电容进行放电。放电启动后，风机直接启动，面板上数显表进行自检后读取超级电容的电压和电流信号，放电灯11在数显表自检后亮。

放电过程通过如附图3所示的辅助控制电路实现自控制，超级电容放电至2V时，指示灯8亮起，提示放电结束，此时需要人工进行手动结束放电。

结束放电的两种方式，一为使用紧停按钮10直接切断辅助控制电路电源，进而切断主电路，达到结束放电的目的；二是使用互锁开关5将开关打到不选择档位，从而切断辅助控制电路电源，进而切断主电路。

在放电过程中，倘若出现意外情况(如短路、过流、电阻烧损等)导致放电电路断开的，不能正常放电时，但辅助控制电路正常的，故障灯12亮，并且对外输出的常开触点闭合。如说明书附图3所示，与故障灯12并联六组开关，每一组开关均对应不同的故障情形，如说明书附图3；针对故障信号保持开关，在放电装置出现故障时关闭，实现故障灯12的亮起；针对低压放电电阻出现高压电时的闭合开关，显而易见地，当低压放电电阻流过不适合自身的高压电时，该开关闭合，故障灯12的亮起；针对风机断路器断开时闭合的开关，当用于提供冷风风源的风机，其断路器断开时，该开关闭合，故障灯12的亮起；针对R10+充电电路的熔断器断开时的闭合开关，如附图2，当R10+所在的充电电路的熔断器2断开时，该开关闭合，故障灯12的亮起；针对R11+充电电路的熔断器断开时的闭合开关，如附图2，当R11+所在的充电电路的熔断器2断开时，该开关闭合，故障灯12的亮起；针对电阻调整端的熔断器断开时闭合的开关，如附图2，至于分压器3下方的熔断器2断开时，该开关闭合，故障灯12的亮起。

放电主电路中配有熔断器2和塑壳断路器1，可在主电路发生短路或过流、过载时，及时自动切断主电路，停止放电，以保护放电电阻设备安全。已放电至安全电压以下或者遇到紧急情况需要停止放电时，按下紧停按钮10可立即切断放电主电路和控制电路，停止放电；所有灯灭，电压表指示到零；风机停止工作。

若选择1股道，KM10线包得电，KM10主触点闭合；常闭KM10-1断开使KM11线包所在线路断开，KM11主触点断开；常开KM10-2闭合使KM10线包持续得电；故而1股道接入放电电路，4股道未接入放电电路。

若选择4股道，KM11线包得电，KM11主触点闭合；常闭KM11-1断开使KM10线包所在线路断开，KM10主触点断开；常开KM11-2闭合使KM11线包持续得电；故而4股道接入放电电路，1股道未接入放电电路。以上可实现放电电阻仅有一个股道的超级电容进行放电，即实现了股道1与股道4放电互锁功能。

在放电启动后，KM10和KM11各输出一常闭辅助触点，当1股道或4股道超级电容放电时，提示充放电电阻某一超级电容正在使用放电电阻，此时不能对该股道超级电容进行充电操作。另外，股道1正在充电时，常闭触点KM1断开，使得放电电阻接触器KM10线包无法得电；股道4正在充电时，常闭触点KM4断开，使得放电电阻接触器KM11线包无法得电，实现充电时同一股道不能同时进行放电操作。以上实现放电与充电的互锁。

放电启动后，KM14线包得电，KM14主触点闭合，风机电机得电启动，风机为电阻元件提供冷却风；KM12线包得电，R1电阻接入电路开始放电，放电至U2；两个电压数显表与电流数显表有电源输入，开始自检，开启电压和电流测量功能，并在面板上显示电压电流数值，同时，电流表A的常开触点KM17-1闭合，面板上放电灯11亮，提示放电开始。常开触点KM17-1还可以串联时间继电器JS。

针对单个模组放电和三模组放电的情况，本发明给出如下表一所示的放电逻辑图；

表一：

其中，根据上文所述的例子，U₁可以取900V，U₂可以取120V，U₃可以取40V，U4可以取12V，U5可以取2V；

低压变电阻电路控制逻辑(三模组)如下：

模组选择开关6选择三模组放电，放电电压在U1～U2时，一直用R1电阻放电。

电压数显表检测到放电电压低于U2时，常开触点KM15-1闭合，KM20线包得电，R2电阻并入电路。常开触点KM15-1还可以串联时间继电器JS。

放电电压低于U3时，常开触点KM15-2闭合，KM21线包得电，R3电阻并入电路。

放电电压低于U4时，常开触点KM16-1闭合，KM22线包得电，R4电阻并入电路。

放电电压低于U5时，结束触点7闭合，面板上的指示灯8亮，提示放电结束。

低压变电阻电路控制逻辑(单模组)如下：

模组选择开关6选择单个模组放电，放电电压在U1～U2时，一直用R1电阻放电，因KM20～KM22线包未得电，主电路中KM20～KM22断开，其对应电阻未接入电路。

数显电压表检测到放电电压低于U2时，常开触点KM15-1闭合，KM20线包得电，常闭触点KM20-2断开，KM12线包未得电；此时主电路中，KM12断开，R1电阻未接入，KM20闭合，R2电阻接入电路。

放电电压低于U3时，常开触点KM15-2闭合，KM21线包得电，R3电阻并入电路。

放电电压低于U4时，常开触点KM16-1闭合，KM22线包得电，R4电阻并入电路。

放电电压低于U5时，结束触点7闭合，面板上的指示灯8亮，提示放电结束。

当然，上文仅仅给出一种调节电阻值的实施例，并且放电装置的主放电电路以及辅助控制电路也不仅仅限于本文所述。

电阻的调节方式也不仅仅限于采用上述附图2与附图3所示的电路以降低电阻值，也可以利用滑动变阻器等方式调节电阻值，本文将不再赘述。

需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二之类的关系术语仅仅用来将一个实体与另外几个实体区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体之间存在任何这种实际的关系或者顺序。

以上对本发明所提供的用于电力机车的放电装置与方法进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。