CN103856075A - 基于列车辅助电气***的转换模块及列车辅助电气*** - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于列车辅助电气***的转换模块及列车辅助电气***。转换模块设置在列车辅助电气***中，转换模块包括：输入单元、交流转直流转换单元和输出单元，其中：输入单元，用于输入列车辅助电气***提供的交流电信号；交流转直流转换单元，用于将交流电信号转换为直流电信号，并将直流电信号输入至输出单元；输出单元，用于将直流电信号输出至列车辅助电气***中的至少一个功能模块，以为其提供工作电源。本发明提供的基于列车辅助电气***的转换模块及列车辅助电气***，将列车辅助电气***本身的辅助电源提供的交流电信号转换为直流电信号，并输出至功能模块作为其工作电源，降低了引线传输电信号的干扰，提高了电信号的稳定性。

Description

基于列车辅助电气***的转换模块及列车辅助电气***

技术领域

本发明涉及列车辅助***，尤其涉及一种基于列车辅助电气***的转换模块及列车辅助电气***。

背景技术

列车辅助电气***主要由辅助电源、充电机、辅助负载和相应的控制电路等组成。其中，控制电路包括各种指令信号、电压电流保护信号、状态反馈信号等，这些信号为电信号或者光信号，当信号格式不一致时，就需要将信号进行转化变成相同的格式进行传输，否则，各部分之间无法通讯。例如辅助控制单元(Auxiliary Control Unit，简称ACU)发出的指令为电信号，而驱动模块接收的信号为光信号，这就需要一种信号转换模块进行协调处理，保证正常通讯，但信号转换模块和驱动模块均需要直流电源作为工作电源才能正常工作，而列车辅助电气***本身只能提供高频交流脉冲电源。

现有技术中，为了保证信号转换模块和驱动模块能正常工作，通常是由列车辅助电气***外部提供直流电源作为信号转换模块和驱动模块的工作电源。

但是，现有技术中存在如下缺陷：由外部提供的直流电源的引线较长，导致引线中传输的电信号容易受到干扰，不稳定。

发明内容

本发明提供一种基于列车辅助电气***的转换模块及列车辅助电气***，用以解决现有技术中存在的由外部提供的直流电源的引线中传输的电信号不稳定的问题。

一方面，本发明提供了一种基于列车辅助电气***的转换模块，所述转换模块设置在所述列车辅助电气***中，所述转换模块包括：输入单元、交流转直流转换单元和输出单元，其中：

所述输入单元，用于输入所述列车辅助电气***中的辅助电源提供的交流电信号；

所述交流转直流转换单元，用于将所述输入单元输入的所述交流电信号转换为第一直流电信号，并将所述第一直流电信号输入至所述输出单元；

所述输出单元，用于将所述第一直流电信号输出至所述列车辅助电气***中的至少一个功能模块，以为所述至少一个功能模块提供工作电源。

另一方面，本发明提供了一种列车辅助电气***，包括如上所述的基于列车辅助电气***的转换模块，还包括至少一个功能模块；

所述功能模块，用于接收所述转换模块输出的第一直流电信号并作为工作电源。

本发明提供的基于列车辅助电气***的转换模块及列车辅助电气***，将列车辅助电气***本身的辅助电源提供的交流电信号转换为直流电信号，并输出至功能模块作为其工作电源，降低了引线传输电信号的干扰，提高了电信号的稳定性。

附图说明

图1为本发明提供的基于列车辅助电气***的转换模块一个实施例的结构示意图；

图2为本发明提供的基于列车辅助电气***的转换模块又一个实施例的结构示意图；

图3为图2所示实施例的基于列车辅助电气***的转换模块一种实现方法的电路图；

图4为本发明提供的基于列车辅助电气***的转换模块又一个实施例的结构示意图；

图5为图4所示实施例中的第一直流转直流转换单元一种实现方法的电路图；

图6为本发明提供的基于列车辅助电气***的转换模块又一个实施例的结构示意图；

图7为图6所示实施例中的第二直流转直流转换单元一种实现方法的电路图；

图8为本发明提供的基于列车辅助电气***的转换模块又一个实施例的结构示意图；

图9为图8所示实施例中的光电转换单元一种实现方法的电路图；

图10为本发明提供的基于列车辅助电气***的转换模块又一个实施例的结构示意图；

图11为图10所示实施例中的电光转换单元一种实现方法的电路图。

具体实施方式

下面通过具体的实施例及附图，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

图1为本发明提供的基于列车辅助电气***的转换模块一个实施例的结构示意图。该转换模块设置在列车辅助电气***中，如图1所示，该转换模块可以包括：输入单元11、交流转直流转换单元12和输出单元13，其中：

输入单元11，用于输入列车辅助电气***中的辅助电源提供的交流电信号；

交流转直流转换单元12，用于将输入单元11输入的交流电信号转换为第一直流电信号，并将第一直流电信号输入至输出单元13；

输出单元13，用于将交流转直流转换单元12输出的第一直流电信号输出至列车辅助电气***中的至少一个功能模块，以为至少一个功能模块提供工作电源。

具体的，列车辅助电气***主要由辅助电源、充电机、辅助负载和相应的控制电路等组成，其中***本身的辅助电源可以提供高频交流电信号，***中的部分功能模块(例如驱动模块，信号转换模块等)需要直流电信号作为工作电源才能正常工作，因此，本发明提供的基于列车辅助电气***的转换模块，可以将列车辅助电气***本身的辅助电源提供的高频交流电信号转换为上述功能模块所需的直流电信号，保证上述功能模块正常工作。

具体的，交流转直流转换单元12可以将输入单元11输入的交流电信号，该交流电信号通常为24V交流电，转换为24V、15V或5V的直流电信号，输出单元13可以将上述直流电信号输出给列车辅助电气***中的至少一个功能模块，该功能模块可以是列车辅助电气***中的任何一个以直流电信号作为工作电源的功能模块，例如：信号转换模块，驱动模块等。

本实施例提供的基于列车辅助电气***的转换模块，通过交流转直流转换单元12，将输入单元11输入的列车辅助电气***本身的辅助电源提供的交流电信号转换为直流电信号，并通过输出单元13将该直流电信号输出至功能模块作为其工作电源，降低了引线传输电信号的干扰，提高了电信号的稳定性。

图2为本发明提供的基于列车辅助电气***的转换模块又一个实施例的结构示意图。如图2所示，本实施例基于图1所示的实施例，提供了交流转直流转换单元12的一种可行的结构，可以包括：整流电路21、第一瞬态电压抑制器22和第一滤波电路23，其中：

整流电路21，用于对输入单元11输入的交流电信号进行交流转直流转换；

第一瞬态电压抑制器22，用于将整流电路21输出的电信号的电压保持在设定范围；

第一滤波电路23，用于对第一瞬态电压抑制器22输出的电信号进行滤波处理，得到第一直流电信号。

图3为图2所示实施例的基于列车辅助电气***的转换模块一种实现方法的电路图。如图3所示，列车辅助电气***本身的辅助电源提供的±24V高频(35kHz)交流电信号通过四个整流二极管D1、D2、D3和D4组成的整流电路21进行整流，得到24V直流电信号，再在整流电路21的输出端并联一个26V的双向第一瞬态电压抑制器D8，保证输出的直流电压保持在24V左右，目的是防止列车辅助电气***本身的辅助电源提供的±24V(35kHz)高频交流电信号突变时，保护转换模块的其他部分不受破坏，再通过五个电解电容C1、C2、C3、C4和C5，五个低电感耦合电容C9、C10、C11、C12和C13，以及扼流圈L1组成的第一滤波电路23进行滤波处理，确保输出的提供给功能模块(例如驱动模块)的24V直流电信号是稳定低纹波的，保证功能模块安全可靠地工作。同时，为了便于调试时直观判断经第一滤波电路23滤波处理后输出的24V直流电信号正确与否，可以在24V直流电信号的输出端串联一个分压电阻R12和一个发光二极管LED1，LED1灯亮24V直流电信号正常，否则不正常。

本实施例提供的基于列车辅助电气***的转换模块，通过交流转直流转换单元12中的整流电路21，将输入单元11输入的列车辅助电气***本身的辅助电源提供的交流电信号转换为直流电信号，再通过交流转直流转换单元12中的第一瞬态电压抑制器22，以及第一滤波电路23的滤波处理，得到稳定低纹波的直流电信号，并通过输出单元13将该直流电信号输出至功能模块作为其工作电源，降低了引线传输电信号的干扰，提高了电信号的稳定性。

图4为本发明提供的基于列车辅助电气***的转换模块又一个实施例的结构示意图。如图4所示，本实施例基于图1或图2所示的实施例，图1或图2所示实施例的基于列车辅助电气***的转换模块还可以包括：第一直流转直流转换单元41；

第一直流转直流转换单元41，用于对交流转直流转换单元12输出的第一直流电信号进行降压处理，得到第二直流电信号，并将第二直流电信号输入至输出单元13；

相应的，输出单元13，还用于将第一直流转直流转换单元41输出的第二直流电信号输出至列车辅助电气***中的至少一个功能模块，以为至少一个功能模块提供工作电源。

进一步的，第一直流转直流转换单元41可以包括：隔离电源模块42、第二滤波电路43和第二瞬态电压抑制器44，其中：

隔离电源模块42，用于对交流转直流转换单元12输出的第一直流电信号进行隔离以及降压处理；

第二滤波电路43，用于对隔离电源模块42输出的电信号进行滤波处理；

第二瞬态电压抑制器44，用于将所述第二滤波电路43输出的电信号的电压保持在设定范围，得到第二直流电信号。

进一步的，交流转直流转换单元12输出的第一直流电信号的正极和隔离电源模块42的输入端之间串联快速恢复二极管45，以防止第一直流电信号的正负极接反。

图5为图4所示实施例中的第一直流转直流转换单元一种实现方法的电路图。如图5所示，24V直流电信号的正极和隔离电源模块U5的输入端之间串联一个快速恢复二极管D5，以防止24V直流电信号的正负极接反，烧坏隔离电源模块U5；U5的输入端之间还可以并联一个低电感耦合电容C14，滤去高频纹波，同时并联一个26V的双向瞬态电压抑制器D10，使隔离电源模块U5的输入电压限定在24V左右，保护隔离电源模块U5；隔离电源模块U5用于对24V直流电信号进行隔离以及降压，得到隔离的15V直流电信号，再在隔离电源模块U5的输出端并联一个电解电容C6和一个低电感耦合电容C15组成第二滤波电路43用于滤波，再在第二滤波电路43的输出端并联一个16V的双向第二瞬态电压抑制器D11，保证输出的提供给功能模块(例如信号转换模块)的直流电压保持在15V左右。同时，为了便于调试时直观判断输出的15V直流电信号正确与否，可以在15V直流电信号的输出端串联一个分压电阻R14和一个发光二极管LED2，LED2灯亮表示15V直流电信号正常，否则不正常。

本实施例提供的基于列车辅助电气***的转换模块，通过交流转直流转换单元12，将输入单元11输入的列车辅助电气***本身的辅助电源提供的交流电信号转换为直流电信号，再通过第一直流转直流转换单元41将直流电信号降压为另一路直流电信号，并通过输出单元13将两路直流电信号输出至功能模块作为其工作电源，降低了引线传输电信号的干扰，提高了电信号的稳定性。

图6为本发明提供的基于列车辅助电气***的转换模块又一个实施例的结构示意图。如图6所示，本实施例基于图4所示的实施例，图4所示实施例的基于列车辅助电气***的转换模块还可以包括：第二直流转直流转换单元61；

第二直流转直流转换单元61，用于对第一直流转直流转换单元41输出的第二直流电信号进行降压处理，得到第三直流电信号，并将第三直流电信号输入至输出单元13；

相应的，输出单元13，还用于将第二直流转直流转换单元61输出的第三直流电信号输出至列车辅助电气***中的至少一个功能模块，以为至少一个功能模块提供工作电源。

进一步的，第二直流转直流转换单元61可以包括：与第一直流转直流转换单元41输出的第二直流电信号的正极连接的三端稳压器62，分别与第一直流转直流转换单元41输出的第二直流电信号的负极和三端稳压器62的调整端连接的至少一个第一电阻63，分别与三端稳压器62的输出端和三端稳压器62的调整端连接的至少一个第二电阻64。

三端稳压器62用于，通过至少一个第一电阻63和至少一个第二电阻64的阻值变化改变三端稳压器62输出的第三直流电信号的电压。

图7为图6所示实施例中的第二直流转直流转换单元一种实现方法的电路图。如图7所示，15V直流电信号的正极和三端稳压器U1的输入端通过限流电阻R1相连，三端稳压器U1的输入端和调整端之间还可以并联一个电解电容C7和一个电感耦合电容C16组成滤波电路进行滤波；15V直流电信号的负极串联两个第一电阻R3、R4后和三端稳压器U1的调整端相连，三端稳压器U1的输出端和调整端间并联一个第二电阻R2，通过调整电阻R2、R3、R4的阻值可以改变三端稳压器U1的输出电压，选择合适的阻值，使三端稳压器U1输出5V直流电信号，在5V直流电信号的输出端还可以并联一个电解电容C8进行稳压，保证输出稳定的高品质5V直流电信号，提供给功能模块(例如信号转换模块)作为工作电源。同时，为了便于调试时直观判断输出的5V直流电信号正确与否，可以在5V直流电信号的输出端串联一个分压电阻R13和一个发光二极管LED3，LED3灯亮表示5V直流电信号正常，否则不正常。

本实施例提供的基于列车辅助电气***的转换模块，通过交流转直流转换单元12，将输入单元11输入的列车辅助电气***本身的辅助电源提供的交流电信号转换为直流电信号，再通过第一直流转直流转换单元41将直流电信号降压为另一路直流电信号，通过第二直流转直流转换单元61将降压后的直流电信号再次降压为另一路直流电信号，并通过输出单元13将多路直流电信号输出至功能模块作为其工作电源，降低了引线传输电信号的干扰，提高了电信号的稳定性。

图8为本发明提供的基于列车辅助电气***的转换模块又一个实施例的结构示意图。如图8所示，本实施例基于图6所示的实施例，图6所示实施例的基于列车辅助电气***的转换模块还可以包括：将光信号转换为电信号的光电转换单元81；

光电转换单元81通过光接收器82接收光信号，通过电输出单元83输出电信号；

光电转换单元81，用于接收输出单元13输出的第二直流电信号和第三直流电信号，并作为工作电源。

图9为图8所示实施例中的光电转换单元一种实现方法的电路图。如图9所示，光电转换单元81可以由光接收器U3，电阻R9、R10和R11，二极管D6，低电感耦合电容C18、C19和C20，集成电路U4A和U4B，以及输出端子1、2、3和4组成。其中电阻R9为上拉电阻，RE15V、RE5V和RE0V分别为15V直流电信号的正极、5V直流电信号的正极和两路直流电信号的负极的输入端口，电阻R10和R11为限流电阻，防止电路中电流过大。光接收器U3接收功能模块输入的光信号(例如驱动模块输入的状态反馈信号)，并通过一系列的电路使得输出端子1和2之间产生波形相反的电信号，实现光信号到电信号的转换。电信号可以输入至功能模块(例如辅助控制单元ACU)，实现不同信号格式(光信号或电信号)的功能模块间的信号传输。为了满足功能模块(例如辅助控制单元ACU)对输入的电信号电平高低的要求，可以在光电转换单元的输出端设置四个端子1、2、3和4，根据实际需要设置四个端子1、2、3和4之间的连接方式来实现不同的电平。

本实施例提供的基于列车辅助电气***的转换模块，通过交流转直流转换单元12，将输入单元11输入的列车辅助电气***本身的辅助电源提供的交流电信号转换为直流电信号，再通过第一直流转直流转换单元41将直流电信号降压为另一路直流电信号，通过第二直流转直流转换单元61将降压后的直流电信号再次降压为另一路直流电信号，并通过输出单元13将多路直流电信号输出至光电转换单元81作为其工作电源，降低了引线传输电信号的干扰，提高了电信号的稳定性。

图10为本发明提供的基于列车辅助电气***的转换模块又一个实施例的结构示意图。如图10所示，本实施例基于上述各实施例，上述各实施例的基于列车辅助电气***的转换模块还可以包括：将电信号转换为光信号的电光转换单元91；

电光转换单元91通过电输入单元92输入电信号，通过光发送器93输出光信号。

图11为图10所示实施例中的电光转换单元一种实现方法的电路图。如图11所示，电光转换单元91可以由电阻R5、R6、R7和R8，低电感耦合电容C17，齐纳二极管D12和D13，二极管D7，以及光发送器U2组成。其中电阻R5和R8为保护电阻，防止电路短路时对电路中各器件产生影响，电阻R6和R7为限流电阻，防止电路中电流过大，低电感耦合电容C17用于滤波，齐纳二极管D12和D13用于稳压，二极管D7保证了输入差分电信号的单向导通。功能模块输入的电信号(例如辅助控制单元ACU输入的指令信号)通过一系列的电路使得输出端光发送器U2输出光信号，实现电信号到光信号的转换。光信号可以输入至功能模块(例如驱动模块)作为工作电源，实现不同信号格式(光信号或电信号)的功能模块间的信号传输。

本实施例提供的基于列车辅助电气***的转换模块，通过交流转直流转换单元12将输入单元11输入的列车辅助电气***本身的辅助电源提供的交流电信号转换为直流电信号，并通过输出单元13将直流电信号输出至功能模块作为其工作电源，降低了引线传输电信号的干扰，提高了电信号的稳定性。

需要说明的是，上述图8所示实施例中的光接收器82和图10所示实施例中的光发送器93可以采用新型的光接收器和光发送器，使得光电转换单元81和电光转换单元91在超低温或超高温(-40℃到+85℃)环境下，仍能低功耗高可靠的运行，保证信号传输的正确性。

需要说明的是，上述各实施例的基于列车辅助电气***的转换模块的各输入端和输出端可以通过连接器的引脚和各功能模块相连。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种基于列车辅助电气***的转换模块，其特征在于，所述转换模块设置在所述列车辅助电气***中，所述转换模块包括：输入单元、交流转直流转换单元和输出单元，其中：

所述输入单元，用于输入所述列车辅助电气***中的辅助电源提供的交流电信号；

所述交流转直流转换单元，用于将所述输入单元输入的所述交流电信号转换为第一直流电信号，并将所述第一直流电信号输入至所述输出单元；

所述输出单元，用于将所述第一直流电信号输出至所述列车辅助电气***中的至少一个功能模块，以为所述至少一个功能模块提供工作电源。

2.根据权利要求1所述的基于列车辅助电气***的转换模块，其特征在于，所述交流转直流转换单元包括：整流电路、第一瞬态电压抑制器和第一滤波电路，其中：

所述整流电路，用于对所述输入单元输入的所述交流电信号进行交流转直流转换；

所述第一瞬态电压抑制器，用于将所述整流电路输出的电信号的电压保持在设定范围；

所述第一滤波电路，用于对所述第一瞬态电压抑制器输出的电信号进行滤波处理，得到所述第一直流电信号。

3.根据权利要求1或2所述的基于列车辅助电气***的转换模块，其特征在于，所述转换模块还包括：第一直流转直流转换单元；

所述第一直流转直流转换单元，用于对所述交流转直流转换单元输出的所述第一直流电信号进行降压处理，得到第二直流电信号，并将所述第二直流电信号输入至所述输出单元；

所述输出单元，还用于将所述第二直流电信号输出至所述列车辅助电气***中的至少一个功能模块，以为所述至少一个功能模块提供工作电源。

4.根据权利要求3所述的基于列车辅助电气***的转换模块，其特征在于，所述第一直流转直流转换单元包括：隔离电源模块、第二滤波电路和第二瞬态电压抑制器，其中：所述隔离电源模块，用于对所述交流转直流转换单元输出的所述第一直流电信号进行隔离以及降压处理；

所述第二滤波电路，用于对所述隔离电源模块输出的电信号进行滤波处理；

所述第二瞬态电压抑制器，用于将所述第二滤波电路输出的电信号的电压保持在设定范围，得到所述第二直流电信号。

5.根据权利要求4所述的基于列车辅助电气***的转换模块，其特征在于，所述交流转直流转换单元输出的所述第一直流电信号的正极和所述隔离电源模块的输入端之间串联快速恢复二极管，以防止所述第一直流电信号的正负极接反。

6.根据权利要求4或5所述的基于列车辅助电气***的转换模块，其特征在于，所述转换模块还包括：第二直流转直流转换单元；

所述第二直流转直流转换单元，用于对所述第一直流转直流转换单元输出的第二直流电信号进行降压处理，得到第三直流电信号，并将所述第三直流电信号输入至所述输出单元；

所述输出单元，还用于将所述第三直流电信号输出至所述列车辅助电气***中的至少一个功能模块，以为所述至少一个功能模块提供工作电源。

7.根据权利要求6所述的基于列车辅助电气***的转换模块，其特征在于，所述第二直流转直流转换单元包括：与所述第一直流转直流转换单元输出的所述第二直流电信号的正极连接的三端稳压器，分别与所述第一直流转直流转换单元输出的第二直流电信号的负极和所述三端稳压器的调整端连接的至少一个第一电阻，分别与所述三端稳压器的输出端和所述三端稳压器的调整端连接的至少一个第二电阻；

所述三端稳压器用于，通过所述至少一个第一电阻和所述至少一个第二电阻的阻值变化改变所述三端稳压器输出的所述第三直流电信号的电压。

8.根据权利要求7所述的基于列车辅助电气***的转换模块，其特征在于，所述转换模块还包括：将光信号转换为电信号的光电转换单元；

所述光电转换单元通过光接收器接收所述光信号，通过电输出单元输出所述电信号；

所述光电转换单元，用于接收所述输出单元输出的所述第二直流电信号和所述第三直流电信号，并作为工作电源。

9.根据权利要求1-2、4-5或7-8任一项所述的基于列车辅助电气***的转换模块，其特征在于，所述转换模块还包括：将电信号转换为光信号的电光转换单元；

所述电光转换单元通过电输入单元输入所述电信号，通过光发送器输出所述光信号。

10.一种列车辅助电气***，其特征在于，包括如权利要求1-9任一项所述的基于列车辅助电气***的转换模块，还包括至少一个功能模块；

所述功能模块，用于接收所述转换模块输出的第一直流电信号并作为工作电源。

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