一種用于地鐵車輛的供電系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種用于地鐵車輛的供電系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包含：主電源，所述主電源連接到負載上，用于輸出驅(qū)動所述負載所需的第一驅(qū)動電壓；輔助電源，所述輔助電源包含電壓輸出端口，所述電壓輸出端口連接到所述負載上，用于輸出驅(qū)動所述負載所需的第二驅(qū)動電壓。本發(fā)明的供電系統(tǒng)可以在主電源發(fā)生故障時繼續(xù)為負載供電，從而提高供電系統(tǒng)整體的可靠性；同時本發(fā)明的供電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，不需要復雜的供電系統(tǒng)故障判斷電路，不僅便于安裝，而且節(jié)約了硬件成本，并且也減小了系統(tǒng)的故障率。
【專利說明】—種用于地鐵車輛的供電系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及鐵路交通領(lǐng)域，具體說涉及一種用于地鐵車輛的供電系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]在地鐵車輛中安裝有各種電氣裝置。由于這些電氣裝置必須接入特定電壓值的驅(qū)動電壓才可工作。我們將這些需要驅(qū)動電壓的電氣裝置統(tǒng)稱為負載。針對這些負載在地鐵車輛中必須安裝能夠為這些負載提供驅(qū)動電壓的電源。在現(xiàn)有設(shè)計中，某些負載由蓄電池供電。例如車載輔助變流器，雖然其可以提供直流IlOV電壓，從而給擁有相應(yīng)電壓需求的蓄電池和負載供電。但是構(gòu)造在車載輔助變流器內(nèi)的控制裝置必須接入特定電壓值的驅(qū)動電壓才可正常工作。因此在車載輔助變流器內(nèi)的控制裝置上連接有充當電源的蓄電池。
[0003]在實際運行中，蓄電池會發(fā)生故障，從而導致相應(yīng)的負載不能正常工作。例如車載輔助變流器的控制裝置在蓄電池故障時就會停止工作。
[0004]因此，為保證負載正常工作，需要一種新的供電系統(tǒng)，從而在蓄電池發(fā)生故障時還能提供穩(wěn)定的驅(qū)動電壓給地鐵車輛上的相應(yīng)負載。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對現(xiàn)有供電系統(tǒng)在故障狀態(tài)下不能保證負載正常工作的問題，本發(fā)明提供了一種用于地鐵車輛的供電系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包含:
[0006]主電源，所述主電源連接到地鐵車輛的負載上，用于輸出驅(qū)動所述負載所需的第一驅(qū)動電壓；
[0007]輔助電源，所述輔助電源包含電壓輸出端口，所述電壓輸出端口連接到所述負載上，用于輸出驅(qū)動所述負載所需的第二驅(qū)動電壓；
[0008]其中，所述第二驅(qū)動電壓的電壓值低于所述第一驅(qū)動電壓的電壓值，從而當所述第一驅(qū)動電壓正常驅(qū)動所述負載時，所述輔助電源在所述第一驅(qū)動電壓與所述第二驅(qū)動電壓之間的壓差作用下處于空載狀態(tài)。
[0009]在一實施例中，所述系統(tǒng)還包括斷路器，其安裝在所述輔助電源的電壓輸出端口與所述負載之間，當所述系統(tǒng)正常運行時，所述斷路器保持導通狀態(tài)。
[0010]在一實施例中，所述輔助電源還包括電壓輸入端口，所述電壓輸入端口接到所述地鐵車輛的高壓電網(wǎng)中，所述輔助電源將所述高壓電網(wǎng)的高電壓變換為所述第二驅(qū)動電壓并輸出。
[0011 ] 在一實施例中，所述輔助電源還包括狀態(tài)信號輸出單元，所述狀態(tài)信號輸出單元的一端與所述電壓輸出端口相連，另一端連接到監(jiān)控設(shè)備。
[0012]在一實施例中，所述系統(tǒng)還包含第一逆流保護器，所述第一逆流保護器安裝在所述輔助電源的電壓輸出端口與所述負載之間靠近所述電壓輸出端口的位置上，用于防止從所述主電源流出的電流逆流到所述輔助電源。
[0013]在一實施例中，所述系統(tǒng)還包含第二逆流保護器，所述第二逆流保護器安裝在所述主電源與所述負載之間靠近所述主電源的位置上，用于防止從所述輔助電源流出的電流逆流到所述主電源。
[0014]在一實施例中，所述系統(tǒng)還包含第一二極管和第二二極管，所述主電源依次連接所述第一二極管和所述第二二極管并連接到所述輔助電源的電壓輸出端口，所述第一二極管和所述第二二極管反向串聯(lián)，所述負載連接到所述第一二極管和所述第二二極管之間的連接線上。
[0015]在一實施例中，所述負載為驅(qū)動電壓為直流IlOV的車載輔助變流器控制裝置。
[0016]在一實施例中，所述第一驅(qū)動電壓為直流110V，所述第二驅(qū)動電壓為直流105V。
[0017]在一實施例中，所述主電源為蓄電池。
[0018]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點:
[0019]本發(fā)明的供電系統(tǒng)可以在主電源發(fā)生故障時繼續(xù)為負載供電，從而提高供電系統(tǒng)整體的可靠性；
[0020]本發(fā)明的供電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，不需要復雜的供電系統(tǒng)故障判斷電路，不僅便于安裝，而且節(jié)約了硬件成本，并且也減小了系統(tǒng)的故障率。
[0021]本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點將在隨后的說明書中闡述。并且，部分地從說明書中變得顯而易見，或者通過實施本發(fā)明而了解。本發(fā)明的目的和其他優(yōu)點可通過在說明書、權(quán)利要求書以及附圖中所特別指出的步驟來實現(xiàn)和獲得。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0022]附圖用來提供對本發(fā)明的進一步理解，并且構(gòu)成說明書的一部分，與本發(fā)明的實施例共同用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對本發(fā)明的限制。在附圖中:
[0023]圖1是根據(jù)本發(fā)明一實施例結(jié)構(gòu)簡圖；
[0024]圖2是根據(jù)本發(fā)明一實施例結(jié)構(gòu)簡圖。

【具體實施方式】
[0025]以下將結(jié)合附圖及實施例來詳細說明本發(fā)明的實施方式，借此本發(fā)明的實施人員可以充分理解本發(fā)明如何應(yīng)用技術(shù)手段來解決技術(shù)問題，并達成技術(shù)效果的實現(xiàn)過程。進而本發(fā)明的實施人員可依據(jù)上述實現(xiàn)過程具體實施本發(fā)明。需要說明的是，只要不構(gòu)成沖突，本發(fā)明中的各個實施例以及各實施例中的各個特征可以相互結(jié)合，所形成的技術(shù)方案均在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
[0026]地鐵車輛上安裝有各種電氣裝置。我們把這些需要特定電壓驅(qū)動的電氣裝置統(tǒng)稱為負載。當為這些負載供電的電源故障的時候，這些負載將無法正常工作。為了電源故障時也能保證負載的正常運作，本發(fā)明提供了提供一種供電系統(tǒng)。如圖1所示，本發(fā)明的供電系統(tǒng)100的主要構(gòu)成是輔助電源110和主電源103。輔助電源110構(gòu)造有電壓輸出端口 111，電壓輸出端口 111連接到負載101。同時主電源103也連接到負載101。
[0027]在本實施例中，主電源103輸出可以驅(qū)動負載的第一驅(qū)動電壓，同時輔助電源110輸出可以驅(qū)動負載的第二驅(qū)動電壓。圖1所示的供電結(jié)構(gòu)的基本運行思想是:當主電源103正常運行時，負載101由主電源103供電；當主電源103故障或虧電時，負載101由輔助電源110供電。本發(fā)明的供電系統(tǒng)可以在主電源103發(fā)生故障時繼續(xù)為負載101供電，從而提高供電系統(tǒng)100整體的可靠性。
[0028]為了正常運行并降低功耗，上述的供電系統(tǒng)設(shè)計要求供電系統(tǒng)100能夠基于主電源103的工作狀態(tài)而調(diào)整輔助電源110的供電狀態(tài)。使得輔助電源110只在主電源103故障或虧電時供電。如果對主電源103的工作狀態(tài)判斷錯誤，就有可能導致輔助電源110與主電源103同時供電或者同時斷電。從而造成不必要的功率消耗或是導致負載101停止工作。但是為了準確的判斷主電源103的工作狀態(tài)并及時根據(jù)判斷結(jié)果調(diào)整輔助電源100的工作狀態(tài)勢必要增加供電系統(tǒng)的內(nèi)部組件，使得供電系統(tǒng)內(nèi)部電路設(shè)計變得復雜。
[0029]為了解決上述問題，本發(fā)明進一步改進了供電系統(tǒng)。在本實施例中，輔助電源110被構(gòu)建為其輸出的第二驅(qū)動電壓低于主電源103提供的第一驅(qū)動電壓。當然，輔助電源110的輸出電壓的電壓值必須仍然能夠驅(qū)動負載101。當系統(tǒng)正常運行時，主電源103輸出的驅(qū)動電壓作用于負載101從而為負載101供電。由于電壓輸出端口 111與主電源輸出端104同時連接到負載101，因此電壓輸出端口 111與主電源輸出端104之間是導通的。因為電壓輸出端口 111處輸出的電壓的電壓值小于主電源輸出端104處輸出的電壓的電壓值。所以當主電源103正常驅(qū)動負載101時，電流由主電源103流向負載101，從輔助電源110處基本沒有電流流出。
[0030]通過上述設(shè)計，即使輔助電源110的輸出經(jīng)常性處于接通狀態(tài)，也能夠使其工作于基本空載狀態(tài)，僅在主電源103故障或虧電的情況下發(fā)揮較大功率。這樣不但有利于降低高壓電源的功率損耗。同時，由于不需要判斷主電源的工作狀態(tài)，減少了供電系統(tǒng)內(nèi)部的控制電路元器，使得供電系統(tǒng)內(nèi)部的電路設(shè)計更加簡單。本發(fā)明的供電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，不需要復雜的供電系統(tǒng)故障判斷電路，不僅便于安裝，而且節(jié)約了硬件成本，同時也減小了系統(tǒng)的故障率。
[0031 ] 接下來通過本發(fā)明另一個具體的實施例來描述本發(fā)明。在本實施例中，主電源被設(shè)計為蓄電池。當然，在本發(fā)明其他實施例中，主電源可以根據(jù)實際情況采用其他類型的電源。在本實施例中，我們主要針對負載是車載輔助變流器的控制裝置的情況進行描述。需要指出的是，在實際使用過程中，本發(fā)明的應(yīng)用并不僅限于此。任何能夠發(fā)揮本發(fā)明優(yōu)點的供電場合都可以使用本發(fā)明的供電系統(tǒng)。
[0032]如圖2所示，供電系統(tǒng)100包含輔助電源110。供電系統(tǒng)100所連接到的負載為控制裝置202。在本實施例中，輔助電源110包括電壓輸入端口 211。電壓輸入端口 211接到地鐵車輛的高壓電網(wǎng)200中。輔助電源110被構(gòu)建成可以將高壓電網(wǎng)200中的高壓電變換為機車輔助變流器的控制系統(tǒng)所需要的驅(qū)動電壓。在本實施例中，高壓電網(wǎng)200中的高壓電為直流1500V或直流750V，機車輔助變流器的控制系統(tǒng)所需的驅(qū)動電壓為直流110V。
[0033]不難理解，根據(jù)實際情況的不同，高壓電網(wǎng)中提供的高壓電也不同。同時負載所需的驅(qū)動電壓也會不同。在本發(fā)明其他實施例中，根據(jù)具體實際情況，輔助電源采用不同輸入輸出參數(shù)以及不同原理的變壓設(shè)計。
[0034]在本實施例中，車載輔助變流器的控制裝置通常的工作電壓為直流110V。因此在本實施例中為控制裝置提供驅(qū)動電壓的蓄電池的輸出電壓為直流110V。考慮到車載輔助變流器的控制裝置的驅(qū)動電壓下限是77V，在本實施例中，輔助電源110的輸出電壓被設(shè)計為直流105V。
[0035]為方便控制，在本實施例中，供電系統(tǒng)100還包括斷路器QFl。斷路器QFl安裝在電壓輸出端口 111與車載輔助變流器的控制裝置202之間，用于控制電路通斷。當斷路器QFl斷開時，輔助電源110的輸出處于切斷狀態(tài)，供電系統(tǒng)100停止供電。當然的，基于之前所述的本發(fā)明的工作原理，本發(fā)明的供電系統(tǒng)在運行過程中，輔助電源110的輸出始終處于導通狀態(tài)。因此，本實施例中，斷路器QFl只起輔助控制作用，在供電系統(tǒng)100正常運行過程中，斷路器QFl始終處于導通狀態(tài)。
[0036]為了方便操作者了解輔助電源110的運行狀態(tài)，輔助電源110還包括狀態(tài)信號輸出單元230。在本實施例中，為簡化電路設(shè)計，狀態(tài)信號輸出單元230利用一條導線構(gòu)造。狀態(tài)信號輸出單元230的一端通過繼電器Kl與電壓輸出端口 111相連。這樣當供電系統(tǒng)100正常運行時，如果繼電器Kl導通，則狀態(tài)信號輸出單元230輸出直流IlOV電壓。如果輔助電源110工作狀態(tài)不正常，其電壓輸出端口 111無法輸出穩(wěn)定的直流IlOV電壓，則會同時影響到狀態(tài)信號輸出單元230的輸出電壓。狀態(tài)信號輸出單元230的另一端連接到供電系統(tǒng)100外部的監(jiān)測裝置204上，監(jiān)測裝置204通過讀取狀態(tài)信號輸出單元230的輸出電壓從而判斷輔助電源110的工作狀態(tài)。
[0037]同時，為了自動控制輔助變流器的運行，輔助電源110還包括啟動信號輸出端240。啟動信號輸出端240連接到輔助變流器啟動端203。不難理解，當啟動信號輸出端240輸出的電壓正常時，則說明輔助變流器的控制裝置202可以正常運行，也就是輔助變流器可以啟動。當啟動信號輸出端240輸出的電壓不正常時，則說明輔助變流器的控制裝置202不可以正常運行，也就是輔助變流器需要關(guān)閉。
[0038]通過對本發(fā)明的運行原理的描述，不難理解，當供電系統(tǒng)正常運行時，由于蓄電池輸出端104處的電壓大于電壓輸出端口 111處的電壓，因此在蓄電池輸出端104與電壓輸出端口 111之間會產(chǎn)生從蓄電池輸出端104到電壓輸出端口 111的電流，產(chǎn)生逆流現(xiàn)象。為保護輔助電源，阻止逆流現(xiàn)象的產(chǎn)生，在本發(fā)明的供電系統(tǒng)中構(gòu)建有逆流保護器。逆流保護器被安裝在電壓輸出端口與負載之間靠近電壓輸出端口的位置上，用于防止從蓄電池流出的電流逆流到輔助電源。
[0039]同樣的，當蓄電池故障或萬.電時，由于蓄電池輸出端104處的電壓小于電壓輸出端口 111處的電壓，因此在蓄電池輸出端104與電壓輸出端口 111之間會產(chǎn)生從電壓輸出端口 111到蓄電池輸出端104的電流，電流逆流到蓄電池。為阻止上述情況產(chǎn)生，本實施例通過在蓄電池輸出端104與負載101之間安裝逆流保護器的方式來消除逆流。
[0040]圖2所示的電路簡圖中更為具體的描述了本實施例中逆流保護器的安裝方式。在本實施例中，逆流保護器采用二極管。如圖2所示，電壓輸出端口 111依次連接二極管221和二極管222連接后連接到蓄電池輸出端104。二極管221和二極管222反向串聯(lián)且負載101連接到二極管221和二極管222之間的連接線上。
[0041]當然，在可以實現(xiàn)逆流保護的前提下，本發(fā)明的供電系統(tǒng)也可以采用其他類型的逆流保護器，并且在本發(fā)明的其他實施例中也可根據(jù)實際情況采用其他的電路連接設(shè)計。同時，本發(fā)明的實施例的供電系統(tǒng)可以通過在現(xiàn)有的蓄電池上增加逆流保護設(shè)備的方式得以實施。這樣，采用本發(fā)明的供電系統(tǒng)的地鐵車輛就不需要更換原有的蓄電池，只需依據(jù)本發(fā)明更換現(xiàn)有蓄電池的連接線即可，這樣大大節(jié)省了系統(tǒng)的硬件成本。
[0042]雖然本發(fā)明所公開的實施方式如上，但所述的內(nèi)容只是為了便于理解本發(fā)明而采用的實施方式，并非用以限定本發(fā)明。本發(fā)明所述的方法還可有其他多種實施例。在不背離本發(fā)明實質(zhì)的情況下，熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員當可根據(jù)本發(fā)明作出各種相應(yīng)的改變或變形，但這些相應(yīng)的改變或變形都應(yīng)屬于本發(fā)明的權(quán)利要求的保護范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種用于地鐵車輛的供電系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包含: 主電源，所述主電源連接到地鐵車輛的負載上，用于輸出驅(qū)動所述負載所需的第一驅(qū)動電壓； 輔助電源，所述輔助電源包含電壓輸出端口，所述電壓輸出端口連接到所述負載上，用于輸出驅(qū)動所述負載所需的第二驅(qū)動電壓； 其中，所述第二驅(qū)動電壓的電壓值低于所述第一驅(qū)動電壓的電壓值，從而當所述第一驅(qū)動電壓正常驅(qū)動所述負載時，所述輔助電源在所述第一驅(qū)動電壓與所述第二驅(qū)動電壓之間的壓差作用下處于空載狀態(tài)。
2.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)還包括斷路器，其安裝在所述輔助電源的電壓輸出端口與所述負載之間，當所述系統(tǒng)正常運行時，所述斷路器保持導通狀態(tài)。
3.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述輔助電源還包括電壓輸入端口，所述電壓輸入端口接到所述地鐵車輛的高壓電網(wǎng)中，所述輔助電源將所述高壓電網(wǎng)的高電壓變換為所述第二驅(qū)動電壓并輸出。
4.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述輔助電源還包括狀態(tài)信號輸出單元，所述狀態(tài)信號輸出單元的一端與所述電壓輸出端口相連，另一端連接到監(jiān)控設(shè)備。
5.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)還包含第一逆流保護器，所述第一逆流保護器安裝在所述輔助電源的電壓輸出端口與所述負載之間靠近所述電壓輸出端口的位置上，用于防止從所述主電源流出的電流逆流到所述輔助電源。
6.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)還包含第二逆流保護器，所述第二逆流保護器安裝在所述主電源與所述負載之間靠近所述主電源的位置上，用于防止從所述輔助電源流出的電流逆流到所述主電源。
7.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)還包含第一二極管和第二二極管，所述主電源依次連接所述第一二極管和所述第二二極管并連接到所述輔助電源的電壓輸出端口，所述第一二極管和所述第二二極管反向串聯(lián)，所述負載連接到所述第一二極管和所述第二二極管之間的連接線上。
8.如權(quán)利要求1-7中任一項所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述負載為驅(qū)動電壓為直流IlOV的車載輔助變流器控制裝置。
9.如權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述第一驅(qū)動電壓為直流110V，所述第二驅(qū)動電壓為直流105V。
10.如權(quán)利要求1-7中任一項所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述主電源為蓄電池。
【文檔編號】H02J9/00GK104348247SQ201410613813
【公開日】2015年2月11日 申請日期:2014年11月4日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月4日
【發(fā)明者】劉清, 魏周艷, 耿志東, 程超龍 申請人:株洲南車時代電氣股份有限公司