一种双输出电源制式的列车供电系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种具有双输出电源制式的列车供电系统，包括由三相转换模块、三相整流模块和电源切换模块组成的电源模块组；所述三相转换模块用于将输入端的单相交流电转换为三相交流电；所述三相整流模块用于将三相转换模块输出的三相交流电整流为直流电；所述电源模块组包括直流输出端口和交流输出端口；所述三相转换模块的输出端通过交流输出端口输出，所述三相整流模块的输出端通过直流输出端口输出；所述电源切换模块用于所述电源模块组直流输出端口与交流输出端口间的选择切换。本发明具有可同时满足不同制式的供电需求，从而使得列车调度、编组效率更多高、更加灵活、方便，同时也能降低列车运营成本，提升列车编组的运输效率。
【专利说明】
一种双输出电源制式的列车供电系统
技术领域
[0001]本发明涉及一种列车供电系统，尤其涉及一种具有双输出电源制式的列车供电系统。
【背景技术】
[0002]客运列车供电系统是为铁路旅客列车上各种电器提供电源的系统设备。目前铁路上主流的25型空调列车供电系统主要存在两种供电制式，一种为三相交流380V/50Hz，基本采用空调发电车或者内燃机车集中供电；一种为DC600V，主要由客运电力机车集中供电。前者是在20世纪80年代中后期我国铁路列车开始大规模应用空调设备时，根据当时的技术水平和使用条件而制定的，而后者是在静止变流器供电方式成熟的基础上，1998年开始成功应用在K79/80次快速列车上，2004年铁路第五次大提速以后开始批量应用。
[0003]目前各铁路局配属的客车中，DC600V供电制式的客车约占50%，AC380V供电制式的客车约占40%。两种供电制式的客车并存，而客运机车又是单电源供电制式，这不仅给机车调度和运用造成了相当大的麻烦，降低了机车的运用效率；目前的AC380V列车主要是通过加挂空调发电车来供电，占用一节列车编组位置，降低了运输效率；同时，空调发电车是通过大功率柴油发电机获得的，存在运用成本高、环境污染大等缺点，并且还存在一定的火灾隐患。因此，研发一种能够满足当前DC600V与AC380V两种供电制式共存的兼容供电需求，方便调度与运营的列车供电系统，有着迫切的需要。
【发明内容】
[0004]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，本发明提供一种可同时满足当前两种供电制式共存的供电需求，调试方便的双输出电源制式的列车供电系统。
[0005]为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为:一种具有双输出电源制式的列车供电系统，包括由三相转换模块、三相整流模块和电源切换模块组成的电源模块组;所述三相转换模块用于将输入端的单相交流电转换为三相交流电；所述三相整流模块用于将三相转换模块输出的三相交流电整流为直流电;所述电源模块组包括直流输出端口和交流输出端口；所述三相转换模块的输出端通过交流输出端口输出，所述三相整流模块的输出端通过直流输出端口输出；所述电源切换模块用于所述电源模块组直流输出端口与交流输出端口间的选择切换。
[0006]作为本发明的进一步改进，所述电源切换模块包括两组输入输出端口，并选择导通其中一组输入输出端口； 一组输入输出端口的输入端与三相整流模块的输出端连接，输出端作为电源模块组的直流输出端口；另一组输入输出端口的输入端与三相转换模块的输出端连接，输出端作为电源模块组的交流输出端口。
[0007]作为本发明的进一步改进，所述电源切换模块包括一个输入端口和两个输出端口，并选择导通其中一个输出端口；所述输入端口与三相转换模块的输出端连接，所述一个输出端口与三相整流模块的输入端连接，三相整流模块的输出端作为电源模块组的直流输出端口，另一个输出端口作为电源模块组的将流输出端口。
[0008]作为本发明的进一步改进，本系统包括至少2个独立电源模块组。
[0009]作为本发明的进一步改进，所述三相转换模块包括依次连接三相逆变模块和三相滤波模块;所述三相逆变模块用于将前端的直流电逆变为三相交流电；所述三相滤波模块用于对三相逆变模块的输出进行滤波。
[0010]作为本发明的进一步改进，所述三相转换模块还包括依次连接单相整流模块和直流滤波模块，直流滤波模块的输出端与所述三相逆变模块的输入端连接;所述单相整流模块用于将前端的单相交流电整流为直流电，经直流滤波模块滤波后，作为所述三相逆变模块的前端直流电源。
[0011]作为本发明的进一步改进，所述三相整流模块为三相全桥整流模块。
[0012]作为本发明的进一步改进，所述三相逆变模块为采用IGBT开关管的三相六桥臂可控逆变模块;所述三相滤波模块为隔离滤波模块，包括隔离线圈绕组和滤波电容;所述隔离线圈绕组的原边侧与滤波电容串联后与所述三相逆变模块的输出端连接，所述隔离线圈绕组的副边侧作为三相转换模块的输出端。
[0013]作为本发明的进一步改进，所述单相整流模块为单相全桥整流模块;所述直流滤波模块为并联在直流正、极之间的滤波电容。
[0014]与现有技术相比，本发明的优点在于:本发明可同时满足两种制式的兼容供电需求，调度方便;AC380V列车可直接由本发明的电源系统供电，完全摆脱了柴油发电机，避免了柴油发电机所带来的安全风险，降低了维修成本，节省了运营成本，并且，列车编组可取消发电车，提升了列车编组的运输效率。
【附图说明】
[0015]图1为本发明具体实施例1的结构示意图。
[0016]图2为本发明具体实施例2的结构示意图。
[0017]图3为本发明具体实施例单相整流模块电路结构示意图。
[0018]图4为本发明具体实施例三相逆变模块电路结构示意图。
[0019]图例说明:1、电源模块组；11、三相转换模块；111、单相整流模块;112、直流滤波模块;113、三相逆变模块;114、三相滤波模块;12、三相整流模块;13、电源切换模块。
【具体实施方式】
[0020]以下结合说明书附图和具体优选的实施例对本发明作进一步描述，但并不因此而限制本发明的保护范围。
[0021]实施例1:
如图1所示，本发明一种具有双输出电源制式的列车供电系统，包括由三相转换模块
11、三相整流模块12和电源切换模块13组成的电源模块组I;三相转换模块11用于将输入端的单相交流电转换为三相交流电；三相整流模块12用于将三相转换模块11输出的三相交流电整流为直流电；电源模块组I包括直流输出端口和交流输出端口 ；三相转换模块11的输出端通过交流输出端口输出，三相整流模块12的输出端通过直流输出端口输出；电源切换模块13用于电源模块组I直流输出端口与交流输出端口间的选择切换。在本实施例中，三相转换模块11将前端电源转换为三相交流电，针对于采用三相交流电作为供电电源的列车编组，直接将三相转换模块11的输出提供给列车的用电设备；同时，也可以通过三相整流模块12对三相转换模块11的三相交流输出整流成直流电进行输出，对于采用直流电作为供电电源的列车编组，以三相整流模块12的直流输出为列车供电。
[0022]在本实施例中，以电源切换模块13作为本发明列车供电系统电源输出端口的选择切换开关。电源切换模块13包括两组输入输出端口，并选择导通其中一组输入输出端口 ；一组输入输出端口的输入端与三相整流模块12的输出端连接，输出端作为电源模块组I的直流输出端口；另一组输入输出端口的输入端与三相转换模块11的输出端连接，输出端作为电源模块组I的交流输出端口。通过电源切换模块13，即可实现本发明供电系统在三相转换模块11输出的三相交流电与三相整流模块12输出的直流电之间进行选择输出。实现本发明的供电系统即可以为交流车供电，也可以为直流车供电，降低了列车在运营中因供电制式不同而导致的编组困难，从而使得列车的编组更加灵活、方便。
[0023]在本实施例中，对于以直流为供电电网的铁路运行线路。三相转换模块11包括依次连接三相逆变模块113和三相滤波模块114;三相逆变模块113用于将前端的直流电逆变为三相交流电；三相滤波模块114用于对三相逆变模块113的输出进行滤波。列车通过受电弓等取电设备从直流供电电网取电，作为三相逆变模块113输入的前端直流电，由三相逆变模块113逆变为三相交流电，并通过三相滤波模块114进行滤波，实现符合列车供电需求的三相交流供电。
[0024]对于以交流为供电电网的铁路运行线路，三相转换模块11还包括依次连接单相整流模块111和直流滤波模块112，直流滤波模块112的输出端与三相逆变模块113的输入端连接;单相整流模块111用于将前端的单相交流电整流为直流电，经直流滤波模块112滤波后，作为三相逆变模块113的前端直流电源。列车通过受电弓等取电设备从交流供电电网取电，由单相整流模块111进行整流，并由直流滤波模块112进行直流滤波，直流滤波模块112的输出端与三相逆变模块113的输入端连接，将该直流电作为三相逆变模块113的前端直流电源。
[0025]在本实施例中，三相整流模块12为三相全桥整流模块。如图4所示，三相逆变模块113为采用IGBT开关管的三相六桥臂可控逆变模块;包括6个IGBT开关管V1、V2、V3、V4、V5、V6;三相滤波模块114为隔离滤波模块，包括隔离线圈绕组和滤波电容;所述隔离线圈绕组的原边侧与滤波电容串联后与所述三相逆变模块113的输出端连接，所述隔离线圈绕组的副边侧作为三相转换模块11的输出端。如图3所示，单相整流模块111为包括4个二极管Dl、D2、D3、D4的单相全桥整流模块;所述直流滤波模块112为并联在直流正、极之间的滤波电容C;当然，也可以是并联的多个电容所组成并联电容组。
[0026]在本实施例中，对于以采用交流为供电电网的铁路运行线路，列车通过受电弓的等取电设备从电网取电，经变压器转换为AC860V的交流电，作为单相整流模块111的输入电源，单相整流模块111将AC860V交流电整流为1000V的直流电，并由直流滤波模块112的滤波电容进行滤波。同时，该滤波电容通过储能，也可为三相逆变模块113提供瞬时能量。根据列车编组情况的需要，为AC380V供电制式的客车供电时，三相逆变模块113将1000V的直流电逆变为AC380V的三相交流电，通过电源切换模块13直接将AC380V的交流电直接输出，为AC380V供电制式的客车供电；当需要为DC600V供电制式的客车时，三相逆变模块113将100V的直流电逆变为AC460V的三相交流电，并由三相整流模块12进行整流，为DC600V供电制式的客车提供600V的直流电。
[0027]在本实施例中，本发明的供电系统包括至少2个独立的电源模块组I。对于DC600V供电制式的客车与AC380V供电制式的客车混编的情况，本发明的供电系统采用2个独立的电源模块组1，两个电源模块组I独立工作，其中一个电源模块组I可输出AC380V的三相交流电，为AC380V供电制式的客车供电，另一个电源模块组I输出DC600V的直流电，为DC600V供电制式的客车供电。通过本发明的列车供电系统，可为具有不同供电制式的混编列车同时提供符合供电标准的电源，极大的方便了列车的调度、编组过程，提高了调度、编组的效率。
[0028]实施例2:
如图2所示，本实施例与实施例1的区别仅在于电源切换模块13 ο在本实施例中，电源切换模块13包括一个输入端口和两个输出端口，并选择导通其中一个输出端口 ；输入端口与三相转换模块11的输出端连接，一个输出端口与三相整流模块12的输入端连接，三相整流模块12的输出端作为电源模块组I的直流输出端口，另一个输出端口作为电源模块组I的将流输出端口。通过电源切换模块13，可直接以三相转换模块11的输出作为本发明供电系统的输出；或者将三相转换模块11的输出与三相整流模块12的输入端连接，并以三相整流模块12的输出作为本发明供电系统的输出。
[0029]本发明的供电系统，可实现对不同供电制式的客车进行供电，消除了目前AC380V客车对发电车的依赖，不仅方便列车的调度与编组，提高了调度与编组的效率，还由于节省了发电车，列车可增加编组一节客车，增大了动力，节省了运营成本；同时也消除了因发电车而带来的安全风险。
[0030]上述只是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何形式上的限制。虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应落在本发明技术方案保护的范围内。
【主权项】
1.一种具有双输出电源制式的列车供电系统，其特征在于:包括由三相转换模块(U)、三相整流模块(12)和电源切换模块(13)组成的电源模块组(I);所述三相转换模块(11)用于将输入端的单相交流电转换为三相交流电；所述三相整流模块(12)用于将三相转换模块(11)输出的三相交流电整流为直流电； 所述电源模块组(I)包括直流输出端口和交流输出端口；所述三相转换模块(11)的输出端通过交流输出端口输出，所述三相整流模块(12 )的输出端通过直流输出端口输出；所述电源切换模块(13)用于所述电源模块组(I)直流输出端口与交流输出端口间的选择切换。2.根据权利要求1所述的具有双输出电源制式的列车供电系统，其特征在于:所述电源切换模块(13)包括两组输入输出端口，并选择导通其中一组输入输出端口 ；一组输入输出端口的输入端与三相整流模块(12)的输出端连接，输出端作为电源模块组(I)的直流输出端口；另一组输入输出端口的输入端与三相转换模块(11)的输出端连接，输出端作为电源模块组(I)的交流输出端口。3.根据权利要求2所述的具有双输出电源制式的列车供电系统，其特征在于:包括至少2个独立电源模块组(I)。4.根据权利要求1所述的具有双输出电源制式的列车供电系统，其特征在于:所述电源切换模块(13)包括一个输入端口和两个输出端口，并选择导通其中一个输出端口 ；所述输入端口与三相转换模块(11)的输出端连接，所述一个输出端口与三相整流模块(12)的输入端连接，三相整流模块(12)的输出端作为电源模块组(I)的直流输出端口，另一个输出端口作为电源模块组(I)的将流输出端口。5.根据权利要求4所述的具有双输出电源制式的列车供电系统，其特征在于:包括至少2个独立电源模块组(I)。6.根据权利要求1至5任一项所述的具有双输出电源制式的列车供电系统，其特征在于:所述三相转换模块(11)包括依次连接三相逆变模块(113)和三相滤波模块(114);所述三相逆变模块(113 )用于将前端的直流电逆变为三相交流电；所述三相滤波模块(114)用于对三相逆变模块(113 )的输出进行滤波。7.根据权利要求6所述的具有双输出电源制式的列车供电系统，其特征在于:所述三相转换模块(11)还包括依次连接单相整流模块(111)和直流滤波模块(112)，直流滤波模块(112)的输出端与所述三相逆变模块(113)的输入端连接;所述单相整流模块(111)用于将前端的单相交流电整流为直流电，经直流滤波模块(112)滤波后，作为所述三相逆变模块(113)的前端直流电源。8.根据权利要求7所述的具有双输出电源制式的列车供电系统，其特征在于:所述三相整流模块(12)为三相全桥整流模块。9.根据权利要求8所述的具有双输出电源制式的列车供电系统，其特征在于:所述三相逆变模块(113)为采用IGBT开关管的三相六桥臂可控逆变模块;所述三相滤波模块(114)为隔离滤波模块，包括隔离线圈绕组和滤波电容;所述隔离线圈绕组的原边侧与滤波电容串联后与所述三相逆变模块(113)的输出端连接，所述隔离线圈绕组的副边侧作为三相转换1?块(I I)的输出?而。10.根据权利要求9所述的具有双输出电源制式的列车供电系统，其特征在于:所述单相整流模块(111)为单相全桥整流模块;所述直流滤波模块(112)为并联在直流正、极之间的滤波电容。
【文档编号】H02J3/02GK105958494SQ201610276824
【公开日】2016年9月21日
【申请日】2016年4月29日
【发明人】李小平, 徐景秋, 蔡杰, 李自然, 丁杰, 曾明高, 彭希予, 欧阳天添, 林波
【申请人】株洲中车时代电气股份有限公司