一种轨道车辆的供电系统及轨道车辆的制作方法

[0001]
本实用新型涉及电力领域，更具体地涉及轨道车辆的供电系统。


背景技术：

[0002]
目前，轨道车辆的牵引动力装置通常是直接从电网侧取电，当电网侧异常时，就会导致行驶在轨道上未进站台的轨道车辆停车，增加了运营和乘客风险，及维修难度。


技术实现要素：

[0003]
考虑到上述问题而提出了本实用新型。本实用新型提供了一种轨道车辆的供电系统及轨道车辆以至少解决上述问题之一。
[0004]
根据本实用新型的第一方面，提供了一种轨道车辆的供电系统，所述轨道车辆由直流电源供电，且所述轨道车辆包括多个车厢，每个车厢包括一个供电子系统，所述系统包括多个并联的供电子系统，每个供电子系统包括：
[0005]
高压配电装置，包括第一高压输入端、第二高压输入端和高压输出端，所述第一高压输入端与所述直流电源连接；
[0006]
牵引动力装置，所述牵引动力装置与所述高压输出端连接；
[0007]
辅助变流器装置，包括变流器输入端和变流器输出端，所述变流器输入端与所述高压输出端连接；
[0008]
电池装置，所述电池装置分别与所述变流器输出端和所述高压输出端连接，所述电池装置用于在所述直流电源故障时为所述牵引动力装置供电。
[0009]
根据本实用新型的第二方面，一种轨道车辆，包括：根据第一方面所述的供电系统。
[0010]
本实用新型公开的技术方案，具有如下有益效果：当直流电源异常时，利用电池装置继续向牵引动力装置供电，以使轨道车辆能够安全地行驶至距离最近的站台，从而降低运营和乘客的风险，保证了乘客的人身安全，同时降低车辆的维修难度。
[0011]
本实用新型附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。
附图说明
[0012]
通过结合附图对本实用新型实施例进行更详细的描述，本实用新型的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显。附图用来提供对本实用新型实施例的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本实用新型实施例一起用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的限制。在附图中，相同的参考标号通常代表相同部件或步骤。
[0013]
图1是根据本实用新型实施例的轨道列车的供电系统的示意性框图；
[0014]
图2是根据本实用新型实施例的轨道列车的供电子系统的示例；
[0015]
图3是根据本实用新型实施例的轨道列车的示例。
具体实施方式
[0016]
为了使得本实用新型的目的、技术方案和优点更为明显，下面将参照附图详细描述根据本实用新型的示例实施例。显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是本实用新型的全部实施例，应理解，本实用新型不受这里描述的示例实施例的限制。基于本实用新型中描述的本实用新型实施例，本领域技术人员在没有付出创造性劳动的情况下所得到的所有其它实施例都应落入本实用新型的保护范围之内。
[0017]
在目前的轨道列车的供电系统中，轨道车辆的牵引动力装置从电网侧取电时，若电网侧异常时，导致轨道车辆停车，从而增加了运营和乘客风险，及维修难度的问题。
[0018]
基于上述考虑，提出了根据本实用新型实施例的轨道列车的供电系统及轨道列车。下面参照附图来描述本实用新型实施例提出的轨道列车的供电系统及轨道列车。
[0019]
参见图1，图1示出了根据本实用新型实施例的一种轨道车辆的供电系统的示意性框图，所述轨道车辆由直流电源110供电，且所述轨道车辆包括多个车厢(如n个，n大于1，i大于1且小于n)，每个车厢包括一个供电子系统120，所述100包括多个并联的供电子系统，每个供电子系统120包括：
[0020]
高压配电装置121，包括第一高压输入端、第二高压输入端和高压输出端，所述第一高压输入端与所述直流电源连接；
[0021]
牵引动力装置122，所述牵引动力装置与所述高压输出端连接；
[0022]
辅助变流器装置124，包括变流器输入端和变流器输出端，所述变流器输入端与所述高压输出端连接；
[0023]
电池装置125，所述电池装置分别与所述变流器输出端和所述高压输出端连接，所述电池装置用于在所述直流电源故障时为所述牵引动力装置供电。
[0024]
其中，轨道车辆在正常运行时，通过高压配电装置将直流电源的电压转换成牵引动力装置所需的工作电压，并利用辅助变流器装置向电池装置充电，当直流电源异常时，利用电池装置继续向牵引动力装置供电，以使轨道车辆能够安全地行驶至距离最近的站台，从而降低运营和乘客的风险，保证了乘客的人身安全，同时降低车辆的维修难度。
[0025]
可选地，所述直流电源110包括：电源正极母线和电源负极母线，所述电源正极母线和所述电源负极母线与所述高压配电装置的第一高压输入端连接。
[0026]
在一些实施例中，所述直流电源采用供电轨供电的情况下，每个车厢之间的直流电源母线之间相互独立。
[0027]
在一些实施例中，所述直流电源的输出侧连接两条供电轨。其中，两条供电轨可以是正极供电轨(如，+1500v或750v)和负极供电轨(如，-1500v或750v)。
[0028]
可选地，所述供电子系统120还可以包括：
[0029]
车间电源配电装置123，包括车间电源输入端和车间电源输出端，所述车间电源输入端连接至车间电源130，所述车间电源输出端连接至所述第二高压输入端。
[0030]
可选地，所述车间电源130包括车间电源正极母线和车间电源负极母线，所述第二高压输入端与所述车间电源正极母线和所述车间电源负极母线连接。
[0031]
在一些实施例中，每个车厢之间的车间电源正极母线相互(贯通)连接，以及每个车厢之间车间电源负极母线相互(贯通)连接。
[0032]
在一些实施例中，所述直流电源可以输出1500v或750v直流电压。
[0033]
在一些实施例中，所述直流电源可以包括整流装置，所述整流装置将电网电压(如10kv交流电压)整流为1500v或750v直流电压。
[0034]
在一些实施例中，所述系统还可以包括避雷装置。进一步地，所述避雷装置设置于所述整流装置的直流侧。
[0035]
在一些实施例中，所述高压配电装置中的第一高压输入端的正极连接至所述正极供电轨，第一高压输入端的负极连接至所述负极供电轨。
[0036]
在一些实施例中，所示系统还可以包括接地轨。
[0037]
在一些实施例中，所述第一高压输入端的正极与所述正极供电轨之间设置有过流保护装置(如熔断器)。
[0038]
在一些实施例中，所述第一高压输入端的正极与所述第一高压输入端的负极均通过避雷装置接地。
[0039]
可选地，所述牵引动力装置包括：
[0040]
第一牵引逆变器和/或第二牵引逆变器，其中，所述第一牵引逆变器包括第一牵引逆变器的输入端和第一牵引逆变器的输出端，所述第一牵引逆变器的输入端与所述高压输出端连接，所述第一牵引逆变器的输出端连接至第一牵引电机，并向所述第一牵引电机供电；所述第二牵引逆变器包括第二牵引逆变器的输入端和第二牵引逆变器的输出端，所述第二牵引逆变器的输入端与所述高压输出端连接，所述第二牵引逆变器的输出端连接至第二牵引电机，并向所述第二牵引电机供电。
[0041]
在一些实施例中，所述牵引动力装置包括第一牵引逆变器。在轨道车辆正常运行时，根据轨道车辆的需求，如第一牵引电机的驱动扭矩已知，第一牵引逆变器可根据该驱动扭矩向第一牵引电机输出相应的电能，以此来满足轨道车辆的需求。当轨道车辆的供电出现故障时，第一牵引逆变器可根据该故障信息，控制第一牵引电机进入相应的工作模式，以对第一牵引电机进行安全防护。如，当轨道车辆的某一车厢出现漏电情形时，可控制该车厢第一牵引逆变器的所有开关器件断开，停止向第一牵引电机供电，使得第一牵引电机工作在空转模式下，由此以对第一牵引电机进行安全防护。应了解，本实施例中，第一牵引逆变器也可以是第二牵引逆变器。
[0042]
在一些实施例中，所述牵引动力装置包括第一牵引逆变器和第二牵引逆变器。轨道车辆在正常运行时，第一牵引逆变器向第一牵引电机供电，同时第二牵引逆变器向第二牵引电机供电，换言之，第一牵引电机和第二牵引电机均处于工作状态，提升了轨道车辆的动力性能，便于列车提速。
[0043]
在另一个实施例中，轨道车辆在正常运行时，第一牵引逆变器向第一牵引电机供电，同时第二牵引逆变器停止向第二牵引电机供电；或者第一牵引逆变器停止向第一牵引电机供电，同时第二牵引逆变器向第二牵引电机供电，也就是说第一牵引电机和第二牵引电机于工作状态的只有一个，当处于工作状态的牵引电机出现故障时，此时控制另一个未工作的牵引电机得电，替代出现故障的牵引电机，避免影响轨道车辆的正常运行。需要说明的是，每个车厢的牵引电机也可根据需要，设置三个、四个等。
[0044]
在一个实施例中，所述牵引电机可以是永磁同步电机。
[0045]
在一些实施例中，所述高压输出端与所述第一牵引逆变器的输入端之间设置有过流保护装置(如熔断器)。
[0046]
可选地，所述辅助变流器装置124可以包括如下至少一种：110v dc-dc变换器模块、24v dc-dc变换器模块、或220v dc-ac变换器模块。其中，所述辅助变流器装置可以向轨道列车中的低压设备供电。
[0047]
可选地，所述变流器输出端包括第一变流器输出端，每个供电子系统120还包括：
[0048]
车载充电器126，包括车载充电输入端和车载充电输出端，所述车载充电输入端与所述第一变流器输出端连接，所述辅助变流器装置用于向所述车载充电器供电；
[0049]
所述电池装置125分别与所述车载充电器126和所述高压输出端连接，所述车载充电器给所述电池装置充电，所述电池装置用于向所述高压输出端输出电压。
[0050]
在一些实施例中，每个供电子系统120还包括：
[0051]
电池配电装置127，所述电池配电装置127与所述电池装置125连接，且与所述车载配电器126的输出端连接，所述车载配电器126通过所述电池配电装置127向所述电池装置125充电；所述电池配电装置127的输出端与所述高压输出端连接，所述电池装125置通过所述电池配电装置向所述高压输出端输出电压。
[0052]
其中，所述电池装置可以用于轨道列车的应急驱动。当供电轨发生异常无法向轨道列车供电时，使用所述电池装置中储存的电能，通过电池配电装置将电能输出至所述高压配电装置的输出端，以向牵引逆变器提供电能。此外，轨道列车的制动采用电制动为主，机械制动为辅助的方式，其中，电制动能量通过储能系统来吸收。轨道列车的储能系统包括车载储能系统和车站储能系统。所述车载储能系统可以包括电池装置、电池配电装置和车载充电器，车载充电器用来给电池装置充电，而电池配电装置主要用于对所述电池装置进行预充配电以及漏电检测等。
[0053]
可选地，所述辅助变流器装置还包括第二变流器输出端和/或第三变流器输出端，所述第二变流器输出端输出第一直流电压，所述第三变流器输出端输出第二直流电压。
[0054]
应了解，辅助变流器可以输出n个不同等级的电压，以为轨道车辆不同电压等级的用电系统供电，其中，n为大于1的正整数，由此避免了轨道车辆的每个用电设备均设置相应的电压变换器，从而有效地减小了轨道车辆的重量。
[0055]
在一些实施例中，所示第一直流电源可以是24v。
[0056]
在一些实施例中，所示第二直流电源可以是110v。
[0057]
在一些实施例中，所述24v dc-dc变换器模块的输出端可以是第二变流器输出端。
[0058]
在一些实施例中，所述110v dc-dc变换器模块的输出端可以是第三变流器输出端。
[0059]
根据本实用新型实施例，每个供电子系统120还包括：
[0060]
过流保护装置，所述过流保护装置设置于如下至少一处：所述高压输出端与所述逆变器输入端之间，所述高压输出端与所述变流器输入端之间，所述直流电源与所述高压输入端之间。
[0061]
可选地，所述过流保护装置可以包括熔断器。
[0062]
根据本实用新型实施例，每个供电子系统120还包括：
[0063]
温度控制装置，所述温度控制装置与所述高压输出端连接，用于控制轨道列车内部的温度。
[0064]
在一些实施例中，所述过流保护装置还可以设置于所述高压输出端与所述温度控
制装置之间。
[0065]
在一些实施例中，所述温度控制装置包括空调系统。其中，空调系统使轨道列车内部的温度、相对湿度、空气流动速度及洁净度保持在规定的范围内，为乘客创造舒适的乘客环境。空调系统包括空调机组，空调机组设有可靠的排水结构，运行中凝结水及雨水不会渗漏或吹入到客室内。其中，空调系统为1500v直流供电，可以逆变为380vac给压缩机供电。
[0066]
在一些实施例中，所述温度控制装置还包括采暖装置，所述采暖装置根据需要设置不同工作挡位，以调节轨道列车内部的温度。
[0067]
根据本实用新型实施例，每个供电子系统120还包括：
[0068]
空气压缩机，所述空气压缩机与所述高压输出端连接。
[0069]
参见图2，图2示出了根据本实用新型实施例轨道列车的供电系统中每个供电子系统的示例。其中，1500v供电轨，包括+1500v正极供电轨和-1500v负极供电轨，作为直流电源以提供电能；
[0070]
所述轨道列车的供电子系统300包括：
[0071]
高压配电装置，所述高压配电装置的第一高压输入端的正极和负极分别通过两个集电靴连接至+1500v正极供电轨和-1500v负极供电轨；高压配电装置的第一高压输入端通过集电靴获取1500v供电轨的直流电压，高压配电装置的高压输出端输出1500v直流电压。
[0072]
1500v供电轨通过所述高压配电装置向负载(如牵引逆变器和牵引电机)提供电能；
[0073]
车间电源配电装置，所述车间电源配电装置的车间电源输入端连接至车间电源，所述车间电源配电装置的输出端连接至所述高压配电装置的第二高压输入端，所述车间电源配电装置通过所述高压配电装置向负载(如牵引逆变器和牵引电机)提供电能；
[0074]
牵引动力装置,包括前牵引逆变器和后牵引逆变器，所述前牵引逆变器的输入端和所述后牵引逆变器的输入端均连接至所述高压配电装置的所述高压输出端，所述前牵引逆变器的输出端和所述后牵引逆变器的输出端均连接有牵引电机,如永磁同步电机；所述高压输出端与所述前牵引逆变器的输入端之间设置有过流保护装置(如熔断器)；
[0075]
辅助变流器装置，可以用于向轨道列车中的低压设备供电，包括变流器输入端和第一变流器输出端、第二变流器输出端、第三变流器输出端，所述变流器输入端与所述高压输出端连接；所述辅助变流器装置可以110v dc-dc变换器模块、24v dc-dc变换器模块、或220v dc-ac变换器模块。其中，所述24v dc-dc变换器模块的输出端可以是第二变流器输出端，所述110v dc-dc变换器模块的输出端可以是第三变流器输出端；所述第二变流器输出端输出第一直流电压24v，可以向24v负载或蓄电池供电；所述第三变流器输出端输出第二直流电压110v，可以向110v负载或蓄电池供电；
[0076]
车载充电器，包括车载充电输入端和车载充电输出端，所述车载充电输入端与所述第一变流器输出端连接，所述辅助变流器装置用于向所述车载充电器供电；
[0077]
电池装置，用于轨道列车的应急驱动；
[0078]
电池配电装置，所述电池配电装置与所述电池装置连接，且与所述车载配电器的输出端连接，所述车载配电器通过所述电池配电装置向所述电池装置充电；所述电池配电装置的输出端与所述高压输出端连接，所述电池装置通过所述电池配电装置向所述高压输出端输出电压，以进行应急驱动；
[0079]
由此可知，根据本实用新型实施例的轨道列车的供电系统，可以向轨道列车提供三种供电模式:供电轨供电模式、车间电源配电模式、电池供电模式，其中，供电轨供电模式包括在轨道列车正常运行时，供电轨的电能直接通过高压配电装置向轨道列车供电；车间电源配电模式包括在轨道列车检修时，车间电源车间的电能通过电源配电装置后，再通过高压配电装置向轨道列车供电；电池供电模式是在紧急情况下，供电轨供电模式无法进行供电时，可以对轨道列车进行应急驱动。
[0080]
参见图3，图3示出了根据本实用新型实施例的轨道列车的示例。其中，所述轨道列车包括：根据本实用新型实施例的轨道列车的供电系统。
[0081]
其中，正常行驶时，轨道车辆的每个车厢可通过与直流电源连接的供电子系统为每个车厢的用电设备供电，其中，通过高压配电装置将直流电源的电能传输给牵引动力装置，确保轨道车辆的正常行驶，并利用辅助变流器装置为电池装置充电，若电池装置充满，且直流电源未出现异常时，则可控制辅助变流装置停止为电池装置充电，以避免电池装置出现过充的想象；当直流电源出现异常时，如出现短路故障，则控制高压配电装置停止为牵引动力装置供电，并利用电池装置向牵引动力装置继续供电，保证轨道车辆可以安全的行驶至最近的站台，降低车辆运营及乘客的风险，也降低车辆的维修难度。
[0082]
根据本实用新型的轨道列车的供电系统及轨道列车，当直流电源异常时，利用电池装置继续向牵引动力装置供电，以使轨道车辆能够安全地行驶至距离最近的站台，从而降低运营和乘客的风险，保证了乘客的人身安全，同时降低车辆的维修难度。
[0083]
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
[0084]
以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式或对具体实施方式的说明，本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。本实用新型的保护范围应以权利要求的保护范围为准。