CN106487090A - 地铁用辅助逆变器控制电源紧急启动装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供一种地铁用辅助逆变器控制电源紧急启动装置和方法。本发明地铁用辅助逆变器控制电源紧急启动装置，该装置应用于列车中，该装置包括：辅助逆变器模块用于将电网输电电压转换为负载可用交流电压，并给充电机模块提供交流输入电压；充电机模块，用于利用交流输入电压控制蓄电池进行充电或者放电；控制电源模块用于给辅助逆变器模块和充电机模块提供直流控制电源；紧急电源电路模块用于当蓄电池亏电或者故障时，对电网输电电压进行转换，并向控制电源模块供电。本发明可以保障列车正常运行，进而解决在蓄电池亏电时列车需要停止，并调度可移动的外部电源设备而造成线路拥堵的问题。

Description

地铁用辅助逆变器控制电源紧急启动装置和方法

技术领域

本发明实施例涉及电力技术，尤其涉及一种地铁用辅助逆变器控制电源紧急启动装置和方法。

背景技术

地铁列车或城轨列车的辅助供电***中的控制电源一般采用蓄电池的供电方式。具体的，列车电网电压通过辅助逆变器和充电机给蓄电池充电，蓄电池为列车提供直流控制电源，即由蓄电池为列车中的辅助逆变器和充电机提供直流控制电源。

辅助供电***的正常运行依赖于蓄电池提供直流控制电源。然而，蓄电池的亏电，经常会发生，在设备检修时，若蓄电池亏电，就需要采用单独电源设备对蓄电池充电，当列车处于线路上运行时，如果蓄电池亏电，则列车停止运行，并需要由维修人员调度来可移动的外部电源设备，该外部电源设备需配置储能设备，通过该可移动的外部电源设备，为辅助逆变器和充电机提供直流控制电源，重新启动蓄电池充电。

然而由于可移动的外部电源设备，一般在站点才能配备，对于处于线路上运行的列车突然发生蓄电池亏电，调度可移动的外部电源设备，需要的时间较长，会造成线路上其余列车的拥堵，给列车运营带来巨大压力。

发明内容

本发明实施例提供一种地铁用辅助逆变器控制电源紧急启动装置和方法，解决在蓄电池亏电时列车需要停止，并调度可移动的外部电源设备而造成线路拥堵的问题。

本发明实施例提供一种地铁用辅助逆变器控制电源紧急启动装置，所述装置应用于列车中，所述装置包括：辅助逆变器模块、充电机模块、控制电源模块和紧急电源电路模块；

所述辅助逆变器模块的一侧与电网输电线连接，另一侧分别与负载和充电机模块连接，用于将电网输电电压转换为负载可用交流电压，并给所述充电机模块提供交流输入电压；

所述充电机模块，用于利用所述交流输入电压控制蓄电池进行充电或者放电；

所述控制电源模块的一侧与所述蓄电池连接，另一侧与所述紧急电源电路模块连接，用于给所述辅助逆变器模块和所述充电机模块提供直流控制电源；

所述紧急电源电路模块的一侧与电网输电线连接，用于当所述蓄电池亏电或者故障时，对电网输电电压进行转换，并向所述控制电源模块供电。

进一步的，所述紧急电源电路模块包括相互串联的紧急电源单元和第一防反二极管，所述紧急电源单元与所述第一防反二极管的正极连接；

所述紧急电源单元，用于将所述电网输电电压转换为控制电源供电电压，并通过所述第一防反二极管将所述控制电源供电电压提供给所述控制电源模块。

进一步的，所述辅助逆变器模块包括辅助逆变器功率单元、交流滤波器单元、三相变压器单元和开关单元；

所述辅助逆变器功率单元，用于控制功率开关管的导通和截止输出脉冲宽度调制信号；

所述交流滤波器单元，用于将所述脉冲宽度调制信号转换为三相交流电压信号；

所述开关单元与负载连接，用于控制是否向所述负载供电；

所述三相变压器单元位于所述交流滤波器单元和所述开关单元之间，用于进行电压隔离。

进一步的，当所述蓄电池未出现亏电且未出现故障时，由所述蓄电池向所述控制电源模块供电。

进一步的，所述装置还包括第二防反二极管，所述第二防反二极管串接于所述蓄电池的正极输出端，所述第二防反二极管的正极与蓄电池连接。

本发明实施例还提供一种地铁用辅助逆变器控制电源紧急启动方法，包括：

判断辅助供电***中的蓄电池是否亏电或者故障；

当辅助供电***中的蓄电池亏电或故障时，控制紧急电源供电电路运行，由所述紧急电源供电电路对电网输电电压进行转换，并向所述辅助供电***提供直流控制电源；

其中，所述辅助供电***包括辅助逆变器和充电机。

进一步的，所述紧急电源供电电路包括紧急电源模块和防反二极管；

所述控制紧急电源供电电路运行，由所述紧急电源供电电路向所述辅助供电***提供直流控制电源，包括：

控制所述紧急电源模块运行，将电网输电电压转换为控制电源供电电压；

将所述控制电源供电电压经过所述防反二极管向所述辅助供电***提供直流控制电源；

其中，所述防反二极管的正极与所述紧急电源模块连接。

进一步的，所述方法还包括：

当辅助供电***中的蓄电池未出现亏电且未出现故障时，由所述充电机控制所述蓄电池向所述辅助供电***提供直流控制电源。

本发明实施例地铁用辅助逆变器控制电源紧急启动装置和方法，当辅助供电***中的蓄电池亏电或故障时，通过控制紧急电源供电电路运行，由所述紧急电源供电电路将电网输电电压进行转换，并向所述辅助供电***提供直流控制电源，以保障辅助供电***可以正常运作，从而即使在列车处于线路运行时发生蓄电池亏电，利用本实施例的方法可以保障列车正常运行，进而解决在蓄电池亏电时列车需要停止，并调度可移动的外部电源设备而造成线路拥堵的问题。

附图说明

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一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明地铁用辅助逆变器控制电源紧急启动装置实施例一的结构示意图；

图2为本发明地铁用辅助逆变器控制电源紧急启动装置实施例二的结构示意图；

图3为本发明地铁用辅助逆变器控制电源紧急启动方法实施例一的流程图。

具体实施方式

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、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，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他实施例，都属于本发明保护的范围。

图1为本发明地铁用辅助逆变器控制电源紧急启动装置实施例一的结构示意图，本实施例的装置可以应用于列车中，如图1所示，本实施例的装置可以包括：辅助逆变器模块11、充电机模块12、控制电源模块13和紧急电源电路模块14，其中，辅助逆变器模块11的一侧与电网输电线连接，另一侧分别与负载和充电机模块连接，用于将电网输电电压转换为负载可用交流电压，并给所述充电机模块12提供交流输入电压，充电机模块12，用于利用所述交流输入电压控制蓄电池15进行充电或者放电，控制电源模块13的一侧与所述蓄电池15连接，另一侧与所述紧急电源电路模块14连接，用于给所述辅助逆变器模块11和所述充电机模块12提供直流控制电源，紧急电源电路模块14的一侧与电网输电线连接，用于当所述蓄电池15亏电或者故障时，对电网输电电压进行转换，并向所述控制电源模块13供电。

具体的，控制电源模块13用于给所述辅助逆变器模块11和所述充电机模块12提供直流控制电源，但其需要有其他电源给其供电，即控制电源模块13需要有其他单元给其供电，其才可给辅助逆变器模块11和充电机模块12提供直流控制电源，正常情况下，由蓄电池15给控制电源模块13供电，但是当蓄电池亏电或者故障时，该控制电源模块13便无法给辅助逆变器模块11和充电机模块12提供直流控制电源，而本发明实施例可以利用紧急电源电路模块14在蓄电池15亏电或者故障时，给该控制电源模块13供电，从而使得控制电源模块13可以正常给辅助逆变器模块11和充电机模块12提供直流控制电源。

本实施例，当蓄电池亏电或者故障时，本发明实施例的地铁用辅助逆变器控制电源紧急启动装置可以通过紧急电源电路模块14给控制电源模块13供电，即给所述辅助逆变器模块11和所述充电机模块12提供直流控制电源，使得该地铁用辅助逆变器控制电源紧急启动装置即使在蓄电池15亏电或者故障时，仍可以保证装置的正常运作，列车中应用该地铁用辅助逆变器控制电源紧急启动装置可以有效避免因列车蓄电池亏电或者故障而造成列车停运的问题。

图2为本发明地铁用辅助逆变器控制电源紧急启动装置实施例二的结构示意图，如图2所示，本实施例的装置在图1所示装置结构的基础上，进一步地，所述紧急电源电路模块14可以包括相互串联的紧急电源单元141和第一防反二极管142，所述紧急电源单元141与第一防反二极管142的正极连接，所述紧急电源单元141，用于将所述电网输电电压转换为控制电源供电电压，并通过所述第一防反二极管142将所述控制电源供电电压提供给所述控制电源模块13。

进一步的，所述辅助逆变器模块11可以包括辅助逆变器功率单元111、交流滤波器单元112、三相变压器单元113和开关单元114，其中，所述辅助逆变器功率单元111，用于控制功率开关管的导通和截止输出脉冲宽度调制信号，所述交流滤波器单元112，用于将所述脉冲宽度调制信号转换为三相交流电压信号，所述开关单元114与负载16连接，用于控制是否向所述负载供电，所述三相变压器单元113位于所述交流滤波器单元112和所述开关单元114之间，用于进行电压隔离。

进一步的，当所述蓄电池15未出现亏电且未出现故障时，由所述蓄电池15向所述控制电源模块13供电。

进一步的，所述装置还可以包括第二防反二极管17，所述第二防反二极管17串接于所述蓄电池的正极输出端，所述第二防反二极管17的正极与蓄电池15连接。

具体的，辅助逆变器功率单元111从电网1接入电源，控制辅助逆变器功率单元111中的功率开关管导通和截止输出脉冲宽度调制(Pulse WidthModulation，简称PWM)信号，该PWM信号通过交流滤波器单元112转换为三相交流电压信号，再经过三相变压器单元113输出合适的三相交流电压信号，该合适的三相交流电压信号经过开关单元114给负载16供电，同时将该合适的三相交流电压信号经过开关单元114提供给充电机模块12，为该充电机模块12提供交流输入电压，充电机模块12的输出连接到蓄电池15，由充电机模块12控制蓄电池15进行充电或者放电。

上述工作过程即为本发明的地铁用辅助逆变器控制电源紧急启动装置的主电路工作过程，下面对地铁用辅助逆变器控制电源紧急启动装置中的控制电源的工作过程进行简要说明，具体的，分两种工作模式，(1)控制电源的正常启动过程，正常情况下，蓄电池15给控制电源模块13供电，即蓄电池15的正极输出经过防反二极管17输出至控制电源模块13，通过控制电源模块13给辅助逆变器模块11和充电机模块12提供直流控制电源；(2)蓄电池15亏电或者故障情况下，紧急启动过程，当蓄电池15亏电或者故障时，紧急电源单元141运行，接入电网电源，将电网电源转换为控制电源供电电压，例如将电网1的1500V高电压转换为110V低电压，将该控制电源供电电压通过防反二极管142提供给控制电源模块13，通过控制电源模块13给辅助逆变器模块11和充电机模块12提供直流控制电源，使得辅助逆变器模块11和充电机模块12在蓄电池亏电或者故障时，仍可以正常运作。例如，当蓄电池15亏电时，由该紧急电源单元141给控制电源模块13供电，使得充电机模块12可以对蓄电池15充电，待蓄电池15可正常运行时，则可以停止该紧急电源单元141工作，由蓄电池15继续为该控制电源模块13供电。

如图3所示，紧急电源单元141的输出与蓄电池15的输出均通过各自的防反二极管(142、17)相连，使得紧急电源单元141和蓄电池15可以同时供电，增加冗余性。

本实施例，将紧急电源单元集成在地铁用辅助逆变器控制电源紧急启动装置内部，在列车蓄电池亏电时，可以很方便地启动紧急电源单元，为辅助逆变器模块和充电机模块提供直流控制电源，相比较传统的采用外部电源设备进行紧急启动，节省了人力物力，避免大面积列车延误的事故。

需要说明的是，本发明的上述实施例并不仅限于用于地铁，其也可以应用于城轨、高铁等等，随着城轨、地铁的快速发展，在列车中应用本发明的地铁用辅助逆变器控制电源紧急启动装置可以有效保证列车的安全运行。

图3为本发明地铁用辅助逆变器控制电源紧急启动方法实施例一的流程图，如图3所示，本实施例的方法可以包括：

步骤101、判断辅助供电***中的蓄电池是否亏电或者故障。

步骤102、当辅助供电***中的蓄电池亏电或故障时，控制紧急电源供电电路运行，由所述紧急电源供电电路对电网输电电压进行转换，并向所述辅助供电***提供直流控制电源。

其中，所述辅助供电***包括辅助逆变器和充电机。

具体的，地铁列车的辅助供电***中的蓄电池亏电或故障时，其无法正常为辅助供电***提供直流控制电源，即无法为辅助逆变器和充电机提供直流控制电源，在该情况下，本发明实施例控制紧急电源供电电路运行，由该紧急电源供电电路将电网输电电压进行转换，并向辅助供电***提供直流控制电源，从而使得辅助供电***可以正常工作，即使得辅助供电***控制蓄电池进行充电或者放电。

进一步的，所述紧急电源供电电路包括紧急电源模块和防反二极管；相应的，所述控制紧急电源供电电路运行，由所述紧急电源供电电路向所述辅助供电***提供直流控制电源，具体可以为：控制所述紧急电源模块运行，将电网输电电压转换为控制电源供电电压；将所述控制电源供电电压经过所述防反二极管向所述辅助供电***提供直流控制电源，其中所述防反二极管的正极与所述紧急电源模块连接。

进一步的，所述方法还可以包括：当辅助供电***中的蓄电池未出现亏电且未出现故障时，由所述充电机控制所述蓄电池向所述辅助供电***提供直流控制电源。

本实施例，当辅助供电***中的蓄电池亏电或故障时，通过控制紧急电源供电电路运行，由所述紧急电源供电电路将电网输电电压进行转换，并向所述辅助供电***提供直流控制电源，以保障辅助供电***可以正常运作，从而即使在列车处于线路运行时发生蓄电池亏电，利用本实施例的方法可以保障列车正常运行，进而解决在蓄电池亏电时列车需要停止，并调度可移动的外部电源设备而造成线路拥堵的问题。

本领域普通技术人员可以理解：实现上述各方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成。前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中。该程序在执行时，执行包括上述各方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

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 (8)

1.一种地铁用辅助逆变器控制电源紧急启动装置，其特征在于，所述装置应用于列车中，所述装置包括：辅助逆变器模块、充电机模块、控制电源模块和紧急电源电路模块；

所述辅助逆变器模块的一侧与电网输电线连接，另一侧分别与负载和充电机模块连接，用于将电网输电电压转换为负载可用交流电压，并给所述充电机模块提供交流输入电压；

所述充电机模块，用于利用所述交流输入电压控制蓄电池进行充电或者放电；

所述控制电源模块的一侧与所述蓄电池连接，另一侧与所述紧急电源电路模块连接，用于给所述辅助逆变器模块和所述充电机模块提供直流控制电源；

所述紧急电源电路模块的一侧与电网输电线连接，用于当所述蓄电池亏电或者故障时，对电网输电电压进行转换，并向所述控制电源模块供电。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述紧急电源电路模块包括相互串联的紧急电源单元和第一防反二极管，所述紧急电源单元与所述第一防反二极管的正极连接；

所述紧急电源单元，用于将所述电网输电电压转换为控制电源供电电压，并通过所述第一防反二极管将所述控制电源供电电压提供给所述控制电源模块。

3.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述辅助逆变器模块包括辅助逆变器功率单元、交流滤波器单元、三相变压器单元和开关单元；

所述辅助逆变器功率单元，用于控制功率开关管的导通和截止输出脉冲宽度调制信号；

所述交流滤波器单元，用于将所述脉冲宽度调制信号转换为三相交流电压信号；

所述开关单元与负载连接，用于控制是否向所述负载供电；

所述三相变压器单元位于所述交流滤波器单元和所述开关单元之间，用于进行电压隔离。

4.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，当所述蓄电池未出现亏电且未出现故障时，由所述蓄电池向所述控制电源模块供电。

5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述装置还包括第二防反二极管，所述第二防反二极管串接于所述蓄电池的正极输出端，所述第二防反二极管的正极与蓄电池连接。

6.一种地铁用辅助逆变器控制电源紧急启动方法，其特征在于，包括：

判断辅助供电***中的蓄电池是否亏电或者故障；

当辅助供电***中的蓄电池亏电或故障时，控制紧急电源供电电路运行，由所述紧急电源供电电路对电网输电电压进行转换，并向所述辅助供电***提供直流控制电源；

其中，所述辅助供电***包括辅助逆变器和充电机。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述紧急电源供电电路包括紧急电源模块和防反二极管；

所述控制紧急电源供电电路运行，由所述紧急电源供电电路向所述辅助供电***提供直流控制电源，包括：

控制所述紧急电源模块运行，将电网输电电压转换为控制电源供电电压；

将所述控制电源供电电压经过所述防反二极管向所述辅助供电***提供直流控制电源；

其中，所述防反二极管的正极与所述紧急电源模块连接。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

当辅助供电***中的蓄电池未出现亏电且未出现故障时，由所述充电机控制所述蓄电池向所述辅助供电***提供直流控制电源。