一种铁路货车自供电装置及方法_2

文档序号:9589784阅读:来源:国知局
的,所述铁路货车自供电装置进一步设置在密封箱中,所述密封箱中设置有散热器、加热器、温度传感器、第二开关和第三开关,所述方法进一步包括温控过程,该过程包括以下步骤:
[0031]所述温度传感器检测所述密封箱内的温度并将温度信号传送至所述控制单元,所述控制单元根据温度信号进行判别。当所述密封箱内的温度低于第一温度设定值时,所述控制单元控制所述第三开关闭合,启动所述加热器。当所述密封箱内的温度高于第二温度设定值时,所述控制单元控制所述第二开关闭合,启动所述散热器。当所述密封箱内的温度高于第一温度设定值而低于第二温度设定值时,所述散热器和所述加热器均不工作。
[0032]通过实施上述本发明提供的铁路货车自供电装置及方法的技术方案,具有如下有益效果:
[0033](1)本发明依靠货车车辆本身的机械能转化为电能,作为车载设备的电源,并部分存储,用于货车停车时使用,无需由外部提供电源;
[0034](2)本发明全部采用单元模块化设计,便于后续使用、维护和检修;
[0035](3)本发明与振动发电和气动马达发电方式相比,装置更加稳定可靠、环境适应能力更强;
[0036](4)本发明内部带有温控单元,可以根据外界环境温度进行自动调节,当温度过低时启动加热装置,当温度过高时进行散热;
[0037](5)本发明控制单元能对储能电池进行充放电优化管理,确保电池的使用寿命更长;
[0038](6)本发明每辆货车的自供电装置均为独立工作、互不影响,从而便于货车车辆的拆分与组合。
【附图说明】
[0039]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的介绍。显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,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实施例。
[0040]图1是本发明铁路货车自供电装置一种【具体实施方式】的结构组成框图;
[0041]图2是本发明铁路货车自供电装置一种【具体实施方式】中他励异步电机直流发电单元的电路拓扑结构图;
[0042]图3是本发明铁路货车自供电装置一种【具体实施方式】中同步电机直流发电单元的电路拓扑结构图;
[0043]图4是本发明铁路货车自供电装置一种【具体实施方式】中储能单元和电压变换单元的电路原理图;
[0044]图5是本发明铁路货车自供电装置一种【具体实施方式】中温控单元的电路原理图;
[0045]图6是本发明铁路货车自供电装置一种【具体实施方式】的电路原理图;
[0046]图7是本发明铁路货车自供电装置一种【具体实施方式】在多辆铁路货车上的布置结构关系不意图;
[0047]图中:1-传动单元,2-直流发电单元,3-储能单元,4-控制单元,5-电压变换单元,6-温控单元,7-车轴,8-货车电子设备,21-发电机,22-整流器,23-励磁线圈,24-调节器,25-可控整流器。
【具体实施方式】
[0048]为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,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、完整的描述。显然,所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例,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作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例,都属于本发明保护的范围。
[0049]如附图1至附图7所示,给出了本发明铁路货车自供电装置及方法的具体实施例,下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。
[0050]如附图1和附图6所示,一种铁路货车自供电装置的具体实施例,包括:传动单元1、直流发电单元2、储能单元3、控制单元4和电压变换单元5。
[0051]传动单元1为机械部件,将来自于货车的车轴7的机械能传递至直流发电单元2的发电机21,带动发电机21工作产生所需电能;传动单元1应具有良好的强度、抗震等机械特性,同时需要考虑车轴7的转速与发电机21的转速之间的最佳匹配;
[0052]直流发电单元2将传动单元1传递的机械能转化为交流电能(电压)Us,并通过电力电子装置将交流电能(电压)转换为直流电能(电源)Udl后输出至储能单元3 ;
[0053]储能单元3在控制单元5的控制下进行充电和停止充电,并向电压变换单元5输出直流电压;
[0054]控制单元4根据储能单元3输出的直流电压,对储能单元3进行充电控制;
[0055]电压变换单元5将储能单元3输出的直流电压变换为控制单元4和货车电子设备8所需的直流电压。
[0056]作为本发明一种较佳的具体实施例,铁路货车自供电装置还进一步包括温控单元6,温控单元6分别与直流发电单元2、控制单元4相连。直流发电单元2为温控单元6提供工作电源,温控单元6将温度信号传送至控制单元4,控制单元4对温度信号进行处理后对温控单元6进行散热或加热控制。
[0057]如附图2所示,直流发电单元2是货车车载设备(即货车电子设备8)的电能来源,在正常工作时向储能单元3充电。发电机21采用他励异步发电机时,直流发电单元2进一步包括发电机21、整流器22和调节器24。发电机21产生的交流电Us通过整流器22整流成直流电Udl并输出至储能单元3。由于储能单元3具有电容作用,故输出的直流电压比较平稳。调节器24分别与整流器22,以及发电机21的励磁线圈23相连,调节器24根据整流器22输出的直流电压调整励磁线圈23的励磁电流i,从而使整流器22输出的直流电压保持恒定。整流器22为三相桥式整流器结构,可采用二极管等电力电子器件,其输出电压Udl提供给储能单元3。发电机21、整流器22等器件的功率等级必须满足货车本身所有电子监测与保护等车载设备(货车电子设备8)的功耗需求。
[0058]由于货车运行的速度是变化的,车轴7的转速也随之变化,因此发电机21工作时的转速也是变化的。发电机21的输出电压Us与发电机21的转速η成正比,具体关系式为:Us = η*Φ*(:(其中,Φ为励磁线圈23的磁通、C为发电机21的结构常数)。为了保持发电机21的输出电压稳定,发电机21必须带有控制装置(即调节器24),通过调节励磁线圈21的电流i,使发电机21的输出电压保持恒定。该调节器24可以采用触点式电压调节器、晶体管式电压调节器和集成电路电压调节器等结构形式。其中,触点式电压调节器是一种机械振动式电压调节器,它利用触点的开闭作用,改变磁场电路的电阻,保持电压的恒定。晶体管电压调节器是利用晶体三极管的开关作用,控制发电机磁场电路的通、断来调节磁场的强弱,使电压保持不变。集成电路电压调节器是利用改变磁场电流的占空比,来改变发电机的输出电压,使输出电压恒定。
[0059]如附图3所示,发电机21采用永磁同步发电机时,直流发电单元2进一步包括发电机21和可控整流器25。由于永磁同步电机的输出电压Us随发电机21的转速而变化,为使输出的直流电压保持恒定,因此需要采用可控整流器25。发电机21与可控整流器25相连,可控整流器25采用基于可关断器件的PWM脉冲整流电路。此时,需要一个控制装置,根据可控整流器25输出的直流电压Udl调节可关断器件门极脉冲的占空比,使可控整流器25输出稳定的直流电压Udl,实现电压稳定控制。
[0060]如附图4所示,储能单元3进一步包括第一开关KM1和蓄电池Q,蓄电池Q可以采用多个蓄电池(Q1?Qn)串联后再与电压变换单元5的输入端并联的形式。第一开关KM1与蓄电池Q相连,蓄电池Q并联在电压变换单元5的输入端。第一开关KM1的开/合状态由控制单元4通过检测蓄电池Q的输出电压进行控制,当蓄电池Q的输出电压Ud2低于第一电压设定值时,控制单元4控制第一开关KM1闭合,直
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