一种应急电源装置制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种应急电源装置，包括：主电路和应急启动开关，主电路包括主电路开关和电源变换单元。电源变换单元一端连接主电路输入端，另一端与主电路开关的一端相连，主电路开关的另一端连接主电路输出端，主电路输出端还与一外部直流输入电源相连。当装置工作于常规模式，应急启动开关控制主电路开关断开，主电路输出为外部直流输入电源，当装置工作于应急启动模式，应急启动开关控制主电路开关接通，由电源变换单元提供主电路输出。本实用新型能够在仅有三相交流输入情况下，对外提供直流电源，实现了输入输出间隔离，装置可通过应急启动开关进行模式切换，外部开关与主电路开关间隔离，同时结构简单，安全可靠，操作方便，独立性高。
【专利说明】一种应急电源装置
【技术领域】
[0001 ] 本实用新型涉及电气设备领域，尤其是涉及一种应用于轨道交通车辆电气设备应急启动的DCllOV应急电源装 置。
【背景技术】
[0002]随着动车组技术的发展和运输质量要求的提高，辅助供电系统的机构形式也逐渐多样化，随着功能逐渐增加，技术指标及可靠性的要求也越来越高。辅助供电系统的结构根据负载需要的电源规模来决定，动车组的辅助供电系统9 一般由辅助变流器12、充电机13、蓄电池14等组成，如附图1中所示。辅助供电系统9采用干线供电方式，为动车组上除牵引动力系统之外的所有用电设备供电。动车组是电力牵引列车，电力均来自AC25KV牵引供电网，经受电弓进入牵引变压器10的原边绕组，再由牵引变压器10的次级绕组或主变流器的直流环节进入辅助变流器12。辅助变流器12由输入滤波器、斩波器、逆变器、输出滤波器和控制单元组成，一般和牵引变流器11安装在一个机箱中。充电机13和蓄电池14提供不停电的应急电源。辅助供电系统9为空气压缩机、冷却通风机、控制、广播、列车无线等设备提供电源。
[0003]AC25KV高压电经牵引变压器10降压后输入牵引变流器11，辅助供电系统9由牵引变流器11的直流环节1650VDC电压供电，经过处理后得到三相380VAC和110VDC两路电源，为列车的各设备供电。上述负载要求辅助供电系统9具有包括三相AC380V母线、AC220V母线、DCllOV母线等输出。一般全列车上共设置有三组蓄电池14，蓄电池14的容量可维持应急用电量两小时。运行过程中，蓄电池14可在线路上充电。
[0004]现行技术方案中，电路一般采用“高频隔离+整流”或“整流+直流斩波”的形式，该类电路较为复杂，且需要通过控制开关管的使能信号来实现输出电源稳压。由于增加了开关管控制环节，需要额外的低压电源来进行驱动。因此其可靠性，实用性都受到影响。在现有技术中，与本实用新型最相近的技术方案如附图2所示。现有技术应急电源系统的主电路I采用三相整流+直流斩波的电路形式，包括:全桥整流电路、直流斩波电路、输出滤波电路等。应急电源系统采用盒式封装、螺杆固定，外部有散热翅片。采用“三相整流+直流斩波”电路的应急电源系统，其输入输出端不能实现电气隔离，因此还存在一定的安全隐
患
实用新型内容
[0005]有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种应急电源装置，能够在仅有三相交流输入的情况下，为车载变流器的控制系统提供直流电源，电源可通过外部的应急启动开关进行模式切换，具有结构简单、安全可靠、操作方便和独立性高的优点。
[0006]为了实现上述实用新型目的，本实用新型具体提供了一种应急电源装置的技术实现方案，一种应急电源装置，包括:主电路和应急启动开关，所述主电路包括主电路开关和电源变换单元。所述应急启动开关与主电路开关之间采用电气隔离结构；所述电源变换单元一端连接所述主电路的输入端，另一端与所述主电路开关的一端相连，所述主电路开关的另一端连接主电路的输出端。所述主电路的输出端还与一外部的直流输入电源相连，所述主电路的输入端与输出端之间采用电气隔离结构。所述应急启动开关用于连锁控制所述应急电源装置进行常规模式/应急启动模式的切换，当所述应急电源装置工作于常规模式时，所述主电路开关断开所述电源变换单元，所述主电路的输出为外部的直流输入电源；当所述应急电源装置工作于应急启动模式时，所述主电路开关接通所述电源变换单元，由所述电源变换单元提供所述主电路的输出。
[0007]优选的，所述主电路开关采用接触器实现与所述应急启动开关之间的电气隔离，当所述应急启动开关断开时，所述应急电源装置进入常规模式，所述主电路开关断开，由外部的直流输入电源直接提供所述主电路的输出；当所述应急启动开关闭合时，所述应急电源装置进入应急启动模式，所述主电路开关闭合，由外部的输入三相交流电源提供所述主电路的输出。
[0008]优选的，所述外部的输入三相交流电源为三相交流380V电源，所述外部的直流输入电源为直流IlOV电源，所述主电路的输出为直流IlOV电源。
[0009]优选的，所述电源变换单元进一步包括依次相连的三相隔离变压单元、三相不控整流单元和直流滤波单元。外部的输入三相交流电源经过所述三相隔离变压单元进行隔离变压处理，经过所述三相不控整流单元进行整流处理成直流电源，再由所述直流滤波单元进行直流滤波处理后与所述主电路开关相连。
[0010]优选的，所述直流滤波单元采用电容滤波电路。
[0011]优选的，所述主电路还包括EMC滤波单元，所述EMC滤波单元连接在所述主电路开关与所述主电路的输出端之间，以及所述外部的直流输入电源与所述主电路的输出端之间。
[0012]优选的，在所述主电路开关与所述EMC滤波单元还连接有第一二极管。
[0013]优选的，在所述外部的直流输入电源与所述EMC滤波单元还连接有第二二极管。
[0014]优选的，述应急电源装置设置在轨道交通车辆的辅助供电系统中。
[0015]通过实施上述本实用新型提供的应急电源装置，具有如下技术效果:
[0016]( I)本实用新型采用“隔离变压+不控整流+直流滤波”的形式，实现了应急电源装置输入与输出之间的隔离设计，使用安全性高；
[0017](2)本实用新型采用“隔离变压+不控整流+直流滤波”的不控式主电路设计，结构简单、可靠性高、独立性好；
[0018](3)本实用新型采用外部应急启动开关与主回路开关之间相互隔离的设计，操作方便、安全性高。
【专利附图】
【附图说明】
[0019]为了更清楚地说明本实用新型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。
[0020]图1是现有技术动车组辅助供电系统的结构组成框图；[0021]图2是现有技术动车组应急电源系统的结构组成框图；
[0022]图3是本实用新型应急电源装置一种【具体实施方式】的原理示意框图；
[0023]图4是本实用新型应急电源装置一种【具体实施方式】的结构组成框图；
[0024]图5是本实用新型应急电源装置另一种【具体实施方式】的结构组成框图；
[0025]图6是本实用新型应急电源装置一种【具体实施方式】的电路拓扑结构图；
[0026]图中:1-主电路，2-应急启动开关，3-主电路开关，4-电源变换单元，5-三相隔离变压单元，6-三相不控整流单元，7-直流滤波单元，8-EMC滤波单元，VDl-第一二极管，VD2-第二二极管，9-辅助供电系统，10-牵引变压器，11-牵引变流器，12-辅助变流器，13-充电机，14-蓄电池。
【具体实施方式】
[0027]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，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，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作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。
[0028]如附图3至附图6所示，给出了本实用新型应急电源装置的具体实施例，下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明。
[0029]如附图3所示,一种应急电源装置的具体实施例,包括:主电路I和应急启动开关2，主电路I包括主电路开关3和电源变换单元4。应急启动开关2与主电路开关3之间采用电气隔离结构。电源变换单元4一端连接主电路I的输入端，另一端与主电路开关3的一端相连，主电路开关3的另一端连接主电路I的输出端。主电路I的输出端还与一外部的直流输入电源相连，主电路I的输入端与输出端之间米用电气隔离结构。应急启动开关2用于连锁控制应急电源装置进行常规模式/应急启动模式的切换，当应急电源装置工作于常规模式时，主电路开关3断开电源变换单元4，主电路I的输出为外部的直流输入电源；当应急电源装置工作于应急启动模式时，主电路开关3接通电源变换单元4，由电源变换单元4提供主电路I的输出。
[0030]如附图6所示，主电路开关3采用接触器KM实现与应急启动开关2之间的连锁控制和电气隔离，当应急启动开关2断开时，应急电源装置进入常规模式，主电路开关3断开，由外部的直流输入电源直接提供主电路I的输出；当应急启动开关2闭合时，应急电源装置进入应急启动模式，主电路开关3闭合，由外部的输入三相交流电源提供主电路I的输出。因此，本实用新型具体实施例描述的应急电源装置在正常工作时无需电气控制，因此结构相对简单、可靠性高。
[0031]外部的输入三相交流电源进一步为三相交流380V电源，外部的直流输入电源为直流Iiov电源，主电路I的输出为直流IlOV电源，额定输出功率为100W。本实用新型具体实施例描述的应急电源装置可在仅有3AC380V输入的情况下，提供DCllOV电源输出，同时实现输入输出间隔离，因此使用较为安全。应急电源装置可通过外部的应急启动开关2进行模式切换，且外部的应急启动开关2与主电路I的主电路开关3之间亦相互隔离。
[0032]如附图4所示，电源变换单元4进一步包括依次相连的三相隔离变压单元5、三相不控整流单元6和直流滤波单元7，外部的输入三相交流电源经过三相隔离变压单元5进行隔离变压处理，经过三相不控整流单元6进行整流处理成直流电源，再由直流滤波单元7进行直流滤波处理后与主电路开关3相连。直流滤波单元7采用电容滤波电路。如附图5所示，主电路I还进一步包括EMC滤波单元8，EMC滤波单元8连接在主电路开关3与主电路I的输出端之间，以及外部的直流输入电源与主电路I的输出端之间。应急电源装置采用“三相隔离变压+三相不控整流+直流滤波”的不控型主电路结构形式，由隔离变压、不控整流、直流滤波(包含电容滤波和EMC滤波)等电气环节组成，可通过外部的应急启动开关2进行“应急启动模式/常规模式”的切换。
[0033]如附图4、5、6所示，在主电路开关3与EMC滤波单元8还进一步连接有第一二极管VD1。在外部的直流输入电源与EMC滤波单元8还连接有第二二极管VD2。
[0034]在应急电源装置工作时，可通过外部的应急启动开关2进行常规模式/应急启动模式的切换。外部的应急启动开关2断开，进入常规模式时，将由外部DCllOV电源直接提供输出；当外部无法提供DClIOV电源时，将应急启动开关2闭合，进入应急启动模式，此时若有3AC380V输入，则应急电源装置进行工作，提供DCllOV的输出。主电路开关3通过接触器KM的方式实现与应急启动开关2之间的隔离。应急电源装置设置在轨道交通车辆的辅助供电系统9中。
[0035]本实用新型具体实施例描述的应急电源装置的电气性能参数如下。
[0036]标称输入电压:3AC380V
[0037]输入电压范围:3AC340V?3AC420V
[0038]输入电压频率:50Hz
[0039]标称输出电压:DC110V
[0040]输出电压精度:10%
[0041]额定输出功率:100W
[0042]应急电源装置的整体结构为:采用模块式封装形式，底板采用不锈钢材料、外壳采用铝合金材料，外形尺寸为170_X137_X94.9_，重量4.5kg±0.lkg。装置的内部由三相变压器、整流模块、滤波电容、EMC滤波器、接触器等部件组成，可通过6个M6的螺杆进行固定安装，向外部引出实现控制功能的应急启动开关2，并可以通过应急电源装置外部的应急启动开关2进行应急模式切换。
[0043]应急电源装置的对外电气接口结构如下表I所示。其中，主电路I采用输入与输出之间相互隔离的设计，能够有效确保使用安全。主电路I采用隔离变压+不控整流+直流滤波的不控式电路结构设计，结构简单、安全性高、可靠性高、独立性好。同时，采用外部的应急启动开关2与主电路开关3相互隔离的结构设计，能够使得操作更加方便、安全。
[0044]表I应急电源装置对外电气接口列表
【权利要求】
1.一种应急电源装置，其特征在于，包括:主电路(I)和应急启动开关(2)，所述主电路(I)包括主电路开关(3)和电源变换单元(4)，所述应急启动开关(2)与主电路开关(3)之间采用电气隔离结构；所述电源变换单元(4) 一端连接所述主电路(I)的输入端，另一端与所述主电路开关(3)的一端相连，所述主电路开关(3)的另一端连接主电路(I)的输出端，所述主电路(I)的输出端还与一外部的直流输入电源相连，所述主电路(I)的输入端与输出端之间采用电气隔离结构；所述应急启动开关(2)用于连锁控制所述应急电源装置进行常规模式/应急启动模式的切换，当所述应急电源装置工作于常规模式时，所述主电路开关(3)断开所述电源变换单元(4)，所述主电路(I)的输出为外部的直流输入电源，当所述应急电源装置工作于应急启动模式时，所述主电路开关(3)接通所述电源变换单元(4)，由所述电源变换单元(4 )提供所述主电路(I)的输出。
2.根据权利要求1所述的一种应急电源装置，其特征在于:所述主电路开关(3)采用接触器实现与所述应急启动开关(2)之间的电气隔离，当所述应急启动开关(2)断开时，所述应急电源装置进入常规模式，所述主电路开关(3 )断开，由外部的直流输入电源直接提供所述主电路(I)的输出；当所述应急启动开关(2)闭合时，所述应急电源装置进入应急启动模式，所述主电路开关(3)闭合，由外部的输入三相交流电源提供所述主电路(I)的输出。
3.根据权利要求2所述的一种应急电源装置，其特征在于:所述外部的输入三相交流电源为三相交流380V电源，所述外部的直流输入电源为直流IlOV电源，所述主电路(I)的输出为直流IlOV电源。
4.根据权利要求2或3所述的一种应急电源装置，其特征在于:所述电源变换单元(4)进一步包括依次相连的三相隔离变压单元(5)、三相不控整流单元(6)和直流滤波单元(7)，外部的输入三相交流电源经过所述三相隔离变压单元(5)进行隔离变压处理，经过所述三相不控整流单元(6)进行整流处理成直流电源，再由所述直流滤波单元(7)进行直流滤波处理后与所述主电路开关(3 )相连。
5.根据权利要求4所述的一种应急电源装置，其特征在于:所述直流滤波单元(7)采用电容滤波电路。
6.根据权利要求5所述的一种应急电源装置，其特征在于:所述主电路(I)还包括EMC滤波单元(8)，所述EMC滤波单元(8)连接在所述主电路开关(3)与所述主电路(I)的输出端之间，以及所述外部的直流输入电源与所述主电路(I)的输出端之间。
7.根据权利要求6所述的一种应急电源装置，其特征在于:在所述主电路开关(3)与所述EMC滤波单元(8)还连接有第一二极管(VDl)。
8.根据权利要求7所述的一种应急电源装置，其特征在于:在所述外部的直流输入电源与所述EMC滤波单元(8 )还连接有第二二极管(VD2 )。
9.根据权利要求1、2、3、5、6、7、8中任一权利要求所述的一种应急电源装置，其特征在于:所述应急电源装置设置在轨道交通车辆的辅助供电系统(9)中。
【文档编号】H02J9/04GK203747494SQ201420116920
【公开日】2014年7月30日 申请日期:2014年3月14日 优先权日:2014年3月14日
【发明者】周帅, 张小勇, 刘长清, 谢伟, 张庆, 杨奎 申请人:株洲南车时代电气股份有限公司