CN209454733U - 一种动车组双向供电电路和动车组 - Google Patents

一种动车组双向供电电路和动车组 Download PDF

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刘静
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Abstract

一种动车组双向供电电路和动车组，电路包括：双向交‑直流转换器，双向交‑直流转换器的第一端与动车组的交流母线相连、第二端与动车组的动力蓄电池相连；DC‑DC转换器，DC‑DC转换器的输入端与双向交‑直流转换器的第二端相连、输出端与动车的直流母线相连；动力蓄电池，动力蓄电池的供电接口分别与双向交‑直流转换器的第二端以及动车组供电***中牵引变流器的直流母线相连；设置在双向交‑直流转换器的第一端与交流母线之间的第一控制开关；设置在动力蓄电池的供电接口和DC‑DC转换器的输入端之间的第二控制开关；设置在动力蓄电池的供电接口与牵引变流器中的直流母线之间的第三控制开关，实现了在电网断电的情况下，驱动动车组行进。

Description

一种动车组双向供电电路和动车组
技术领域
本实用新型涉及电力设备技术领域，具体涉及一种动车组双向供电电路和动车组。
背景技术
现有技术中动车组采用电网中的高压电作为动力源，当电网断电以后，动车组无中压，动车组失去动力源停止运行，原地等待救援，充电机停机。
如何解决电网断电后，动车组不能够行进的问题，成为本领域技术人员亟待解决的技术问题之一。
实用新型内容
有鉴于此，本实用新型实施例提供一种动车组双向供电电路和动车组，以提高动车中的动车组的动力蓄电池的利用效率。
为实现上述目的，本实用新型实施例提供如下技术方案：
一种动车组双向供电电路，应用于动车组供电***中,包括：
双向交-直流转换器，所述双向交-直流转换器的第一端与动车组的交流母线相连，所述双向交-直流转换器的第二端与动车组的动力蓄电池相连；
DC-DC转换器，所述DC-DC转换器的输入端与所述双向交-直流转换器的第二端相连，所述DC-DC转换器的输出端与动车的直流母线相连；
动力蓄电池，所述动力蓄电池的供电接口分别与所述双向交-直流转换器的第二端以及动车组供电***中牵引变流器的直流母线相连；
设置在所述双向交-直流转换器的第一端与所述交流母线之间的第一控制开关；
设置在所述动力蓄电池的供电接口和所述DC-DC转换器的输入端之间的第二控制开关；
设置在所述动力蓄电池的供电接口与所述牵引变流器中的直流母线之间的第三控制开关。
优选的，上述动车组双向供电电路中，还包括：
充电接口与所述DC-DC转换器的输出端相连的低压蓄电池。
优选的，上述动车组双向供电电路中，还包括：
二极管，所述二极管的阳极与所述DC-DC转换器的输出端以及所述低压蓄电池的充电接口相连，阴极与所述动车的直流母线相连。
优选的，上述动车组双向供电电路中，所述双向交-直流转换器，包括：第一双向AC-DC流转换器和第二双向AC-DC流转换器；
所述DC-DC转换器包括：第一DC-DC转换器和第二DC-DC转换器；
所述第一双向AC-DC流转换器和所述第一DC-DC转换器串联，构成第一串联支路；
所述第二双向AC-DC流转换器和所述第二DC-DC转换器串联，构成第二串联支路；
所述第一串联支路和第二串联支路并联。
优选的，上述动车组双向供电电路中，所述第一双向AC-DC流转换器和第二双向AC-DC流转换器采用双机冷备或双机热备的设置方式。
优选的，上述动车组双向供电电路中，还包括：
用于控制第一控制开关的通断状态的第一控制按键；
用于控制第二控制开关的通断状态的第二控制按键；
用于控制第三控制开关的通断状态的第三控制按键。
优选的，上述动车组双向供电电路中，所述第一控制按键、第二控制按键和第三控制按键设置于动车组操作平台上。
一种动车组，所述动车组中的每个车厢中配置有一个上述任意一项所述的动车组双向供电电路。
优选的，上述动车组中，所述动车组的直流母线包括：
第一直流母线、第二直流母线和第三直流母线，所述第一直流母线、第二直流母线和第三直流母线作为动车组的直流母线；
设置在所述第一直流母线上的第一接触器；
设置在所述第二直流母线上的第二接触器。
优选的，上述动车组中，还包括：
用于控制第一接触器的通断状态的第四控制按键；
用于控制第二接触器的通断状态的第五控制按键；
所述第四控制按键和第五控制按键设置于动车组操作平台上。
基于上述技术方案，本实用新型实施例提供的上述方案，当电网断电时，所述牵引变流器输入端无电流流入，此时，动车组如果有继续行驶的需求，控制所述第三控制开关闭合，所述动力蓄电池与所述牵引变流器的直流母线之间通路，动力蓄电池释放电能至所述牵引变流器的直流母线上，所述牵引变流器中与驱动牵引电机相连的DC-AC转换器将动力蓄电池释放电能释放的电能进行逆变后发送给所述牵引驱动电机，此时，所述牵引驱动电机得电运行，带动动车组继续行驶。
附图说明
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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例公开的一种动车组双向供电电路的结构示意图；
图2为本申请另一实施例公开的一种动车组双向供电电路的结构示意图；
图3为本申请另一实施例公开的一种动车组双向供电电路的工况示意图；
图4为本申请另一实施例公开的一种动车组双向供电电路的工况示意图；
图5为本申请另一实施例公开的一种动车组双向供电电路的工况示意图；
图6为本申请另一实施例公开的一种动车组双向供电电路的工况示意图；
图7为本申请另一实施例公开的一种动车组双向供电电路的结构示意图。
具体实施方式
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做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。
针对于现有技术中动车组的动力蓄电池利用效率低的问题，本申请公开了一种动车组双向供电电路，参见图1，该电路可以包括：
双向交-直流转换器100、DC-DC转换器200和动力蓄电池300；
所述双向交-直流转换器100的第一端与动车组的交流母线相连，所述双向交-直流转换器100的第二端与动车组的动力蓄电池300相连，所述动车组的直流母线指的是动车组中用于向交流用电设备供电的母线，这些交流用电设备例如冷却风机、冷却泵、主空压机以及空调机组等；
所述DC-DC转换器200的输入端与所述双向交-直流转换器100的第二端相连，所述DC-DC转换器200的输出端与动车的直流母线相连，所述动车组的直流母线指的是动车组中用于向直流用电设备供电的母线；
所述动力蓄电池300的供电接口分别与所述双向交-直流转换器100的第二端以及动车组供电***中牵引变流器0的直流母线相连，其中，在动车组供电***中，所述牵引变流器0的输入端与电网相连、第一输出端与动车组的驱动牵引电机相连、第二输出端与动车的交流母线相连，牵引变流器0的输入端处设置有单向AC-DC转换器，第一输出端和第二输出端处分别设置有一个DC-AC转换器，所述单向AC-DC转换器和DC-AC转换器之间通过直流母线相连，所述单向AC-DC转换器将电网输出的交流电转换成直流电后加载到其直流母线上，所述DC-AC转换器再将由该直流母线上获取到的直流电进行逆变后，分别输出交流电至驱动牵引电机和动车组的交流母线上；
设置在所述双向交-直流转换器100的第一端与所述交流母线之间的第一控制开关K1；
设置在所述动力蓄电池300的供电接口和所述DC-DC转换器200的输入端之间的第二控制开关K2；
设置在所述动力蓄电池300的供电接口与所述牵引变流器0中的直流母线之间的第三控制开关K3。
下面对本申请实施例公开的动车组双向供电电路的工作过程进行说明：
当电网有电时，所述第一控制开关K1、第二控制开关K2和第三控制开关K3处于常闭合状态，当电网断电所述，所述第一控制开关K1、第二控制开关K2和第三控制开关K3断开。
参见图2，当电网有电时，控制所述第一控制开关K1和第二控制开关K2闭合，控制所述第三控制开关K3断开，此时，所述通过电网电流经牵引变流器0处理后给驱动牵引电机、动车上的交流母线以及所述双向交-直流转换器100供电；
当电网断电时，所述第一控制开关K1、第二控制开关K2和第三控制开关K3断开，参见图3，所述动车组双向供电电路中无电流。
当电网断电时，且动车组有动力需求时，参见图4，控制所述第三控制开关K3闭合，所述动力蓄电池300与所述牵引变流器0的直流母线之间通路，动力蓄电池300释放电能至所述牵引变流器0的直流母线上，所述牵引变流器0中与驱动牵引电机相连的DC-AC转换器将动力蓄电池300释放电能释放的电能进行逆变后发送给所述牵引驱动电机，此时，所述牵引驱动电机得电运行，带动动车组继续行驶；
当电网断电时，且动车的直流母线有电流需求时，参见图5，控制所述第二控制开关K2导通，此时所述动车组双向供电电路的电流状况为：所述动力蓄电池300释放电流，释放出的电流经所述第二控制开关K2流入所述DC-DC转换器200，经所述DC-DC转换器200转换后流入所述动车组的直流母线；
当电网断电时，且动车的交流母线有电流需求时，参见图6，控制所述第一控制开关K1和第二控制开关K2导通，此时所述动车组双向供电电路的电流状况为：所述动力蓄电池300释放电流，释放出的电流经所述第二控制开关K2流入所述双向交-直流转换器100和DC-DC转换器200，经所述双向交-直流转换器100转换后流入动车的交流母线，经所述DC-DC转换器200转换后流入所述动车组的直流母线；
通过上述工作过程可见，本申请上述实施例公开的动车组双向供电电路，实现了在电网断电的情况小，保证动车组能够继续行驶，并且，还可以保证动车组上的直流用电设备、交流用电设备能够正常使用。
本申请上述实施例公开的双向交-直流转换器100、DC-DC转换器200和动力蓄电池300可以集成于同一壳体中，该壳体内部划分为三通过接线孔相互贯通的腔体，双向交-直流转换器100、DC-DC转换器200和动力蓄电池300分别位于不同的腔体内，且该壳体内相对的两个侧面上设置有通风孔，其中一个通风孔上设置有散热风扇。
进一步的，在本申请实施例公开的技术方案中，所述双向交-直流转换器100、DC-DC转换器200的类型可以依据用户需求自行设定，例如，在本申请实施例公开的技术方案中，所述双向交-直流转换器100可以为可控三相全桥变换器，所述DC-DC转换器200可以为移相全桥变换器，在本申请实施例公开的技术方案中，所述双向交-直流转换器100具体用于将交流母线中AC380V变换为DC 650V的高压直流电，所述DC-DC转换器200用于将双向交-直流转换器100输出的DC 650V高压直流电降为DC 110V低压直流电，并输出到动车组的直流母线上。
进一步的，在申请实施例公开的技术方案中，所述动力蓄电池300的额定输出电压DC634V。
进一步的，在本申请实施例公开的技术方案中，为了保证所述双向交-直流转换器100和DC-DC转换器200的可靠性，所述双向交-直流转换器100和DC-DC转换器200可以采用双冗余设计方式，即，所述双向交-直流转换器100内设置有两个双向交-直流转换模块，所述DC-DC转换器200内设置有两个DC-DC转换模块，并且，这两个双向交-直流转换模块之间采用双机冷备或双机热备的设计方式，以使得当其中一个双向交-直流转换模块故障时，启动另一个双向交-直流转换模块，其中，双机冷备指的是当一台双向交-直流转换模块出现故障停止运行后，自动切换到另一台双向交-直流转换模块使用，而双机冷备则需要人工切换到另一台双向交-直流转换模。
所述双向交-直流转换模块指的是双向AC-DC流转换器，参见图2-图6，所述双向交-直流转换器100，包括：第一双向AC-DC流转换器110和第二双向AC-DC流转换器120；
所述DC-DC转换器200包括：第一DC-DC转换器210和第二DC-DC转换器220；
所述第一双向AC-DC流转换器110和所述第一DC-DC转换器210串联，构成第一串联支路；
所述第二双向AC-DC流转换器120和所述第二DC-DC转换器220串联，构成第二串联支路；
所述第一串联支路和第二串联支路并联；
并且，所述动力蓄电池300的供电接口的正极与所述第一双向AC-DC流转换器110、第二双向AC-DC流转换器120的正输出端相连，所述动力蓄电池300的供电接口的负极与所述第一双向AC-DC流转换器110、第二双向AC-DC流转换器120的负输出端相连。
进一步的，参见图7，本申请上述实施例公开的技术方案中，还可以包括低压蓄电池400，所述低压蓄电池为DC110V蓄电池，其通过所述DC-DC转换器300输出的电流充能，当动车组的直流母线无电流时，其释放DC100V电能到所述动车组的直流母线上。
进一步的，在本申请实施例公开的技术方案中，由于在通过蓄电池驱动动车组时，所需要的电能十分大，因此，本申请上述实施例设置的动车组双向供电电路可以包括多个动力蓄电池300以及低压蓄电池400，并且，在每个动车车厢中设置一个动车组双向供电电路，且每个动车组双向供电电路中至少包括一个动力蓄电池300以及低2个低压蓄电池400；进一步的，由于各个车厢的所述DC-DC转换器300的输出端连接的是同一条直流母线，为了防止电流反灌，本申请实施例公开的技术方案中，还可以包括：设置在所述低压蓄电池的充电接口与所述动车的直流母线相连之间的二极管，所述二极管的阳极与所述DC-DC转换器200的输出端以及所述低压蓄电池400的充电接口相连，阴极与所述动车的直流母线相连，从而防止了直流母线中的电流反灌至所述低压蓄电池400和DC-DC转换器200。例如，参见图2-图7，所述二极管包括第一二极管D1和第二二极管D2，所述第一二极管D1与所述第一DC-DC转换器210的正输出端以及低压蓄电池400的正极相连，阴极与所述动车组的直流母线相连，所述第二二极管D2与所述第二DC-DC转换器220的正输出端以及低压蓄电池400的正极相连，阴极与所述动车组的直流母线相连。
进一步的，为了方便对所述第一控制开关K1、第二控制开关K2和第三控制开关K3进行控制，本申请上述实施例公开的技术方案中，还设置有用于对所述第一控制开关K1、第二控制开关K2和第三控制开关K3的工作状态进行控制的第一控制按键、第二控制按键和第三控制按键，所述第一控制按键用于控制第一控制开关的通断状态，所述第二控制按键用于控制第二控制开关的通断状态，所述第三控制按键用于控制第三控制开关的通断状态，并且为了方便机组人员控制所述第一控制开关K1、第二控制开关K2和第三控制开关K3的工作状态，所述第一控制按键、第二控制按键和第三控制按键可以设置在动车组操作平台上。
除了采用控制按键对所述第一控制开关K1、第二控制开关K2和第三控制开关K3进行分别控制的方式之外，本申请还可以通过控制器对所述第一控制开关K1、第二控制开关K2和第三控制开关K3进行整体控制，例如，通过控制器对所述第一控制开关K1、第二控制开关K2和第三控制开关K3进行整体控制，此时，所述开关控制器上可以依据该电路的工作模式需求配置有多个操作键，每个操作开关直接控制所述第一控制开关、第二控制开关和第三控制开关进入一个特定的工作模式，例如，第一操作开关可以直接控制所述第一控制开关和第三控制开关断开，将所述第二控制开关导通状态；所述第二操作开关可以控制所述第三控制开关断开，所述第一控制开关和第二控制开关导通状态，所述第三操作开关可以直接控制第一控制开关、第二控制开关和第三控制开关切换为导通状态。
对应于上述动车组双向供电电路，本申请还公开了一种应用上述动车组双向供电电路的动车组，所述动车组中具有多个车厢，并且每个车厢内配置一个本申请上述任意一项实施例所述的动车组双向供电电路。
进一步的，在本申请实施例公开的技术方案中，为了防止动车组的母线出现故障，而影响动车组运行的问题，本申请实施例公开的上述技术方案中，所述动车组的母线可以包括一条主直流母线BD、第一备用直流母线BN1和第二备用直流母线BN2，此时，动车组双向供电电路中的DC-DC转换器200的输出端分别与所述主直流母线BD、第一备用直流母线BN1和第二备用直流母线BN2相连，并且，所述DC-DC转换器200的输出端直接与所述主直流母线BD相连，所述DC-DC转换器200的输出端与所述第一备用直流母线BN1之间设置有第一接触器K4，所述DC-DC转换器200的输出端与所述第二备用直流母线BN2之间设置有第二接触器K4；并且所述动车组操作平台上还设置有第四控制按键和第五控制按键，所述第四控制按键用于控制第一接触器的通断状态，所述第五控制按键用于控制第二接触器的通断状态。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种动车组双向供电电路，其特征在于，应用于动车组供电***中,包括：
双向交-直流转换器，所述双向交-直流转换器的第一端与动车组的交流母线相连，所述双向交-直流转换器的第二端与动车组的动力蓄电池相连；
DC-DC转换器，所述DC-DC转换器的输入端与所述双向交-直流转换器的第二端相连，所述DC-DC转换器的输出端与动车的直流母线相连；
动力蓄电池，所述动力蓄电池的供电接口分别与所述双向交-直流转换器的第二端以及动车组供电***中牵引变流器的直流母线相连；
设置在所述双向交-直流转换器的第一端与所述交流母线之间的第一控制开关；
设置在所述动力蓄电池的供电接口和所述DC-DC转换器的输入端之间的第二控制开关；
设置在所述动力蓄电池的供电接口与所述牵引变流器中的直流母线之间的第三控制开关。
2.根据权利要求1所述的动车组双向供电电路，其特征在于，还包括：
充电接口与所述DC-DC转换器的输出端相连的低压蓄电池。
3.根据权利要求2所述的动车组双向供电电路，其特征在于，还包括：
二极管，所述二极管的阳极与所述DC-DC转换器的输出端以及所述低压蓄电池的充电接口相连，阴极与所述动车的直流母线相连。
4.根据权利要求1所述的动车组双向供电电路，其特征在于，所述双向交-直流转换器，包括：第一双向AC-DC流转换器和第二双向AC-DC流转换器；
所述DC-DC转换器包括：第一DC-DC转换器和第二DC-DC转换器；
所述第一双向AC-DC流转换器和所述第一DC-DC转换器串联，构成第一串联支路；
所述第二双向AC-DC流转换器和所述第二DC-DC转换器串联，构成第二串联支路；
所述第一串联支路和第二串联支路并联。
5.根据权利要求4所述的动车组双向供电电路，其特征在于，所述第一双向AC-DC流转换器和第二双向AC-DC流转换器采用双机冷备或双机热备的设置方式。
6.根据权利要求1所述的动车组双向供电电路，其特征在于，还包括：
用于控制第一控制开关的通断状态的第一控制按键；
用于控制第二控制开关的通断状态的第二控制按键；
用于控制第三控制开关的通断状态的第三控制按键。
7.根据权利要求6所述的动车组双向供电电路，其特征在于，所述第一控制按键、第二控制按键和第三控制按键设置于动车组操作平台上。
8.一种动车组，其特征在于，所述动车组中的每个车厢中配置有一个权利要求1-7任意一项所述的动车组双向供电电路。
9.根据权利要求8所述的动车组，其特征在于，所述动车组的直流母线包括：
第一直流母线、第二直流母线和第三直流母线，所述第一直流母线、第二直流母线和第三直流母线作为动车组的直流母线；
设置在所述第一直流母线上的第一接触器；
设置在所述第二直流母线上的第二接触器。
10.根据权利要求9所述的动车组，其特征在于，还包括：
用于控制第一接触器的通断状态的第四控制按键；
用于控制第二接触器的通断状态的第五控制按键；
所述第四控制按键和第五控制按键设置于动车组操作平台上。
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