CN109552047A - 一种用于地铁列车的辅助电源*** - Google Patents

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刘清
饶沛南
黄芳军
曾明高
易滔
颜旭
袁芳
邓琦
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Abstract

本发明公开了一种用于地铁列车的辅助电源***，该辅助电源***包括：第一直流母线，其连接地铁列车的第一类负载；第二直流母线，其连接地铁列车的所有空调设备；交流母线，其连接地铁列车的所有交流负载；充电机，其与第一直流母线连接，向第一类负载和蓄电池提供第一直流电压；至少两台辅助变流器，其中每台辅助变流器通过辅助母线与所述充电机连接，并与第二直流母线和交流母线连接，将来自电网的网压转换为第二直流电压仅给空调设备供电，并将第二直流电压转换为交流电压给所有交流负载供电。该辅助电源***节省了空调设备内部的整流装置，提高了空调设备效率，且简化了辅助变流内部***中原交流供电电路。

Description

一种用于地铁列车的辅助电源***
技术领域
本发明涉及地铁交通领域，尤其涉及一种新型地铁列车的辅助电源***。
背景技术
随着城镇化水平的不断提高、交通***的不断发展，地铁车辆已逐渐成为大中型城市的主要交通工具之一，地铁车辆的辅助电源***作为地铁车辆的核心组成部分，是车辆不可或缺的重要***部件。
传统的辅助电源***采用AC380V母线为空调设备供电，而空调设备则需要将AC380V整流成直流电源后再进行电能变换，且所需要的供电负载也占据整体负载的最大比例，导致辅助电源***供电效率较低，内部电路结构复杂。
综上，为了解决上述问题，亟需提供一种新型的地铁列车的辅助电源***，以解决上述问题，提高地铁列车辅助电源***的工作效率。
发明内容
本发明所要解决的技术问题之一是需要提供一种提高工作效率、简化电路结构的新型的地铁列车的辅助电源***。
为了解决上述技术问题，本申请的实施例首先提供了一种用于地铁列车的辅助电源***，该辅助电源***包括：第一直流母线，其连接所述地铁列车的第一类负载；第二直流母线，其连接所述地铁列车的所有空调设备；交流母线，其连接所述地铁列车的所有交流负载；充电机，其与所述第一直流母线连接，向第一类负载和蓄电池提供第一直流电压；至少两台辅助变流器，其中每台辅助变流器通过辅助母线与所述充电机连接，并与所述第二直流母线和交流母线连接，将来自电网的网压转换为第二直流电压仅给空调设备供电，并将所述第二直流电压转换为交流电压给所有交流负载供电。
优选地，所述辅助变流器包括DC/DC电路和DC/AC电路这两级变换电路，其中，DC/DC电路，其将网压变换为第二直流电压；DC/AC电路，其与DC/DC电路连接，将所述第二直流电压变换为交流电压。
优选地，所述辅助变流器还包括：防反二极管，其设置在DC/DC电路的输出端和接入第二直流电压的第二直流母线之间；以及设置在第二直流母线的正负母线与DC/AC电路输入端之间的二极管。
优选地，所述辅助变流器还包括：电容，其设置在DC/DC电路的输出端的正负端之间，且与所述防反二极管的正极连接。
优选地，所述充电机和所述至少两台辅助变流器分别安装在地铁列车的不同车厢或同一车厢处。
优选地，所述第一直流母线为DC110V母线；所述第二直流母线为DC700V母线；所述交流母线为AC380V母线。
与现有技术相比，上述方案中的一个或多个实施例可以具有如下优点或有益效果：
本申请实施例的地铁列车的辅助电源***中具备第一直流母线、交流母线和第二交流母线，第二交流母线专门为空调设备供电，该辅助电源***具备如下技术效果：
1、节省了空调设备内部的整流装置，提高了空调设备效率；
2、用第二直流母线代替交流0线给辅助电源***中占最大比例的空调负载供电，则使辅助变流内部***中交流负载供电电路大大简化，辅助变流器的重量和效率大大提高；
3、由于上述第1、2点的效果，地铁列车的辅助电源***的效率也大大提高。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明的技术方案而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构和/或流程来实现和获得。
附图说明
附图用来提供对本申请的技术方案或现有技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分。其中，表达本申请实施例的附图与本申请的实施例一起用于解释本申请的技术方案，但并不构成对本申请技术方案的限制。
图1为本申请实施例的地铁列车的辅助电源***的结构示意图。
图2为本申请实施例的地铁列车的辅助电源***的电路示意图。
图3为本申请实施例的辅助变流器的电路示意图。
具体实施方式
以下将结合附图及实施例来详细说明本发明的实施方式，借此对本发明如何应用技术手段来解决技术问题，并达成相应技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。本申请实施例以及实施例中的各个特征，在不相冲突前提下可以相互结合，所形成的技术方案均在本发明的保护范围之内。
图1为本申请实施例的地铁列车的辅助电源***的结构示意图，下面参考图1来说明本实施例的用于地铁列车的辅助电源***的各个组成和功能。
如图1所示，该辅助电源***包括：第一直流母线D、第二直流母线B、交流母线C、充电机110、至少两台辅助变流器，图示中的第一辅助变流器120和第二辅助变流器130。
第一直流母线D，其连接地铁列车的第一类负载，这一类负载主要是除了空调设备以外的需要驱动电压的电气设备，例如照明设备等。第二直流母线B，其连接地铁列车的所有空调设备。交流母线C，其连接地铁列车的所有交流负载，例如牵引风机设备等。充电机110，其与第一直流母线D连接，向第一类负载和蓄电池提供第一直流电压，例如DC110V。至少两台辅助变流器，其中每台辅助变流器通过辅助母线A与充电机110连接，并与第二直流母线B和交流母线C连接，将来自电网的网压转换为第二直流电压(例如DC700V)仅给空调设备供电，并将第二直流电压转换为交流电压(例如AC380V)给所有交流负载供电。
下面以一个具体应用示例来说明本发明涉及的地铁列车的辅助电源***。该***中的充电机和至少两台辅助变流器可以分别安装在地铁列车的不同车厢或同一车厢处。如图2所示，充电机(LVPS)110设置在A车、其他两台辅助变流器分别设置在B车和C车中，本例为了方便说明，考虑了两台辅助变流器的设置，然而，容易理解，设置三台及以上都是可以的。如此设置的目的是为了实现高冗余度设计，在其中一台出现故障时，其他台设备仍能保证供电需求。
在本例中，第一直流母线为DC110V母线，第二直流母线为DC700V母线，交流母线为AC380V母线。其中DC700V母线只给空调负载供电，AC380V母线给AC380V负载供电，DC110V母线给DC110V负载供电。
A、B、C车的输入端采用辅助母线贯通，A车含一台LVPS(充电机)提供DC110V给DC110V负载和蓄电池供电，AISB中设置前端操作刀闸开关和保护熔断器，对充电机输入端进行短路保护，B车含一台辅助变流器，其提供DC700V和AC380V，高压柜中包含前端操作刀闸开关和保护熔断器，对辅助高压母线进行保护，C车亦含一台辅助变流器提供DC700V和AC380V。其中B、C车的辅助变流器输出的DC700V并联供电，实现高冗余度设计。
为了能够实现满足每路母线功率需求的电压输出，即网压DC1500V输入，DC700V和AC380V输出，本实施例还对辅助变流器进行了设计。
原理如图3所示，辅助变流器包括DC/DC电路和DC/AC电路这两级变换电路，其中，DC/DC电路，其将网压变换为第二直流电压，在一个示例中，DC/DC电路将网压DC1500V变换为稳定的DC700V电源；DC/AC电路，其与DC/DC电路连接，将第二直流电压变换为交流电压，在一个示例中，DC/AC电路将DC700V变换为AC380V电源。
为满足DC700V母线(第二直流母线的一个示例)稳定，优选在前端设置防反二极管，即在DC/DC电路的输出端和接入第二直流电压的第二直流母线之间设置防反二极管VD1。另外，考虑到DC/AC电路作为DC700V母线的负载，进一步在DC700V母线的正负母线和DC/AC电路的输入端之间设置二极管VD2和VD3，防止DC/AC电路高频纹波引入DC700V母线中。
另外，如图3所示，该辅助变流器还包括：电容C1，其设置在DC/DC电路的输出端的正负端之间，且与防反二极管VD1的正极连接。其中设置电容C1可以确保输出DC700V电压的稳定。
综上所述，本实施例提出的新型辅助电源***引入DC700V母线，简化了空调内部电路，提高了空调自身效率。通过将空调负载引入到DC700V母线上，大大降低了AC380V母线的***负担，辅助变流器可以据此实现优化设计，降低辅助变流器重量、提高辅助变流器效率，进一步提高辅助电源***效率。而且，上述的辅助变流器采用DC/AC变换电路作为DC700V母线供电方式，有效二极管隔离方式，有效的解决了DC700V母线中高频分量的引入问题。
以上所述，仅为本发明的具体实施案例，本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术的技术人员在本发明所述的技术规范内，对本发明的修改或替换，都应在本发明的保护范围之内。
虽然本发明所揭露的实施方式如上，但所述的内容只是为了便于理解本发明而采用的实施方式，并非用以限定本发明。任何本发明所属技术领域内的技术人员，在不脱离本发明所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式上及细节上作任何的修改与变化，但本发明的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。

Claims (6)

1.一种用于地铁列车的辅助电源***，其特征在于，该辅助电源***包括：
第一直流母线，其连接所述地铁列车的第一类负载；
第二直流母线，其连接所述地铁列车的所有空调设备；
交流母线，其连接所述地铁列车的所有交流负载；
充电机，其与所述第一直流母线连接，向第一类负载和蓄电池提供第一直流电压；
至少两台辅助变流器，其中每台辅助变流器通过辅助母线与所述充电机连接，并与所述第二直流母线和交流母线连接，将来自电网的网压转换为第二直流电压仅给空调设备供电，并将所述第二直流电压转换为交流电压给所有交流负载供电。
2.根据权利要求1所述的辅助电源***，其特征在于，所述辅助变流器包括DC/DC电路和DC/AC电路这两级变换电路，其中，
DC/DC电路，其将网压变换为第二直流电压；
DC/AC电路，其与DC/DC电路连接，将所述第二直流电压变换为交流电压。
3.根据权利要求2所述的辅助电源***，其特征在于，所述辅助变流器还包括：
防反二极管，其设置在DC/DC电路的输出端和接入第二直流电压的第二直流母线之间；以及
设置在第二直流母线的正负母线与DC/AC电路输入端之间的二极管。
4.根据权利要求3所述的辅助电源***，其特征在于，所述辅助变流器还包括：
电容，其设置在DC/DC电路的输出端的正负端之间，且与所述防反二极管的正极连接。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的辅助电源***，其特征在于，
所述充电机和所述至少两台辅助变流器分别安装在地铁列车的不同车厢或同一车厢。
6.根据权利要求1所述的辅助电源***，其特征在于，
所述第一直流母线为DC110V母线；
所述第二直流母线为DC700V母线；
所述交流母线为AC380V母线。
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