CN221162253U - 一种轨道交通工程车用供电*** - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及工程车供电***，尤其涉及一种轨道交通工程车用供电***。包括变流柜，以及与变流柜连接的辅助设备、作业设备、生活设备、高压箱、柴油发电机组、制动电阻一、制动电阻二、高压箱、牵引电机一、牵引电机二、牵引电机三、牵引电机四和其他设备，整体结构采用AC1150V柴油发电机组和DC1500V受电弓为动力源的牵引传动***，***结构简单可靠。一体化多源制辅助电源输出***的核心内容为通过主牵引***供电进行变换，输出4种不同电源制式的辅助用电，实现主辅一体化和多电源制式输出一体化，满足车上不用辅助设备和作业设备的用电需求，同时通过车上的大功率供电插座，可以为其他作业车提供动力。

Description

一种轨道交通工程车用供电***

技术领域

本实用新型涉及一种供电***，尤其涉及一种轨道交通工程车用供电***。

背景技术

地铁轨道作业工程车大多采用AC690V的工业用柴油发电机组的内燃机车作为动力源，该机车在隧道内运行产生大量的浓烟，导致地铁隧道内的火灾报警器启动报警，给地铁运行及维护作业带来很大的影响。同时在地铁工程车车辆段内室又没有接触网，不能使用接触网进行供电。为解决这一问题，研发出柴油发电机组和接触网并存的双源制轨道工程作业车。这样在没有接触网的工程车辆段时采用柴油发电机组进行供电运行及作业，进入有接触网区时，采用受电弓供电进行运行和作业。由于地铁行业接触网电压为1500V，而传统的柴油发电机组输出电压为AC690V，一套牵引******需要兼顾两种电压运行，需要中间升压或者降压环节，会带来***的复杂和效率的降低，为使主电路简单可靠效率高，如需采用升压或者降压装置，将使***工作在一个低效率区间，这些问题亟需解决。

实用新型内容

本实用新型旨在解决上述缺陷，提供一种轨道交通工程车用供电***。

为了克服背景技术中存在的缺陷，本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：这种轨道交通工程车用供电***包括变流柜，以及与变流柜连接的辅助设备、作业设备、生活设备、高压箱、柴油发电机组、制动电阻一、制动电阻二、高压箱、牵引电机一、牵引电机二、牵引电机三、牵引电机四和其他设备，所述变流柜包括逆变器一、逆变器二、整流器、辅助逆变器、变压器和AD/DC，逆变器一连接逆变器二，逆变器二连接整流器和辅助逆变器，整流器连接辅助逆变器，辅助逆变器连接变压器，变压器连接AD/DC，所述制动电阻一连接制动电阻二，制动电阻一、制动电阻二连接至变流柜内的逆变器一、逆变器二、高压箱、整流器和辅助逆变器，所述高压箱连接至变流柜内的逆变器一、逆变器二、整流器和辅助逆变器，所述牵引电机一、牵引电机二连接至变流柜内的逆变器一，所述牵引电机三、牵引电机四连接至变流柜内的逆变器二，其他设备连接至变流柜内的AD/DC，柴油发电机组连接至变流柜内的整流器，高压箱与受电弓连接，辅助设备、作业设备、生活设备连接至变流柜内的变压器。

根据本实用新型的另一个实施例，进一步包括高压箱内包括电压传感器VH1、隔离开关QS和接触器QF，电压传感器VH1一端连接至受电弓，另一端连接至轴端接地装置，电流传感器LH2一端连接轴端接地装置、另一端连接至中间直流母排的负端，所述隔离开关QS一端连接至受电弓，另一端与接触器QF的一端连接，接触器QF的另一端连接变流柜内的电流传感器LH1的一端，电流传感器LH1的另一端连接预充接触器KM1、充电接触器KM2的一端，预充接触器KM1的另一端连接电阻R1的一端，电阻R1的另一端连接充电接触器KM2的另一端、二极管V1的阳极，二极管V1的阴极连接电感L1的一端，电感L1的另一端连接至中间直流母排正端。

根据本实用新型的另一个实施例，进一步包括所述电感L1通过中间直流母排正端任意与电流传感器LH3的一端、逆变器一的一端、逆变器二的一端或者整流器连接。

根据本实用新型的另一个实施例，进一步包括所述变流柜内，在整流器连接的柴油发电机组的线路上设有电压传感器VH5、电压传感器VH6以及接触器KM8，电压传感器VH5两端连接于柴油发电机组连接接触器KM8线路的U相和V相上，电压传感器VH6两端连接于柴油发电机组连接接触器KM8线路的V相和W相上。

根据本实用新型的另一个实施例，进一步包括所述柴油发电机组为3AC1150V输出的发电机组。

根据本实用新型的另一个实施例，进一步包括所述变流柜内还设有用于调节柴油发电机组励磁电流的大小的励磁控制模块，励磁控制模块上连接接触器KM9。

根据本实用新型的另一个实施例，进一步包括所述所述变压器的输出通过接触器KM10、断路器Q8连接作业设备。

根据本实用新型的另一个实施例，进一步包括所述变压器的输出通过接触器KM4、断路器Q1连接一端供电插座和二端供电插座，通过接触器KM5、断路器Q2连接三端供电插座和四端供电插座。

根据本实用新型的另一个实施例，进一步包括所述变压器的输出通过接触器KM6、断路器Q3连接司机空调一，通过接触器KM6、断路器Q4连接司机空调二。

根据本实用新型的另一个实施例，进一步包括所述变压器的输出通过接触器KM6、断路器Q5连接空压机，通过断路器Q6连接制动电阻风机一，通过断路器Q7连接制动电阻风机二。

本实用新型的有益效果是：

1.实现了在没有接触网区使用柴油机发电机组供电，在有接触网区使用接触网供电，杜绝在地铁隧道内由于柴油机浓烟导致火灾报警***的误报警；

2.采用和接触网电压相当的AC1150V高电压平台的工业用柴油发电机组，省去了中间升压或者降压环节，简化了两个动力源供电***主电路，提高***的可靠性及***效率；

3.采用整车励磁模块对工业用柴油发电机组进行励磁，提出整车控制***的集中控制；

4.实现了主传动***和辅助***的一体化以及用电的多电源制式的集成一体化输出，确保车上的4种不同电源制式设备用电，实现设备的多功能性；

5.供电***中通过大功率供电插座的设计，实现了为本车作业设备进行供电，同时也可为其他作业车提供用电需求，实现设备的多功能性；

6.整车控制***通过对输入电压的自动判断，实现对接触网还是柴油发电机组的供电的无缝衔接切换。

7.接触网供电回路中的二极管的串入，防止制动时的反电势或者采用发电机组的电压倒输入至接触器。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

图1是本实用新型供电原理框图的结构示意图；

图2是本实用新型供电电气原理的结构示意图。

具体实施方式

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，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，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基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。

整体结构采用AC1150V高电压平台的工业用柴油发电机组和DC1500V受电弓为动力源的牵引传动***，***结构简单可靠。一体化多源制辅助电源输出***的核心内容为通过主牵引***供电进行变换，输出4种不同电源制式的辅助用电，实现主辅一体化和多电源制式输出一体化，满足车上不用辅助设备和作业设备的用电需求，同时通过车上的大功率供电插座，可以为其他作业车提供动力。

如图1、2所示，图中包括变流柜，以及与变流柜连接的辅助设备、作业设备、生活设备、高压箱、柴油发电机组、制动电阻一、制动电阻二、高压箱、牵引电机一、牵引电机二、牵引电机三、牵引电机四和其他设备，所述变流柜包括逆变器一、逆变器二、整流器、辅助逆变器、变压器和AD/DC，逆变器一连接逆变器二，逆变器二连接整流器和辅助逆变器，整流器连接辅助逆变器，辅助逆变器连接变压器，变压器连接AD/DC，所述制动电阻一连接制动电阻二，制动电阻一、制动电阻二连接至变流柜内的逆变器一、逆变器二、高压箱、整流器和辅助逆变器，所述高压箱连接至变流柜内的逆变器一、逆变器二、整流器和辅助逆变器，所述牵引电机一、牵引电机二连接至变流柜内的逆变器一，所述牵引电机三、牵引电机四连接至变流柜内的逆变器二，其他设备连接至变流柜内的AD/DC，柴油发电机组连接至变流柜内的整流器，高压箱与受电弓连接，辅助设备、作业设备、生活设备连接至变流柜内的变压器。采用与地铁电压等级1500V匹配的受电弓从接触网上获得电能，通过高压箱中转换开关、预充电电路、二极管和平波电抗器给中间直流环节提供稳定平滑的DC1500V电压，实现给变流柜中的变流模块供电，经过牵引逆变模块将其转换成电压和频率可调的电源给牵引电机供电运行。另一种方式是采用接触网电压等级相当的柴油发电机组进行供电，输出AC1150V三相交流电，经过变流柜中的整理模块，整成DC1500V直流电供给中间直流环节，再由中间直流环节供给牵引逆变模块供电，经过牵引逆变模块将其转换成电压和频率可调的电源给牵引电机供电运行。同时中间直流环节通过辅助变流模块箱车上的辅助设备进行供电，实现主辅一体化供电。

通过中间直流环节给负载供电，当接近无电网区时，控制***需提前将柴油机发电机组启动，当柴电***输出电压高于接触网电压时电网回路的开关断开，发电机组回路的开关闭合，整个***则由柴电***供电，保证负载供电的连续性；当过有网区网电压恢复后，柴电***自行降压，当低于接触网电压时则柴电***断开关断开自行退出供电，电网回路开关闭合由接触网供电。整个切换为自动切换。

高压箱内包括电压传感器VH1、隔离开关QS和接触器QF，电压传感器VH1一端连接至受电弓，另一端连接至轴端接地装置，电流传感器LH2一端连接轴端接地装置、另一端连接至中间直流母排的负端，所述隔离开关QS一端连接至受电弓，另一端与接触器QF的一端连接，接触器QF的另一端连接变流柜内的电流传感器LH1的一端，电流传感器LH1的另一端连接预充接触器KM1、充电接触器KM2的一端，预充接触器KM1的另一端连接电阻R1的一端，电阻R1的另一端连接充电接触器KM2的另一端、二极管V1的阳极，二极管V1的阴极连接电感L1的一端，电感L1的另一端连接至中间直流母排正端，通过中间直流母排正端与电流传感器LH3的一端、逆变器一的一端、逆变器二的一端以及整流器连接。在电网供电电路中接入一个二极管，可在发电机组电压高时，阻止发电机组的电流向接触网上送电，保护电网的稳定性。

变流柜内，在整流器连接的柴油发电机组的线路上设有电压传感器VH5、电压传感器VH6以及接触器KM8，电压传感器VH5两端连接于柴油发电机组连接接触器KM8线路的U相和V相上，电压传感器VH6两端连接于柴油发电机组连接接触器KM8线路的V相和W相上。

柴油发电机组为3AC1150V输出的发电机组。跟其他工程车用的AC690V发电机组的优势在于，可以节省发电机组至中间直流环节的昂贵的升降压设备，只需要一个简单的整流电路就可以实现，简化电路，提高使用效率，节省开发成本和运用成本。这也是在轨道交通行业首次使用工业AC1150V输出的柴油发电机组。

变流柜内还设有用于调节柴油发电机组励磁电流的大小的励磁控制模块，励磁控制模块上连接接触器KM9。柴油发电机组的励磁由整车外置励磁模块进行控制。一般工业用柴油发电机组的励磁控制由机组自行控制，为了完成接触网和发电机组的自动无缝切换，采用变流柜中的力励磁模块进行调节控制，提高整车微机控制的集中性。

变压器的输出通过接触器KM10、断路器Q8连接作业设备，通过接触器KM4、断路器Q1连接一端供电插座和二端供电插座，通过接触器KM5、断路器Q2连接三端供电插座和四端供电插座，通过接触器KM6、断路器Q3连接司机空调一，通过接触器KM6、断路器Q4连接司机空调二，通过接触器KM6、断路器Q5连接空压机，通过断路器Q6连接制动电阻风机一，通过断路器Q7连接制动电阻风机二。辅助***通过变流柜中的辅助逆变模块获取中间直流环节的电能，再通过隔离变压器和整流器转成不同电压的电压输出，可以输出3AC380V,AC220V、DC110V和DC24V四种电源制式，可以为车上的的辅助设备、作业设备、生活设备和控制电器等部件供电。车上布置有动力牵引***和作业***，不仅可以采用自行运行，也能拖着其他的作业工程车运行，同时还可以一边运行一边使用作业***进行维护作业。在机车的端部各布置有2个大功率供电插座，可以为前后的作业车提供3AC380V电源。车上配有两个制动电阻装置，当采用柴油机供电，可使用制动电阻装置进行调速和进行制动消耗能量。

整体结构采用牵引变流***设备和辅助变流设备集中布置，集成为一个柜体进行模块化设计，便于安装。

工作原理：如图2所示，牵引电传动***主电路采用两电平电压型直—交逆变电路。

当有网区直流供电时，高压箱中的隔离开关QS和接触器DF闭合，接触网上的电经受电弓受流输入的DC1500V直流电进变流柜，预充接触器KM1闭合和接触器KM3闭合，经过R1预充电电阻对3个逆变模块中的支撑电容进行充电，直到与电网点下差不多时，闭合短接充电接触器KM2，预充电完成。正常输入的中间直流环节的直流电由牵引逆变模块1和2变换成频率、电压均可调的三相交流电，向异步牵引电动机供电，同时经辅助逆变模块转换和变压器T1后共给辅助负载使用，同时供电的负端通过车子上的轴端接地装置与大地相连。

当柴油发电机组供电时，接触器KM8闭合，发电机输出缓慢上升的3AC1150V经整流器整流成DC1500V，正常输入的中间直流环节的直流电由牵引逆变模块1和2变换成频率、电压均可调的三相交流电，向异步牵引电动机供电，同时经辅助逆变模块转换和变压器T1后共给辅助负载使用。

高压箱中的电压传感器VH1采集接触网的网圧，电压传感器VH5和6采集发电机组的输出电压，在需要两种模式进行切换时，通过两路电压的比较，当满足切换条件时，通过控制接触器的通断，实现两种模式的自动切换。

牵引逆变器由两个逆变模块单元组成，采用一个逆变器模块驱动2台牵引电动机的控制方式，斩波单元与逆变模块单元集成在一起。

在车子制动时，产生的制动能量经过逆变模块中的斩波器件输送至制动电阻装置1和2 发热消耗掉。

变流器由高压电器单元、电容器充放电单元、滤波单元、斩波及过电压抑制单元、IGBT逆变器单元、检测单元等组成。其中电流传感器LH1、电流传感器LH2为受电弓供电时的电流传感器，并利用差值进行接地检测，LH9、LH10为斩波电流传感器，

线路电抗器及逆变模块中的支撑电容器组成滤波电路。线路电抗器及支撑电容器，使主电路直流侧电容电压保持稳定并将电压波动限制在允许范围内，同时，吸收直流输入端的谐波电压，抑制逆变器对输入电源网的干扰，在逆变器发生短路时抑制短路电流并满足逆变器开关元件换相的要求等。

在电网供电电路中接入一个二极管，可在发电机组电压高时，阻止发电机组的电流向接触网上送电，保护电网的稳定性。

由于该***采用了AC1140输出的柴油发电机组，跟其他工程车用的AC690V发电机组的优势在于，可以节省发电机组至中间直流环节的昂贵的升降压设备，只需要一个简单的整流电路就可以实现，简化电路，提高使用效率，节省开发成本和运用成本。这也是在轨道交通行业首次使用工业AC1140V输出的柴油发电机组。

励磁控制箱模块用于调节主发电机励磁电流的大小，从而实现调节主发电机输出电压的高低。车上控制***根据需要控制KM9接触器的闭合，同时给出调节指令进行调节。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种轨道交通工程车用供电***，其特征在于：包括变流柜，以及与变流柜连接的辅助设备、作业设备、生活设备、柴油发电机组、制动电阻一、制动电阻二、高压箱、牵引电机一、牵引电机二、牵引电机三、牵引电机四和设备，所述变流柜包括逆变器一、逆变器二、整流器、辅助逆变器、变压器和AD/DC，逆变器一连接逆变器二，逆变器二连接整流器和辅助逆变器，整流器连接辅助逆变器，辅助逆变器连接变压器，变压器连接AD/DC，所述制动电阻一连接制动电阻二，制动电阻一、制动电阻二连接至变流柜内的逆变器一、逆变器二、高压箱、整流器和辅助逆变器，所述高压箱连接至变流柜内的逆变器一、逆变器二、整流器和辅助逆变器，所述牵引电机一、牵引电机二连接至变流柜内的逆变器一，所述牵引电机三、牵引电机四连接至变流柜内的逆变器二，设备连接至变流柜内的AD/DC，柴油发电机组连接至变流柜内的整流器，高压箱与受电弓连接，辅助设备、作业设备、生活设备连接至变流柜内的变压器。

2.如权利要求1所述的一种轨道交通工程车用供电***，其特征在于：所述高压箱内包括电压传感器VH1、隔离开关QS和接触器QF，电压传感器VH1一端连接至受电弓，另一端连接至轴端接地装置，电流传感器LH2一端连接轴端接地装置、另一端连接至中间直流母排的负端，所述隔离开关QS一端连接至受电弓，另一端与接触器QF的一端连接，接触器QF的另一端连接变流柜内的电流传感器LH1的一端，电流传感器LH1的另一端连接预充接触器KM1、充电接触器KM2的一端，预充接触器KM1的另一端连接电阻R1的一端，电阻R1的另一端连接充电接触器KM2的另一端、二极管V1的阳极，二极管V1的阴极连接电感L1的一端，电感L1的另一端连接至中间直流母排正端。

3.如权利要求2所述的一种轨道交通工程车用供电***，其特征在于：所述电感L1通过中间直流母排正端任意与电流传感器LH3的一端、逆变器一的一端、逆变器二的一端或者整流器连接。

4.如权利要求1所述的一种轨道交通工程车用供电***，其特征在于：所述变流柜内，在整流器连接的柴油发电机组的线路上设有电压传感器VH5、电压传感器VH6以及接触器KM8，电压传感器VH5两端连接于柴油发电机组连接接触器KM8线路的U相和V相上，电压传感器VH6两端连接于柴油发电机组连接接触器KM8线路的V相和W相上。

5.如权利要求1所述的一种轨道交通工程车用供电***，其特征在于：所述柴油发电机组为3AC1150V输出的发电机组。

6.如权利要求1所述的一种轨道交通工程车用供电***，其特征在于：所述变流柜内还设有用于调节柴油发电机组励磁电流大小的励磁控制模块，励磁控制模块上连接接触器KM9。

7.如权利要求1所述的一种轨道交通工程车用供电***，其特征在于：所述变压器的输出通过接触器KM10、断路器Q8连接作业设备。

8.如权利要求1所述的一种轨道交通工程车用供电***，其特征在于：所述变压器的输出通过接触器KM4、断路器Q1连接一端供电插座和二端供电插座，通过接触器KM5、断路器Q2连接三端供电插座和四端供电插座。

9.如权利要求1所述的一种轨道交通工程车用供电***，其特征在于：所述变压器的输出通过接触器KM6、断路器Q3连接司机空调一，通过接触器KM6、断路器Q4连接司机空调二。

10.如权利要求1所述的一种轨道交通工程车用供电***，其特征在于：所述变压器的输出通过接触器KM6、断路器Q5连接空压机，通过断路器Q6连接制动电阻风机一，通过断路器Q7连接制动电阻风机二。