CRH2动车组空调的太阳能辅助供电系统的制作方法

本发明型涉及的是一种太阳能供电系统，具体涉及的是一种利用太阳能电池板发电作为CRH2动车组空调的辅助供电系统。

背景技术：

随着全球能源的枯竭和环境污染问题凸显，开发和利用清洁能源受到越来越多的关注，而太阳能这种清洁又免费的能源成为了开发和利用的首选。现在太阳能电池板技术越来越成熟，但是其使用范围还没有受到大力的推广。

轨道交通在我国发展迅速，其供电方式采用电网供电。和谐号动车组中其牵引部分占了总功率的70％左右，剩下的都是其电气设备。电器设备中，空调部分所占比例最大。CRH2动车组空调制冷时，其额定功率为20KW，当制热时，其额定功率为22KW。由于近年来动车等新型轨道交通工具的使用快速增加，使得铁路沿线的电网承载着非常高的负荷，再加上现在乘客对乘车舒适度的要求也越来越高，空调的大范围使用，导致列车电网的负荷进一步加重。

更由于在铁路运营过程中，供电系统偶尔发生会停电问题。考虑到动车是封闭空间，如果在夏季出问题，车厢内部温度急剧上升，旅客的舒适性大大降低，严重的出现胸闷中暑等症状。

发明型内容

鉴于现有技术的不足，本发明型针对空调能耗高，供电系统出故障两个问题，提出一种成本低，安装方便的解决方案；以一套安装在动车组车厢顶部太阳能电池板作为空调单元的辅助电源，并通过功率检测仪，温度传感器和电源控制器监控太阳能电池板的实时发电量，空调的实时电能所需量和车厢内部温度，来合理分配电网供电或太阳能供电或电池供电，以达到节能作用、减轻电网负载作用、同时也起到防范供电系统出故障的作用。

本发明型的目的通过以下方法实现。

CRH2动车组空调的太阳能辅助供电系统，包括车厢、加强筋、转轴、密封条、太阳能电池板、通线孔、逆变电路、温度传感器、电源控制器、接触网电源、空调单元、蓄电池、功率检测仪；所述加强筋通过焊接方式与车厢顶部；所述转轴通过螺栓与加强筋固定；所述太阳能电池板一端与转轴转动连接，另一端用螺栓与加强筋固定；所述密封条安装在太阳能电池板和加强筋的缝隙之间；通线孔安装在太阳能电池板下面；所述逆变电路与太阳能电池板连接；所述电源控制器和逆变电路连接；所述空调单元与电源控制器相连接；所述接触网电源与电源控制器连接；所述蓄电池与电源控制器连接；所述温度传感器与电源控制器相连接；所述功率检测仪A安装在逆变电路和电源控制器之间；所述功率检测仪B安装在电源控制器和空调单元之间。

本发明型还可以采用如下技术措施。

所述加强筋采用焊接方式与车厢顶部固定，以沿列车行进方向焊接在车厢顶部正中间和车厢顶部两侧。

所述转轴采用不锈钢转轴，一端通过螺栓方式与加强筋连接，另一端通过螺栓与太阳能电池板连接，使太阳能电池板在另一端没有固定的情况下可以绕加强筋转动，转动角度范围为0°到90°。

所述太阳能电池板采用可弯曲的弧形多晶硅薄膜太阳能电池板，表面用一层钢化玻璃覆盖，起保护作用；电池板弧度与车厢表面保持一致，一端与转轴转动连接，另一端用螺栓与加强筋固定。

所述密封条安装在太阳能电池板与加强筋之间，填补它们之间的缝隙，起到密封防水防尘保气压作用；同时保证车厢顶部的整体性，减少空气阻力。

所述通线孔是安装在太阳能电池板下面，通过导线把电能传递到车厢内部。

所述逆变电路安装在车厢内部顶端，空调单元旁边，将光伏直流电转换为三相50Hz、AC380V和DC110V。

所述电源控制器也安装在车厢内部顶端，它分别连接逆变电路、接触网电源、蓄电池、温度传感器、空调单元、功率检测仪A、功率检测仪B。

所述功率检测仪A安装在逆变电路和电源控制器之间，间接太阳能电池板输出功率，安装位置在车厢内部顶端；所述功率检测仪B安装在电源控制器和空调单元之间，测试空调单元所耗费功率，安装位置在车厢内部顶端。

所述接触网电源是从车厢外部顶端的受电弓处，把电网电能接入车厢，接触网电源先经过电源控制器，然后再传送至空调单元。

所述空调单元为变频空调，安装方式与现有CRH2动车组保持不变。

所述蓄电池为超级电容电池，安装在车厢中间的地板下面。

所述温度传感器在车厢中间两侧，距离车厢地板1.2m处，时刻记录温度值，并且把温度值传送给电源控制器。

附图说明

图1是本发明型施例所提供的结构示意图，图2为电路框图。

图中：

1-车厢；2-加强筋；3-转轴；4-密封条；5-太阳能电池板；6-通线孔；7-逆变电路；8-温度传感器；9-电源控制器；10-接触网电源；11-空调单元；12-蓄电池；13-功率检测仪A；14-功率检测仪B。

具体实施方式

为了进一步了解本发明型的

技术实现要素：
、特点及功效，兹列举以下实例，并配合附图详细说明如下

请参阅图1和图2：

本发明型提供一种CRH2动车组空调单元的太阳能辅助供电系统，具体包括车厢1，加强筋2，转轴3，密封条4，太阳能电池板5，通线孔6，逆变电路7，温度传感器8，电源控制器9，接触网电源10，空调单元11，蓄电池12，功率检测仪A13，功率检测仪B14；所述加强筋2通过焊接方式与车厢1顶部正中间和两侧固定；所述转轴3通过螺栓与加强筋2固定；所述太阳能电池板5与转轴3转动连接；所述密封条4安装在太阳能电池板5和加强筋2的缝隙之间；通线孔6位置在太阳能电池板5的下面；所述逆变电路7与太阳能电池板5连接；所述电源控制器9和逆变电路7连接；所述空调单元11与电源控制器9连接；所述接触网电源10与电源控制器9连接；所述蓄电池12与电源控制器9连接；所述温度传感器8与电源控制器9相连接；所述功率检测仪A13安装在逆变电路7和电源控制器9之间；所述功率检测仪B14安装在电源控制器9和空调单元11之间。

所述加强筋2采用焊接方式与车厢1顶部固定，以沿列车行进方向焊接在车厢1顶部正中间和车厢1顶部两侧，用于固定太阳能电池板5，能够保证动车在高速行驶时，太阳能电池板5的稳定性。

所述转轴3采用铝合金转轴或前述的不锈钢转轴，一端通过螺栓方式与加强筋2转动连接，另一端通过螺栓与太阳能电池板5链接，使太阳能电池板在另一端没有固定的情况下绕加强筋转动，方便线路的安装和检修。

所述太阳能电池板5采用可弯曲的弧形多晶硅太阳能电池板，表面覆盖一层钢化玻璃起保护作用；其弧度与车厢1弧度表面保持一致；一端与转轴3转动连接，另一端用螺栓与加强筋2固定；太阳能电池板5的弧长为1650mm宽为992mm高25mm，组成功率为250W的太阳能电池板，除去安装密封条4的空隙，一节车厢可安装48块太阳能电池板5，共计12KW。

所述密封条4安装在太阳能电池板5与加强筋2之间；作用1：可以填补它们之间的缝隙，保证的车厢顶部的整体性，减少空气阻力，同时也起到密封防水防尘，保证车厢内部气压的作用；作用2：降低了太阳能电池板和加强筋表面轮廓度和粗糙度要求，从而降低加工成本。

所述通线6位置在太阳能电池板5下面，通过导线把电能传递到车厢1内部，其密封性用密封条4保证。

所述逆变电路7安装在车厢1内部顶部，将光伏直流电转换为三相50Hz、AC380V和DC110V；交流电用于空调单元11和蓄电池12用电；直流电用于紧急照明和控制部分的用电。

所述电源控制器9安装在车厢1内部顶端，它分别连接逆变电路7、温度传感器8、接触网电源10、空调单元11、蓄电池12、功率检测仪A13和功率检测仪B14。

所述功率检测仪A13安装在逆变电路7和电源控制器9之间，间接测量太阳能电池板5输出功率，并且把功率信号传送至电源控制器9，其位置安装在车厢内部顶端；所述功率检测仪B14安装在电源控制器9和空调单元11之间，测试空调单元11所消耗功率，并且把功率信号传送至电源控制器9，其位置安装在车厢内部顶端。

所述接触网电源10是从车厢1顶部的受电弓处，把电网电能接入车厢1，电源先经过电源控制器9然后再传送至空调单元11。

所述空调单元11为变频空调，安装方式与现有CRH2动车组保持不变，可进一步减少成本。

所述蓄电池12为超级电容电池，具有容量大，充电快的优点；其位置安装在车厢中间的地板下面；当太阳能电池板5没有对空调单元11供电时，就用太阳能电池板5对蓄电池12进行充电；当太阳能电池板5对空调单元11供电时，就用接触网电源10对蓄电池12进行充电。

所述温度传感器8在车厢两侧，距离车厢地板1.2m处，时刻记录温度值，并且把温度值传送给电源控制器9。

工作原理

由于太阳能电池板5的最大功率仅能够达到空调单元11额定功率的一半，当动车刚刚出站时，车厢内温度远不及设定值，空调单元需要快速制冷或制热，因此先利用接触网电源供电，让空调单元满功率运行，快速制冷或制热使车厢内部温度达到设定值。

随着温度逐渐接近设定值，CRH2动车组的变频空调开始逐渐降低其运行功率；当满足条件：1)电源控制器检测到车厢内部温度已达到设定温度；2)电源控制器检测到空调单元消耗功率小于或者等于太阳能电池板发电功率的70％时，电源控制器切断接触网供电，选择太阳能电池板进行供电。

当随着光照的不足，太阳能电池板所发电量不足以支撑空调单元运行，车厢内部温度开始变化，当电源控制器检测到温度变化超过2摄氏度时，电源控制器切断太阳能电池板的电源，用蓄电池对空调单元进行短时间供电，让车厢内部回到设定温度。

当太阳光照逐渐加强，太阳能电池板发电功率逐渐增加，电源控制器检测到空调单元消耗功率小于或者等于太阳能电池板发电功率的70％时，继续恢复太阳能电池板供电；接触网对蓄电池进行充电。

当太阳光照继续不足，电池组电量不够时，表现为车厢内部温度开始变化，当电源控制器检测到温度变化超过2摄氏度时，电源控制器切断蓄电池电源，这时就恢复接触网供电；太阳能电池板对蓄电池进行充电。

如果突发接触网电源断电，电源控制器检测到接触网电源没有电能，自动选择太阳能电池进行紧急供电；如果光照不够，最后采用蓄电池紧急供电。

利用本发明型所述的技术方案，或本领域的技术人员在本发明型技术方案的启发下，设计出类似的技术方案，而达到上述效果的，均是落入本发明型的保护范围。