专利名称：火车能量回收装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及将机动车辆的动能转变为电能的能量回收装置，特指一种火车能量回收装置。
汽车等机动车辆行驶时依道路地势的不同，需要的能量也不同，例如在上坡时，需要发动机提供较大的能量，而在下坡时，不需要发动机提供能量，所以一些汽车自带发电机，将汽车下坡时的释放出的能量转变为电能输送给汽车蓄电池使用。
因此，人们自然地想到，能不能将火车下坡时的动能转变为电能二次利用呢？特别是我国是一个多山的国家，许多铁轨都修建在山岭隧道中，火车经常要上坡和下坡，如果能将火车下坡时的动能转变为电能送回电网，将可节约大量能源。
然而将火车下坡时释放的能量转变为电能的技术比汽车要复杂得多，首先火车的重量很大，下坡时释放的能量也很大，用发电机转变成电能后，电能大的不能存储，而只能转变成交流电的形式通过变压器送回电网，然而火车下坡时受地形和道路坡度的限制，速度是时快时慢的，其发电机发出的电流有两个特点一是大电流、小电压。二是为脉动的、不稳定的、正负半周不等幅度的交流电，如果直接供给变压器会使变压器的功率因数很低，也就是说脉动电流不能直接送回电网，否则将导致电网电流倒流。
为此有人提出将火车发电机发出电流先整流，变成稳定直流电再经逆变器转变成标准的交流电，再通过升压变压器送回电网，然而逆变器的工作原理是靠电路中的起开关作用晶体管轮流导通，把直流电压转变成交流电压，如果想提高逆变器的功率，就必须提高晶体管开关的切换频率，而切换频率过高时，会造成晶体管过热或被击穿损坏，因此，逆变器的工作受到频率等条件的限制，其输出功率不会太高，它不能给电网送电，因为向电网输送的电能量不能是大电流、小电压的电能量，也不能是大电压、小电流的电能量，只能是大电压，大电流的电能量，如果用逆变器给电网送电反而会倒吸电网的电流。
本实用新型的目的在于提供一种火车能量回收装置，解决脉动电流不能直接送回电网的问题，以及克服了逆变器电流转换功率低的问题。
本实用新型的目的是这样实现的一种火车能量回收装置，包括有变压器、一次发电机、电子混合输出器、及由直流电动机与二次发电机组成的电流变换器，其特征在于该电子混合输出器H是由四个联有二极管的Y形结构的单元电路并联组成的，其中每个Y形结构的单元电路有三条支路支路a、支路b、支路c，支路a上串联有两个二极管；支路b上串联有一个二极管，支路c上也串联有一个二极管；在一个Y形结构的单元电路中支路a、支路b、支路c上串联的二极管的方向相同，相邻的两个Y形结构的单元电路上的二极管方向相反，所述的各Y形结构的单元电路的支路a相互间间隔的连接，其连接端点m1、m2为电子混合输出器H的直流输出端，每个Y形结构的单元电路的支路b与相邻的Y形结构的单元电路的支路c连接，即二极管b2与二极管c1连接，二极管b1与二极管c2连接，它们之间的接点Q1、Q2、Q3、Q4为电子混合输出器H的四个交流输入端；一次发电机F1的一个输出端经过一个欠压断路器K1与上述电子混合输出器H的Q1端连接；F1的另一输出端经欠压断路器K2与电子混合输出器H的Q2端连接；上述欠压断路器K1、K2为联动断路器，变压器B的原边线圈经过两个欠压断路器K3、K4与配接交流电源P连接，断路器K3、K4也为联动断路器，变压器B的副边线圈的一端与H的Q3端连接，B的副边线圈的另一端与H的Q4端连接，H的输出端m1、m2端分别与直流电动机D的正、负极连接，直流电动机D的动力轴与二次发电机F2的主轴连接，二次发电机F2为交流发电机，F2的输出端与变压器C的原边线圈连接，变压器C的副边线圈经过两欠压断路器K5、K6与电网连接；上述的欠压断路器K5、K6为联动的断路器。
所述的电子混合输出器H中各支路上的二极管是可控硅。
本实用新型有以下积极有益效果先用一次发电机将火车下坡时释放的能量转变为电能，一次发电机发出的电流是脉动电流，电流较大，电压较低，且不稳定，但本实用新型的方案是将该脉动电流送入电子混合输出器的两个输入端，经整流成为直流电，电子混合输出器的另外两个输入端加有配接交流电源，配接交流电源的作用是给电子混合输出器加入较高的电压，通过叠加原理，补偿一次发电机发出的不稳定的，较低的脉动电压，从而输出电流较大、电压较高且稳定的直流电，将该直流电送给电流变换器转变成交流电，再经变压器便可送回电网，因电流变换器是由直流电动机和二次交流发电机组成的，其将直流电转变成交流电的功率可以很大，不象逆变器要受到晶体管开关切换频率限制的影响，因此向电网送电时不会发生从电网上倒吸电流的现象。
现以较佳实施例结合附图对本实用新型进一步详述如下
图1是本实用新型的电路图；图2是
图1中电子混合输出器的内部线路图；请参阅
图1，本实用新型的火车能量回收装置，包括有变压器B、C、一次发电机F1、电子混合输出器H及由直流电动机D与二次发电机F2组成的电流变换器，请参阅图2，该电子混合输出器H的电路是由四个联有二极管的Y形结构的单元电路并联组成的，其中每个Y形结构的单元电路有三条支路支路a、支路b、支路c，支路a上串联有两个二极管；支路b上串联有一个二极管，支路c上也串联有一个二极管；且在一个Y形结构的单元电路中支路a、支路b、支路c上串联的二极管的方向相同，相邻的两个Y形结构的单元电路上的二极管方向相反，所述的各Y形结构的单元电路的支路a相互间间隔的连接，其连接端点m1、m2为电子混合输出器H的直流输出端，每个Y形结构的单元电路的支路b与相邻的Y形结构的单元电路的支路c连接，即二极管b2与二极管c1连接，二极管b1与二极管c2连接，它们之间的接点Q1、Q2、Q3、Q4为电子混合输出器H的四个交流输入端；上述的连接关系不仅使电子混合输出器H具有整流功能，而且使H具有叠加电流和电压的功能，因其四条支路是并联的，因此，其输出电压是四条支路中电压值最大支路的电压，其它支路中的电压是脉动的较低的电压，也不影响该电子混合输出器H输出端的电压。
请再参阅
图1，一次发电机F1的一个输出端经过一个欠压断路器K1与上述电子混合输出器H的Q1端连接；F1的另一输出端经欠压断路器K2与电子混合输出器H的Q2端连接；上述欠压断路器K1、K2为联动断路器，变压器B的原边线圈经过两个欠压断路器K3、K4与配接交流电源P连接，断路器K3、K4也为联动的断路器，变压器B的副边线圈的一端与H的Q3端连接，B的副边线圈的另一端与H的Q4端连接，变压器B的作用是将配接交流电源P的电压升高，加在电子混合输出器H的两支路上，以补偿一次发电机F1发出的脉动的，较低的电压。使电子混合输出器H的输出端输出稳定的高电压，另外要说明的是若不使用变压器B那么也可将配接交流电源P改成高压直流电源，但使用变压器有一个好处，就是可在升压过程中降低电流，这样便可充分利用发电机F1发出的脉动电流是大电流、小电压的特点。H的输出端m1、m2端分别与直流电动机D的正、负极连接，直流电动机D的动力轴与二次发电机F2的主轴连接，二次发电机F2为交流发电机，F2的输出端与变压器C的原边线圈连接，变压器C的副边线圈经过两欠压断路器K5、K6与电网连接；上述的欠压断路器K5、K6为联动的断路器。以上各断路器的作用是当发电机F1发出的电压较低时，自动切断电路中各元件的连接，以防止电网上的电流倒流，经电子混合输出器H输出的直流电输送给直流电动机D，使直流电动机D的转速稳定，直流电动机D带动交流发电机F2发出的正负半周的频率、相数，波形和幅角均相等的标准的交流电，可以通过变压器C送回电网。
在较佳实施例中，所述的电子混合输出器H中各支路上的二极管是可控硅。以在整流和叠加电压过程中提高管子的耐击穿的能力。
综上所述本实用新型的技术方案是用电子混合输出器H和配接交流电源P，将一次发电机F1发出的脉动电流，变成直流电流推动直流电动机D运转，避免将一次发电机F1发出的脉动电流直接送给变压器C，会使变压效率不高的情况出现，用二次发电机F2发出标准的交流电，经变压器C送回电网，克服了使用逆变器进行电流转换功率低的问题。
权利要求1．一种火车能量回收装置，包括有变压器、一次发电机、电子混合输出器、及由直流电动机与二次发电机组成的电流变换器，其特征在于该电子混合输出器H是由四个联有二极管的Y形结构的单元电路并联组成的，其中每个Y形结构的单元电路有三条支路支路a、支路b、支路c，支路a上串联有两个二极管；支路b上串联有一个二极管，支路c上也串联有一个二极管；在一个Y形结构的单元电路中支路a、支路b、支路c上串联的二极管的方向相同，相邻的两个Y形结构的单元电路上的二极管方向相反，所述的各Y形结构的单元电路的支路a相互间间隔的连接，其连接端点m1、m2为电子混合输出器H的直流输出端，每个Y形结构的单元电路的支路b与相邻的Y形结构的单元电路的支路c连接，即二极管b2与二极管c1连接，二极管b1与二极管c2连接，它们之间的接点Q1、Q2、Q3、Q4为电子混合输出器H的四个交流输入端；一次发电机F1的一个输出端经过一个欠压断路器K1与上述电子混合输出器H的Q1端连接；F1的另一输出端经欠压断路器K2与电子混合输出器H的Q2端连接；上述欠压断路器K1、K2为联动断路器，变压器B的原边线圈经过两个欠压断路器K3、K4与配接交流电源P连接，断路器K3、K4也为联动断路器，变压器B的副边线圈的一端与H的Q3端连接，B的副边线圈的另一端与H的Q4端连接，H的输出端m1、m2端分别与直流电动机D的正、负极连接，直流电动机D的动力轴与二次发电机F2的主轴连接，二次发电机F2为交流发电机，F2的输出端与变压器C的原边线圈连接，变压器C的副边线圈经过两欠压断路器K5、K6与电网连接；上述的欠压断路器K5、K6为联动的断路器。
2．如权利要求1所述的火车能量回收装置，其特征在于所述的电子混合输出器H中各支路上的二极管是可控硅。
专利摘要一种火车能量回收装置,其一次发电机的二个输出端分别与电子混合输出器的二个输入端连接,变压器B的原边线圈与配接交流电源连接,变压器B的副边线圈的二端与电子混合输出器另外二个输入端连接,电子混合输出器的输出端分别与直流电动机的正、负极连接,直流电动机的动力轴与二次发电机的主轴连接,二次发电机的输出端与变压器C的原边线圈连接,变压器C的副边线圈与电网连接;其优点是解决了脉动电流不能直接送回电网的问题,以及克服了逆变器电流转换功率低的问题。
文档编号B61H9/06GK2327581SQ9723122
公开日1999年7月7日 申请日期1997年12月18日 优先权日1997年12月18日
发明者王培源 申请人:王培源