一种电力机车及其无电区供电系统的制作方法

本实用新型涉及电力机车领域，特别是涉及一种电力机车的无电区供电系统。

背景技术：

电力机车在轨道上运行的时候可以通过受流装置从接触网或者第三轨上获取电能来为车上负载供电，但是电力机车在运行过程中也可能会经过一些无电区，即接触网以及第三轨均无电的区域，此时若电力机车上没有备用电源，则需要利用电力机车的惯性来经过无电区，然而当无电区过长或者电力机车在进入无电区时的速度不够时，电力汽车可能会被迫意外在无电区。

因此，如何提供一种解决上述技术问题的方案是本领域技术人员目前需要解决的问题。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种电力机车的无电区供电系统，使得电力机车在经过无电区时仍然具有动力，不会意外停止在无电区内，而且本申请中的无电区供电系统无需人为干涉，自动化程度较高；本实用新型的另一目的是提供一种包括上述电力机车的无电区供电系统的电力机车，使得电力机车在经过无电区时仍然具有动力，不会意外停止在无电区内，而且本申请中的无电区供电系统无需人为干涉，自动化程度较高。

为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种电力机车的无电区供电系统，包括：

第一端分别与电力机车的受流装置以及车上负载连接、第二端与储能单元连接的降压电路，用于将所述受流装置接收到的电能降压后输送至所述储能单元；

输入端分别与所述储能单元以及所述降压电路的第二端连接，输出端与所述降压电路的第一端连接的第一单向导通器件；

所述储能单元，用于储存所述降压电路输送的电能，在所述受流装置接收不到电能时通过所述第一单向导通器件向所述车上负载供电。

优选地，所述降压电路包括可控开关、第二单向导通器件以及电抗器；

所述可控开关的第一端作为所述降压电路的第一端，所述可控开关的第二端分别与所述第二单向导通器件的输出端以及所述电抗器的第一端连接，所述电抗器的第二端与所述储能单元的正极连接，所述第二单向导通器件的输入端与所述储能单元的负极连接；

则该电力机车的无电区供电系统还包括：

与所述可控开关连接的控制装置，用于在所述受流装置接收到电能且所述储能单元未饱和时驱动所述可控开关以便为所述储能单元充电，还用于在所述受流装置接收不到电能时控制所述可控开关关断。

优选地，所述控制装置包括：

分别与所述受流装置以及所述控制装置连接的电流检测模块，用于获取流经所述受流装置的电能的电流值；

分别与所述储能单元以及所述控制装置连接的电压检测模块，用于获取所述储能单元的电压值；

控制器，用于在所述电流值大于零且所述储能单元未饱和时驱动所述可控开关以便为所述储能单元充电，还用于在所述电流值不大于零时控制所述可控开关关断。

优选地，所述电流检测模块为电流互感器。

优选地，所述第一单向导通器件的输入端分别与所述可控开关的第二端、所述第二单向导通器件的输出端以及所述电抗器的第一端连接，所述第一单向导通器件的输出端分别与所述可控开关的第一端、所述受流器以及所述车上负载连接。

优选地，所述可控开关为绝缘栅双极型晶体管igbt。

优选地，所述第一单向导通器件以及所述第二单向导通器件均为二极管。

优选地，所述储能单元为蓄电池。

优选地，该电力机车的无电区供电系统还包括：

轨道车辆的主控制器；

则所述控制装置还用于在接收到所述主控制器发送的机车制动开始信息，且所述储能单元未饱和时驱动所述可控开关以便为所述储能单元充电。

为解决上述技术问题，本实用新型还提供了一种电力机车，包括如上任一项所述的电力机车的无电区供电系统。

本实用新型提供了一种电力机车的无电区供电系统，由于降压电路能够将电力机车的受流装置接收到的电能降压后为储能单元充电，且在进入无电区时，储能单元可以通过第一单向导通器件向车上负载供电，以便电力机车在经过无电区时仍然具有动力，不会意外停止在无电区内，而且本申请中的无电区供电系统无需人为干涉，自动化程度较高。

本实用新型还提供了一种电力机车，具有如上电力机车的无电区供电系统相同的有益效果。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对现有技术和实施例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实用新型的一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型提供的一种电力机车的无电区供电系统的结构示意图；

图2为本实用新型提供的另一种电力机车的无电区供电系统的结构示意图。

具体实施方式

本实用新型的核心是提供一种电力机车的无电区供电系统，使得电力机车在经过无电区时仍然具有动力，不会意外停止在无电区内，而且本申请中的无电区供电系统无需人为干涉，自动化程度较高；本实用新型的另一核心是提供一种包括上述电力机车的无电区供电系统的电力机车，使得电力机车在经过无电区时仍然具有动力，不会意外停止在无电区内，而且本申请中的无电区供电系统无需人为干涉，自动化程度较高。

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

请参考图1，图1为本实用新型提供的一种电力机车的无电区供电系统的结构示意图，包括：

第一端分别与电力机车的受流装置以及车上负载连接、第二端与储能单元3连接的降压电路1，用于将受流装置接收到的电能降压后输送至储能单元3；

输入端分别与储能单元3以及降压电路1的第二端连接，输出端与降压电路1的第一端连接的第一单向导通器件2；

储能单元3，用于储存降压电路1输送的电能，在受流装置接收不到电能时通过第一单向导通器件2向车上负载供电。

具体的，受流装置从接触网或者第三轨接收到电能以后，一方面可以给车上负载供电，另一方面可以通过降压电路1给储能单元3充电，而在受流装置接收不到电能的时候(电力机车进入无电区的时候)，由于储能单元3的电压较高，因此储能单元3的电能会通过第一单向导通器件2流向车上负载，如此一来，电力机车在经过无电区时不单单可以依靠惯性通过，还可以利用储能电源提供的电能来生成动力通过无电区，通过设置合适容量的储能单元3，可以使得储能单元3足以在电力机车经过各种长度的无电区的时候全程都提供电能，从而保证了电力机车不会意外停止在无电区。

其中，受流装置以及车上负载均可以为电力机车上原有的配置，本实用新型实施例在此不做限定。

具体的，降压电路1可以为多种类型，一般可以为直流降压电路，其可以将受流器接收到的直流电进行降压后供给储能单元3，当然，受流装置接收到的也可以是交流电，此种情况下，可以先使用整流装置将受流装置接收到的交流电整流为直流电，然后再提供给车上负载以及储能单元3，本实用新型实施例在此不做限定。

其中，通常在车上负载的电能输入端的前端还可以连接一个支撑电容c，其可以对车上负载接收到的电能起到稳压滤波作用，当受流装置接收不到电能的时候，支撑电容c内的电容会逐步地减小，当支撑电容c的电压小于储能单元3的输出电压时，第一单向导通器件2便可以导通，储能单元3便可以开始向车上负载供电。

其中，降压电路1可以为可控型的降压电路1，其可以在受流装置接收到电能且储能单元3未饱和时控制降压电路1工作，以便为储能单元3充电，在受流装置接收不到电能时可以控制降压电路1停止工作(相当于关断)，本实用新型实施例在此不做限定。

值得一提的是，车上负载可以包括牵引电机以及辅助负载等，受流装置供电以及储能单元3供电时的车上负载可以没有区别。

本实用新型提供了一种电力机车的无电区供电系统，由于降压电路能够将电力机车的受流装置接收到的电能降压后为储能单元充电，且在进入无电区时，储能单元可以通过第一单向导通器件向车上负载供电，以便电力机车在经过无电区时仍然具有动力，不会意外停止在无电区内，而且本申请中的无电区供电系统无需人为干涉，自动化程度较高。

为了更好地对本实用新型实施例进行说明，请参考图2，图2为本实用新型提供的另一种电力机车的无电区供电系统的结构示意图，其中，在图2中，b可以为受流装置，s1可以为主电路保护开关，l2可以为主电路中的滤波电抗器，d3可以以主电路中的防倒灌二极管，m01-mo4可以为牵引电机，分别与牵引电机以及辅助负载直接连接的为牵引电机以及辅助负载各自对应的逆变器，在上述实施例的基础上：

作为一种优选的实施例，降压电路1包括可控开关q、第二单向导通器件d2以及电抗器l1；

可控开关q的第一端作为降压电路1的第一端，可控开关q的第二端分别与第二单向导通器件d2的输出端以及电抗器l1的第一端连接，电抗器l1的第二端与储能单元3的正极连接，第二单向导通器件d2的输入端与储能单元3的负极连接；

则该电力机车的无电区供电系统还包括：

与可控开关q连接的控制装置，用于在受流装置接收到电能且储能单元3未饱和时驱动可控开关q以便为储能单元3充电，还用于在受流装置接收不到电能时控制可控开关q关断。

具体的，本实用新型实施例中的降压电路1为直流斩波电路，通过控制可控开关q的占空比可以将低直流电压的有效值，而第二单向导通器件d2可以起到续流作用，电抗器l1可以起到平波的作用，当然，直流斩波电路在此基础上还可以为其他具体类型，本实用新型实施例在此不做限定。

当然，除了直流斩波电路的形式外，降压电路1本身还可以为其他多种类型，本实用新型实施例在此不做限定。

其中，控制装置可以在受流装置接收到电能且储能单元3未饱和时驱动可控开关q，从而开始为储能单元3充电，在收留装置接收不到电能时控制可控开关q关断即可，防止降压电路1影响储能单元3为车上负载供电。

作为一种优选的实施例，控制装置包括：

分别与受流装置以及控制装置连接的电流检测模块41，用于获取流经受流装置的电能的电流值；

分别与储能单元3以及控制装置连接的电压检测模块42，用于获取储能单元3的电压值；

控制器43，用于在电流值大于零且储能单元3未饱和时驱动可控开关q以便为储能单元3充电，还用于在电流值不大于零时控制可控开关q关断。

具体的，电流检测模块41可以准确地检测到流经受流装置电能的电流值，电压检测模块42也可以准确地获取储能单元3的电压值，控制器43根据电流值可以精确地判断出受流装置是否接收到电能，也可以根据电压值准确地判断储能单元3的电能是否饱和，精确地判断有利于控制器43更加精确地进行控制。

其中，电压检测模块42可以为多种类型，例如可以为电压传感器或者电压采样电路等，本实用新型实施例在此不做限定。

当然，除了此种形式外，控制装置还可以为其他多种类型，本实用新型实施例在此不做限定。

作为一种优选的实施例，电流检测模块41为电流互感器。

具体的，电流互感器具有体积小、精度高以及成本低等优点。

当然，除了电流互感器外，电流检测模块41还可以为其他多种类型，本实用新型实施例在此不做限定。

作为一种优选的实施例，第一单向导通器件2的输入端分别与可控开关q的第二端、第二单向导通器件d2的输出端以及电抗器l1的第一端连接，第一单向导通器件2的输出端分别与可控开关q的第一端、受流器以及车上负载连接。

具体的，第一单向导通器件2可以并联在可控开关q的两端，如此一来，储能单元3在向车上负载供电的时候，储能单元3的电能便可以先通过电抗器l1进行平波，然后再流经第一单向导通器件2供给车上负载。

作为一种优选的实施例，可控开关q为igbt(insulatedgatebipolartransistor，绝缘栅双极型晶体管)。

具体的，igbt具有体积小、响应速度快以及寿命长等优点。

其中，igbt的响应速度非常快，通常可以在微秒级别的时间内完成转换，可以迅速将受流装置供电转换为储能单元3供电，不会对机车的正常工作产生影响。

当然，除了igbt外，可控开关q还可以为其他多种类型，例如可以为mos管，此时第一单向导通器件2可以作为mos管的体二极管，本实用新型实施例在此不做限定。

作为一种优选的实施例，第一单向导通器件2以及第二单向导通器件d2均为二极管。

具体的，二极管具有体积小、成本低以及寿命长等优点。

当然，除了二极管外，第一单向导通器件2以及第二单向导通器件d2还可以为其他多种类型，本实用新型实施例在此不做限定。

作为一种优选的实施例，储能单元3为蓄电池。

具体的，蓄电池具有寿命长以及成本低等优点。

当然，除了蓄电池外，储能单元3还可以为其他类型，本实用新型实施例在此不做限定。

作为一种优选的实施例，该电力机车的无电区供电系统还包括：

轨道车辆的主控制器；

则控制装置还用于在接收到主控制器发送的机车制动开始信息，且储能单元3未饱和时驱动可控开关q以便为储能单元3充电。

具体的，考虑到在电力机车制动的时候，牵引电机可以视为发电机，可以产生电能，此时控制装置可以在接收到主控制器发送的机车制动开始信息时，且储能单元3未饱和的时候驱动可控开关q以便为储能单元3充电，可以有效地回收制动产生的电能，节约了能源。

其中，主控制器可以在控制电力机车制动的时候同步地向控制装置发送上述的机车制动开始信息。

本实用新型还提供了一种电力机车，包括如前述实施例中的电力机车的无电区供电系统。

对于本实用新型实施例提供的电力机车的介绍请参照前述的电力机车的无电区供电系统的实施例，本实用新型实施例在此不再赘述。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。还需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其他实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。