專利名稱：常導(dǎo)高速磁懸浮車輛電源配置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于常導(dǎo)高速磁懸浮車輛技術(shù)，特別是一種常導(dǎo)高速磁懸浮車輛電源配置。
目前德國(guó)TR08車輛電源的基本方案是每節(jié)車有4個(gè)完全獨(dú)立的直流水線440V電網(wǎng)，即440V/1、440V/2、440V/3、440V/4；每個(gè)電網(wǎng)均有440V蓄電池作為緩沖。對(duì)于中車，每個(gè)電網(wǎng)均有8個(gè)獨(dú)立的440V基本供電單元；對(duì)于端車，2號(hào)和4號(hào)電網(wǎng)有8個(gè)獨(dú)立的440V基礎(chǔ)供電單元，1號(hào)和3號(hào)電網(wǎng)有7個(gè)獨(dú)立的440V基本供電單元。
車載直流440V電網(wǎng)的負(fù)載類型有①懸浮控制器；②導(dǎo)向控制器；③渦流制動(dòng)控制器；④直流24VDD變換器；
⑤三相交流230V逆變器；⑥空調(diào)變頻電源；⑦電熱器。
直流24VDD變換器有4個(gè)，分別掛接在相應(yīng)的440V電網(wǎng)上，從而形成4個(gè)獨(dú)立的24V電網(wǎng)，每個(gè)24V電網(wǎng)配有一組24V蓄電池緩沖。三相交流230V逆變器有2個(gè)，分別掛接在2號(hào)和4號(hào)440V電網(wǎng)上，從而形成2個(gè)獨(dú)立的三相交流230V電網(wǎng)。與空調(diào)壓縮機(jī)一體化的空調(diào)變頻電源共2個(gè)，分別掛接在1號(hào)和3號(hào)440V電網(wǎng)上。電熱器分為4組分別掛接在相應(yīng)的440V電網(wǎng)上。懸浮控制器、導(dǎo)向控制器、渦流制動(dòng)控制器的主電源由4個(gè)440V電網(wǎng)按一定的分配規(guī)則供電，各控制器的24V控制電源由分配給該控制器的440V電源通過變換直接產(chǎn)生。
上述TR08車輛電源方案的不利之處是在一套電網(wǎng)(包括蓄電池)失效后，由該套電網(wǎng)所供電的車載設(shè)備的功能將完全失效。此時(shí)車輛雖然還可以繼續(xù)運(yùn)行，但車輛的運(yùn)行質(zhì)量和安全性能將明顯下降。以懸浮控制的供電為例，當(dāng)一套電源失效后，處于相應(yīng)托架上的兩個(gè)懸浮控制點(diǎn)將有一個(gè)失效，這將使該托架的懸浮特性變差，主要表現(xiàn)為該點(diǎn)的懸浮間隙控制誤差增大、承載能力降低等本發(fā)明的技術(shù)解決方案如下一種常導(dǎo)高速磁懸浮車輛電源的配置，包括發(fā)電配置和供電配置，其特征在于所說的發(fā)電配置如下①每一直線發(fā)電繞組Gi(i＝1、2、3、4)由分別位于5個(gè)相鄰懸浮磁極上的發(fā)電線圈正向串聯(lián)而成；②與每一直線發(fā)電繞組Gi對(duì)應(yīng)的變流器Hi以發(fā)電繞組Gi的輸出作為輸入，通過斬波控制的方式，使輸出電壓保持穩(wěn)定地輸往相應(yīng)的車載電網(wǎng)Ni；③每套車載電網(wǎng)Ni設(shè)有相對(duì)應(yīng)的蓄電池Bi；④每節(jié)車設(shè)有4套車載電網(wǎng)N1、N2、N3、N4，該4套車載電網(wǎng)還設(shè)有二個(gè)互為冗余的實(shí)時(shí)高速并網(wǎng)電路；⑤每一套車載電網(wǎng)Ni的8個(gè)變流器Hi通過輸出二極管隔離后合并，與相應(yīng)的蓄電池Bi構(gòu)成浮充關(guān)系。
所述變流器Hi的正端集成有一正向二極管。
所述的供電配置如下①同一懸浮架對(duì)應(yīng)的兩個(gè)懸浮電磁鐵和兩個(gè)導(dǎo)向電磁鐵的控制單元的電源取自不同的電網(wǎng)；②每個(gè)渦流制動(dòng)電磁鐵分為4個(gè)控制單元，將渦流制動(dòng)控制的8個(gè)單元分為4組，其電源分別取自上述4個(gè)電網(wǎng)Ni。


圖1是本發(fā)明常導(dǎo)高速磁懸浮車輛電源配置的發(fā)電配置示意圖。
圖2是本發(fā)明常導(dǎo)高速磁懸浮車輛電源配置的供電配置示意圖。
每個(gè)Gi由分別位于5個(gè)相鄰懸浮磁極上的發(fā)電線圈正向串聯(lián)而成，它們輸出電壓的幅值和頻率隨著車輛運(yùn)行速度的增加而升高，并含有豐富的諧波成份。與Gi對(duì)應(yīng)的變流器Hi以發(fā)電繞組Gi的輸出作為輸入，通過斬波控制的方式，使輸出電壓保持穩(wěn)定。每節(jié)車共有32個(gè)變流器Hi，按照?qǐng)D1所示的分配規(guī)律分為4組，每一組的8個(gè)變流器Hi通過輸出二極管隔離后合并，然后與相應(yīng)的蓄電池Bi構(gòu)成浮充關(guān)系，8個(gè)Hi共同完成對(duì)蓄電池Bi的充放電控制。這樣就形成了四個(gè)完整而獨(dú)立的車載440V電網(wǎng)。
實(shí)時(shí)高速并網(wǎng)電路ASNC-1和ASNC-2互為冗余體系結(jié)構(gòu)。在N1、N2、N3和N4工作正常的條件下，它們獨(dú)立地向各自的負(fù)載供電。在某一個(gè)電網(wǎng)失效后，如果失效條件許可的話，ASNC-1或ASNC-2將把另三個(gè)電網(wǎng)合并，向失效的電網(wǎng)供電，這樣確保全部的用電負(fù)載仍然可以正常工作。
圖2是本發(fā)明設(shè)計(jì)的供電配置示意圖。圖中，一個(gè)方框表示一個(gè)基本的用電單元，虛線框表示該類單元的集合。圖中考慮了車輛懸浮、導(dǎo)向、渦流制動(dòng)三種基本單元的供電。方框中的數(shù)字表示該單元所使用的電網(wǎng)編號(hào)。以下介紹該供電配置的工作機(jī)理。
供電配置規(guī)律與車輛懸浮、導(dǎo)向、渦流制動(dòng)等功能設(shè)計(jì)存在緊密的依賴關(guān)系。為此，需要先介紹一下車輛的基本結(jié)構(gòu)及車輛懸浮、導(dǎo)向、渦流制動(dòng)功能的分布規(guī)律。每節(jié)車包含4個(gè)懸浮架，每個(gè)懸浮架左右兩側(cè)各包含一個(gè)懸浮電磁鐵和一個(gè)導(dǎo)向電磁鐵，在懸浮架和懸浮架之間的左右兩側(cè)各搭接一個(gè)懸浮電磁鐵和一個(gè)導(dǎo)向電磁鐵，其中，在2號(hào)懸浮架和3號(hào)懸浮架之間的左右兩側(cè)各搭接一個(gè)渦流制動(dòng)電磁鐵。每個(gè)懸浮電磁鐵分為2個(gè)控制點(diǎn)，每個(gè)渦流制動(dòng)電磁鐵分為4個(gè)控制點(diǎn)，沒有鄰接導(dǎo)向電磁鐵的導(dǎo)向電磁鐵分為3個(gè)控制點(diǎn)，有鄰接導(dǎo)向電磁鐵的導(dǎo)向電磁鐵分為2個(gè)控制點(diǎn)，總的用電單元如圖2所示。
在此基礎(chǔ)上，本發(fā)明供電配置的基本原則是與同一個(gè)托架對(duì)應(yīng)的兩個(gè)懸浮單元或?qū)騿卧碾娫慈∽圆煌碾娋W(wǎng)，渦流制動(dòng)控制共8個(gè)單元分為4組，其電源分別取自4個(gè)電網(wǎng)。這樣，車輛三大安全功能的電源將具有如下特點(diǎn)①在某個(gè)電網(wǎng)失效時(shí)，如果失效條件許可，高速并網(wǎng)電路將把另三個(gè)電網(wǎng)合并，向失效的電網(wǎng)供電，這樣確保全部的懸浮、導(dǎo)向、渦流制動(dòng)功能有效。②在某個(gè)電網(wǎng)失效時(shí)，如果失效條件不許可，高速并網(wǎng)電路不能把另三個(gè)電網(wǎng)合并，但由上述供電基本原則可知，托架的懸浮功能和導(dǎo)向功能將由其中的一個(gè)點(diǎn)執(zhí)行，因此，仍然有效。
本發(fā)明電源配置實(shí)施例是針對(duì)在車輛中建立四個(gè)獨(dú)立電網(wǎng)而敘述的，也可建立2個(gè)、3個(gè)或5個(gè)獨(dú)立電網(wǎng)通過安全并網(wǎng)電路和對(duì)同一用電單元的用電取自不同的獨(dú)立電網(wǎng)的配置來實(shí)現(xiàn)安全供電的目的。
本發(fā)明電源配置將使磁懸浮列車的三大安全功能的電源得到全面優(yōu)化，在某種情況下，某一電網(wǎng)失效，高速并網(wǎng)電路將把另三個(gè)電網(wǎng)合并，向失效的電網(wǎng)供電，這樣可確保全部用電負(fù)載永遠(yuǎn)正常工作，大大提高了車輛的安全性。
本發(fā)明常導(dǎo)高速磁懸浮車輛電源配置，也可推廣應(yīng)用于常導(dǎo)中低速磁懸浮列車、高溫超導(dǎo)磁懸浮列車、低溫超導(dǎo)磁懸浮列車等磁懸浮車輛的車載電源的配置。
權(quán)利要求
1.一種常導(dǎo)高速磁懸浮車輛電源配置，包括發(fā)電配置和供電配置，其特征在于所說的發(fā)電配置如下①每一直線發(fā)電繞組Gi(i＝1、2、3、4)由分別位于5個(gè)相鄰懸浮磁極上的發(fā)電線圈正向串聯(lián)而成；②與每一直線發(fā)電繞組Gi對(duì)應(yīng)的變流器Hi以發(fā)電繞組Gi的輸出作為輸入，通過斬波控制的方式，使輸出電壓保持穩(wěn)定地輸往相應(yīng)的車載電網(wǎng)Ni；③每套車載電網(wǎng)Ni設(shè)有相對(duì)應(yīng)的蓄電池Bi；④每節(jié)車設(shè)有4套車載電網(wǎng)N1、N2、N3、N4，該4套車載電網(wǎng)還設(shè)有二個(gè)互為冗余的實(shí)時(shí)高速并網(wǎng)電路(ASNC-1、ASNC-2)；⑤每一套車載電網(wǎng)Ni的8個(gè)變流器Hi通過輸出二極管隔離后合并，與相應(yīng)的蓄電池Bi構(gòu)成浮充關(guān)系。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的常導(dǎo)高速磁懸浮車輛電源配置，其特征在于所述變流器Hi的正端集成有一正向二極管。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的常導(dǎo)高速磁懸浮車輛電源配置，其特征在于所述的供電配置如下①同一懸浮架對(duì)應(yīng)的兩個(gè)懸浮電磁鐵和兩個(gè)導(dǎo)向電磁鐵的控制單元的電源取自不同的電網(wǎng)；②每個(gè)渦流制動(dòng)電磁鐵分為4個(gè)控制單元，將渦流制動(dòng)控制的8個(gè)單元分為4組，其電源分別取自4個(gè)電網(wǎng)Ni。
全文摘要
一種常導(dǎo)高速磁懸浮車輛電源配置，包括發(fā)電配置和供電配置，其特點(diǎn)是采取安全并網(wǎng)技術(shù)，建立4套獨(dú)立車載電網(wǎng)和二個(gè)互為冗余的實(shí)時(shí)高速并網(wǎng)電路的發(fā)電配置，在供電配置上規(guī)定同一懸浮架對(duì)應(yīng)的兩個(gè)懸浮電磁鐵和兩個(gè)導(dǎo)向電磁鐵的控制單元的用電取自不同的電網(wǎng)。因此本發(fā)明使車輛在發(fā)電、供電兩個(gè)層面均取得冗余，確保一套電網(wǎng)失效后，對(duì)車輛的運(yùn)行安全和運(yùn)行質(zhì)量無影響。
文檔編號(hào)B60L13/04GK1431110SQ03115258
公開日2003年7月23日 申請(qǐng)日期2003年1月29日 優(yōu)先權(quán)日2003年1月29日
發(fā)明者常文森, 劉武君, 佘龍華, 李云鋼, 李 杰 申請(qǐng)人:國(guó)家磁浮交通工程技術(shù)研究中心