接觸網(wǎng)過電壓保護(hù)裝置的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型提供一種接觸網(wǎng)過電壓保護(hù)裝置，連接在接觸網(wǎng)與UPS之間，包括：采樣控制電路和接觸器；接觸器的輸入端與接觸網(wǎng)連接，接觸器的輸出端與UPS連接，采樣控制電路分別與接觸器的輸入端和接觸器的輸出端連接，采樣控制電路從接觸網(wǎng)上采集接觸網(wǎng)電壓，用于在接觸網(wǎng)電壓高于第一基準(zhǔn)電壓或低于第二基準(zhǔn)電壓時(shí)，控制接觸器處于斷開狀態(tài)，用于在接觸網(wǎng)電壓介于第一基準(zhǔn)電壓與第二基準(zhǔn)電壓之間時(shí)，控制接觸器處于閉合狀態(tài)。本實(shí)用新型提供的技術(shù)方案，在接觸網(wǎng)電壓過壓或接觸網(wǎng)電壓的諧波分量過大時(shí)，能夠使接觸網(wǎng)與UPS隔離，保護(hù)了UPS和牽引變站內(nèi)的設(shè)備不受損壞，而且體積小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠、成本低。
【專利說明】
接觸網(wǎng)過電壓保護(hù)裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及電氣化鐵路技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種接觸網(wǎng)過電壓保護(hù)裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]在鐵路系統(tǒng)中，隨著鐵路運(yùn)輸及電氣化鐵路的迅猛發(fā)展，從外界擷取電力作為能源驅(qū)動(dòng)的鐵路機(jī)車(也即，電力機(jī)車)得到了廣泛的應(yīng)用。電力機(jī)車主要依靠牽引供電系統(tǒng)的牽引和供電作用實(shí)現(xiàn)正常安全運(yùn)行。牽引供電系統(tǒng)主要由牽引變電站和接觸網(wǎng)兩大部分組成，其中，牽引變電站設(shè)在鐵道附件，利用牽引變電站內(nèi)設(shè)備的牽引作用將從發(fā)電廠輸出經(jīng)高壓輸電線送來的交流電送到鐵路上空的接觸網(wǎng)上，通過接觸網(wǎng)向電力機(jī)車直接輸送電能。而不間斷電源系統(tǒng)(Uninterruptible Power System，簡(jiǎn)稱UPS)是將接觸網(wǎng)上的交流電轉(zhuǎn)換成市電，并為牽引變電站內(nèi)各設(shè)備供電的系統(tǒng)設(shè)備。
[0003]鑒于接觸網(wǎng)輸送的電壓不穩(wěn)定，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)電壓過高、過低，或電壓中含較高諧波分量的情況，尤其是火車從接觸網(wǎng)取電時(shí)，上述情況更加明顯。若接觸網(wǎng)輸出的電壓過高，超過了UPS的負(fù)載能力，則有可能出現(xiàn)UPS被損壞，甚至牽引變電站內(nèi)設(shè)備被燒壞的情況。目前，為了解決上述問題，通常在UPS的交流輸入端增加濾波電路，通過濾波電路的濾波和降壓作用來降低接觸網(wǎng)電壓或?yàn)V除接觸網(wǎng)電壓中的諧波分量，進(jìn)而保護(hù)UPS和牽引變電站內(nèi)設(shè)備不被損壞。
[0004]然而，在UPS交流輸入端增加的濾波電路僅能濾除部分諧波分量，對(duì)UPS和牽引變電站內(nèi)設(shè)備的保護(hù)作用不明顯，而且，諧波電路部分的增加還會(huì)使UPS的制造成本增加、體積增加，效率降低。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005]本實(shí)用新型提供一種接觸網(wǎng)過電壓保護(hù)裝置，以解決現(xiàn)有UPS輸入端增加濾波電路產(chǎn)生的濾波效果差、可靠性低、成本高的問題。
[0006]本實(shí)用新型提供的一種接觸網(wǎng)過電壓保護(hù)裝置，連接在接觸網(wǎng)與UPS之間，包括:采樣控制電路和接觸器；
[0007]所述接觸器的輸入端與所述接觸網(wǎng)連接，所述接觸器的輸出端與所述UPS連接;所述采樣控制電路的一端與所述接觸器的輸入端連接，所述采樣控制電路的另一端與所述接觸器的輸出端連接，所述采樣控制電路從所述接觸網(wǎng)上采集接觸網(wǎng)電壓，所述采樣控制電路，用于在所述接觸網(wǎng)電壓高于第一基準(zhǔn)電壓或所述接觸網(wǎng)電壓低于第二基準(zhǔn)電壓時(shí)，控制所述接觸器處于斷開狀態(tài)，用于在所述接觸網(wǎng)電壓介于所述第一基準(zhǔn)電壓與所述第二基準(zhǔn)電壓之間時(shí)，控制所述接觸器處于閉合狀態(tài)。
[0008]在本實(shí)用新型的一實(shí)施例中，所述接觸網(wǎng)過電壓保護(hù)裝置，還包括:輔助電源；
[0009]所述輔助電源與所述采樣控制電路連接，用于為所述采樣控制電路提供電能。
[0010]在本實(shí)用新型的一實(shí)施例中，所述采樣控制電路，包括:比較電路和控制電路；
[0011]所述接觸網(wǎng)與所述比較電路的輸入端連接，所述比較電路的輸出端與所述控制電路連接，所述控制電路的輸出端連接在所述接觸器的輸出端和所述UPS之間；
[0012]所述控制電路，用于在所述接觸網(wǎng)電壓高于所述第一基準(zhǔn)電壓或者低于所述第二基準(zhǔn)電壓時(shí)，控制所述接觸器處于斷開狀態(tài)，用于在所述接觸網(wǎng)電壓介于所述第一基準(zhǔn)電壓與所述第二基準(zhǔn)電壓之間時(shí)，控制所述接觸器處于閉合狀態(tài)。
[0013]在本實(shí)用新型的上述實(shí)施例中，所述比較電路包括:過壓比較電路和欠壓比較電路；
[0014]所述過壓比較電路包括:第一比較器、第一二極管、第一電阻和第二電阻;所述接觸網(wǎng)電壓通過所述第二電阻連接在所述第一比較器的負(fù)極輸入端，所述第一基準(zhǔn)電壓通過所述第一電阻連接在所述第一比較器的正極輸入端，所述第一二極管的負(fù)極與所述第一比較器的輸出端連接，所述第一比較器，用于比較所述接觸網(wǎng)電壓與所述第一基準(zhǔn)電壓的值大小；
[0015]所述欠壓比較電路包括:第二比較器、第二二極管、第三電阻和第四電阻；所述接觸網(wǎng)電壓通過所述第三電阻連接在所述第二比較器的正極輸入端，所述第二基準(zhǔn)電壓通過所述第四電阻連接在所述第二比較器的負(fù)極輸入端，所述第二二極管的負(fù)極與所述第二比較器的輸出端連接，所述第二比較器，用于比較所述接觸網(wǎng)電壓與所述第二基準(zhǔn)電壓的值大小。
[0016]在本實(shí)用新型的上述實(shí)施例中，所述采樣控制電路，還包括:延時(shí)電路；
[0017]所述延時(shí)電路連接在所述比較電路與所述控制電路之間，所述延時(shí)電路用于在預(yù)設(shè)時(shí)間段內(nèi)保持所述控制電路的工作狀態(tài)不變。
[0018]在本實(shí)用新型的上述實(shí)施例中，所述延時(shí)電路，包括:第三比較器、第三二極管、第五電阻、第六電阻、第七電阻和電容；
[0019]所述比較電路的輸出端通過所述第五電阻連接在所述第三比較器的正極輸入端，第三基準(zhǔn)電壓通過所述第六電阻連接在所述第三比較器的負(fù)極輸入端，所述第三二極管和所述第七電阻連接在所述比較電路的輸出端和所述第三比較器的正極輸入端之間，所述第三比較器的正極輸入端通過所述電容接地，所述第三比較器，用于比較所述比較電路的輸出電壓與所述第三基準(zhǔn)電壓的值大小。
[0020]在本實(shí)用新型的上述實(shí)施例中，所述控制電路包括:M0SFET、第八電阻和第四二極管組成；
[0021]所述輔助電源與所述第四二極管的負(fù)極連接，所述第四二極管的正極與所述MOSFET的漏極連接，所述MOSFET的基極通過所述第八電阻與所述延時(shí)電路連接。
[0022]在本實(shí)用新型的一實(shí)施例中，所述過壓比較電路還包括:第一回差模塊，所述欠壓比較電路還包括:第二回差模塊，所述延時(shí)電路還包括:第三回差模塊；
[0023]所述第一回差模塊包括:第五二極管和第九電阻，所述第二回差模塊包括:第六二極管和第十電阻，所述第三回差模塊包括:第七二極管和第十一電阻；
[0024]所述第一回差模塊連接在所述第一比較器的正極輸入端和輸出端之間，用于防止所述第一比較器抖動(dòng)，所述第二回差模塊連接在所述第二比較器的正極輸入端和輸出端之間，用于防止所述第二比較器抖動(dòng)，所述第三回差模塊連接在所述第三比較器的正極輸入端和輸出端之間，用于防止所述第三比較器抖動(dòng)。
[0025]在本實(shí)用新型的一實(shí)施例中，所述接觸網(wǎng)電壓為經(jīng)過整流濾波處理后的所述接觸器的輸入電壓。
[0026]本實(shí)用新型提供的接觸網(wǎng)過電壓保護(hù)裝置，通過采樣控制電路的內(nèi)部檢測(cè)作用，當(dāng)接觸網(wǎng)電壓高于第一基準(zhǔn)電壓或低于第二基準(zhǔn)電壓時(shí)，采樣控制電路控制接觸器處于斷開狀態(tài)，使接觸網(wǎng)電壓無法直接進(jìn)入U(xiǎn)PS，此時(shí)，牽引變電站內(nèi)的設(shè)備直接由UPS供電，當(dāng)接觸網(wǎng)電壓介于第一基準(zhǔn)電壓與第二基準(zhǔn)電壓之間時(shí)，采樣控制電路控制接觸器處于閉合狀態(tài)，接觸網(wǎng)電壓接入U(xiǎn)PS，此時(shí)，UPS將接觸網(wǎng)電壓轉(zhuǎn)換后直接給牽引變電站內(nèi)的設(shè)備供電。本實(shí)用新型的技術(shù)方案，在接觸網(wǎng)電壓過壓或接觸網(wǎng)電壓的諧波分量過大時(shí)，可以使接觸網(wǎng)與UPS隔離開，能夠保護(hù)UPS和牽引變電站內(nèi)的設(shè)備不受損壞，而且該接觸網(wǎng)過電壓保護(hù)裝置的體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠，成本低。
【附圖說明】
[0027]為了更清楚地說明本實(shí)用新型實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作一簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本實(shí)用新型的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0028]圖1為本實(shí)用新型提供的接觸網(wǎng)過電壓保護(hù)裝置實(shí)施例一的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0029]圖2為本實(shí)用新型提供的接觸網(wǎng)過電壓保護(hù)裝置實(shí)施例二的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0030]圖3為本實(shí)用新型提供的接觸網(wǎng)過電壓保護(hù)裝置實(shí)施例三的電路圖；
[0031]圖4為本實(shí)用新型提供的接觸網(wǎng)過電壓保護(hù)裝置實(shí)施例四的電路圖。
【具體實(shí)施方式】
[0032]為使本實(shí)用新型實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本實(shí)用新型實(shí)施例中的附圖，對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本實(shí)用新型一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒緦?shí)用新型中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。
[0033]電力機(jī)車是指由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)車輪的機(jī)車，其所需電能由電氣化鐵路供電系統(tǒng)的接觸網(wǎng)供給，是一種非自帶能源的機(jī)車。由于電力機(jī)車具有功率大、過載能力強(qiáng)、牽引力大、速度快、整備作業(yè)時(shí)間短、維修量少、運(yùn)營(yíng)費(fèi)用低、便于實(shí)現(xiàn)多機(jī)牽引、能采用再生制動(dòng)以及節(jié)約能量等優(yōu)點(diǎn)，因此使用電力機(jī)車牽引車列，可以提高列車運(yùn)行速度和承載重量，從而大幅度地提高鐵路的運(yùn)輸能力和通過能力。
[0034]接觸網(wǎng)是電氣化鐵道中，沿鐵路線上空“之”字形架設(shè)的向電力機(jī)車供電的特殊形式的輸電線路。而不間斷電源系統(tǒng)(Uninterruptible Power System，簡(jiǎn)稱UPS)是設(shè)置在牽引變電站內(nèi)為其內(nèi)的設(shè)備進(jìn)行供電的系統(tǒng)設(shè)備。接觸網(wǎng)就是通過牽引變電站內(nèi)的UPS以及其他設(shè)備的變換作用，將接觸網(wǎng)上的交流電轉(zhuǎn)變?yōu)槭须?，進(jìn)而供牽引變電站內(nèi)的各設(shè)備正常工作。
[0035]當(dāng)接觸網(wǎng)上輸送的電壓正常時(shí)，通過UPS的作用可將接觸網(wǎng)電壓供應(yīng)給牽引變電站內(nèi)的負(fù)載使用，但是，若接觸網(wǎng)上輸送的電壓過大或過低，或電壓中含有較高的諧波分量，那么則有可能出現(xiàn)損壞UPS的情況，進(jìn)而損壞牽引變電站內(nèi)設(shè)備的情況。
[0036]現(xiàn)有技術(shù)中，通常在UPS的交流輸入端增加龐大的濾波電路，使其降低接觸網(wǎng)電壓或?yàn)V除接觸網(wǎng)電壓中的諧波分量，進(jìn)而起到保護(hù)UPS和牽引變電站內(nèi)設(shè)備的作用。但是，濾波電路僅能濾除部分諧波分量，降壓效果差，另外，在UPS的交流輸入端增加龐大的濾波電路，會(huì)使UPS的成本增加、體積增大、效率降低，不宜用于功率大的UPS。
[0037]本實(shí)用新型提供一種接觸網(wǎng)過電壓保護(hù)裝置，將其連接在接觸網(wǎng)與鐵路UPS之間，用于解決現(xiàn)有在UPS輸入端增加濾波電路產(chǎn)生的濾波效果差、可靠性低、成本高的問題。
[0038]圖1為本實(shí)用新型提供的接觸網(wǎng)過電壓保護(hù)裝置實(shí)施例一的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖1所示，本實(shí)用新型實(shí)施例一提供的接觸網(wǎng)過電壓保護(hù)裝置，連接在接觸網(wǎng)100與UPS 200之間，包括:采樣控制電路11和接觸器12。
[0039]接觸器12的輸入端與接觸網(wǎng)100連接，接觸器12的輸出端與UPS200連接;采樣控制電路11的一端與接觸器12的輸入端連接，采樣控制電路11的另一端與接觸器12的輸出端連接，采樣控制電路11從接觸網(wǎng)100上采集接觸網(wǎng)電壓，該采樣控制電路11，用于在接觸網(wǎng)電壓超過第一基準(zhǔn)電壓或接觸網(wǎng)電壓低于第二基準(zhǔn)電壓時(shí)，控制接觸器12處于斷開狀態(tài)，用于在接觸網(wǎng)電壓介于第一基準(zhǔn)電壓與第二基準(zhǔn)電壓之間時(shí)，控制接觸器12處于閉合狀
??τ O
[0040]具體的，本實(shí)用新型將從接觸網(wǎng)100采集到的電壓稱為接觸網(wǎng)電壓，接觸網(wǎng)電壓從接觸網(wǎng)100的輸入端采集得到，在采樣控制電路11的比較控制作用下，當(dāng)接觸網(wǎng)電壓或者接觸網(wǎng)電壓的諧波分量超過第一基準(zhǔn)電壓，或接觸網(wǎng)電壓低于第二基準(zhǔn)電壓時(shí)，采樣控制電路11均能控制接觸器12處于斷開狀態(tài)，當(dāng)接觸網(wǎng)電壓介于第一基準(zhǔn)電壓和第二基準(zhǔn)電壓時(shí)，采樣控制電路11控制接觸器12處于閉合狀態(tài)。
[0041]值得說明的是，在本實(shí)用新型實(shí)施例中，將第一基準(zhǔn)電壓作為UPS的電壓上限，將第二基準(zhǔn)電壓作為UPS的電壓下限。
[0042]在實(shí)際應(yīng)用中，由于接觸網(wǎng)100輸送的電壓非常大，一般在25kV左右，因此，接觸網(wǎng)100與接觸器12之間一般設(shè)置有隔離變壓器(未示出)，該隔離變壓器主要用于將接觸網(wǎng)100輸送的平穩(wěn)電壓降到適易于UPS 200的工作電壓范圍內(nèi)。相應(yīng)的，本實(shí)施例中的接觸網(wǎng)電壓也是經(jīng)過隔離變壓器降壓處理以后采集到的電壓。
[0043]本實(shí)用新型實(shí)施例一提供的接觸網(wǎng)過電壓保護(hù)裝置，通過采樣控制電路的內(nèi)部檢測(cè)作用，當(dāng)接觸網(wǎng)電壓超過第一基準(zhǔn)電壓或低于第二基準(zhǔn)電壓時(shí)，采樣控制電路控制接觸器處于斷開狀態(tài)，使接觸網(wǎng)電壓無法直接進(jìn)入U(xiǎn)PS，牽引變電站內(nèi)的設(shè)備直接由UPS供電，當(dāng)接觸網(wǎng)電壓介于第一基準(zhǔn)電壓與第二基準(zhǔn)電壓之間時(shí)，采樣控制電路控制接觸器處于閉合狀態(tài)，接觸網(wǎng)電壓接入U(xiǎn)PS，此時(shí)，UPS將接觸網(wǎng)電壓轉(zhuǎn)換后直接給牽引變電站內(nèi)的設(shè)備供電。本實(shí)用新型的技術(shù)方案，在接觸網(wǎng)電壓過壓或接觸網(wǎng)電壓的諧波分量過大時(shí)，可以使接觸網(wǎng)與UPS隔離開，能夠保護(hù)UPS和牽引變電站內(nèi)的設(shè)備不受損壞，而且該接觸網(wǎng)過電壓保護(hù)裝置的體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠，成本低。
[0044]進(jìn)一步的，上述實(shí)施例提供的接觸網(wǎng)過電壓保護(hù)裝置，還包括:輔助電源。該輔助電源與采樣控制電路連接，用于為該采樣控制電路提供電能。
[0045]值得說明的是，輔助電源為寬電壓輸入范圍，輸出電壓為+12V、+24V。
[0046]圖2為本實(shí)用新型提供的接觸網(wǎng)過電壓保護(hù)裝置實(shí)施例二的結(jié)構(gòu)示意圖。本實(shí)施例二是在上述實(shí)施例一的基礎(chǔ)上，對(duì)采樣控制電路的進(jìn)一步說明。如圖2所示，在本實(shí)施例中，上述采樣控制電路11，包括:比較電路21和控制電路22。
[0047]接觸網(wǎng)100與比較電路21的輸入端連接，比較電路21的輸出端與控制電路22連接，控制電路22的輸出端連接在接觸器12的輸出端和UPS 200之間。
[0048]控制電路22，用于在接觸網(wǎng)電壓高于第一基準(zhǔn)電壓或者低于第二基準(zhǔn)電壓時(shí)，控制接觸器12處于斷開狀態(tài)，用于在接觸網(wǎng)電壓介于第一基準(zhǔn)電壓與第二基準(zhǔn)電壓之間時(shí)，控制接觸器12處于閉合狀態(tài)。
[0049]具體的，將接觸網(wǎng)電壓接入到比較電路21的輸入端，通過比較電路21的比較作用，若接觸網(wǎng)電壓高于比較電路21的第一基準(zhǔn)電壓或低于比較電路21的第二基準(zhǔn)電壓，此時(shí)則認(rèn)為接觸網(wǎng)電壓處于過壓或含諧波分量過大的狀態(tài)，所以，在控制電路22的作用下使接觸器12處于斷開狀態(tài)，利用UPS 200儲(chǔ)存的電能給牽引變電站內(nèi)的設(shè)備供電，若接觸網(wǎng)電壓恰好介于第一基準(zhǔn)電壓與第二基準(zhǔn)電壓之間，那么則認(rèn)為接觸網(wǎng)電壓的輸入穩(wěn)定，接觸網(wǎng)電壓大小正常，此時(shí)，在控制電路22的作用下使得接觸器12處于閉合狀態(tài)，接觸網(wǎng)給UPS充電的同時(shí)，UPS由電池狀態(tài)轉(zhuǎn)為利用接觸網(wǎng)電壓給牽引變電站內(nèi)的設(shè)備供電。
[0050]本實(shí)用新型實(shí)施例提供的接觸網(wǎng)過電壓保護(hù)裝置，通過將接觸網(wǎng)電壓與比較電路的第一基準(zhǔn)電壓和第二基準(zhǔn)電壓比較，當(dāng)接觸網(wǎng)電壓諧波過大或過壓時(shí)，利用控制電路使接觸器斷開，進(jìn)而保護(hù)了 UPS和牽引變電站內(nèi)的設(shè)備不受損壞，工作可靠，成本低。
[0051]圖3為本實(shí)用新型提供的接觸網(wǎng)過電壓保護(hù)裝置實(shí)施例三的電路圖。如圖3所示，在本實(shí)用新型實(shí)施三提供的接觸網(wǎng)過電壓保護(hù)裝置中，比較電路21包括:過壓比較電路31和欠壓比較電路32。
[0052]其中，過壓比較電路31包括:第一比較器U1、第一二極管D1、第一電阻Rl和第二電阻R2。
[0053]接觸網(wǎng)電壓通過第二電阻R2連接在第一比較器Ul的負(fù)極輸入端，第一基準(zhǔn)電壓VREFl通過第一電阻Rl連接在第一比較器Ul的正極輸入端，第一二極管Dl的負(fù)極與第一比較器UI的輸出端連接，第一比較器Ul，用于比較接觸網(wǎng)電壓與第一基準(zhǔn)電壓VREFI的值大小。
[0054]欠壓比較電路32包括:第二比較器U2、第二二極管D2、第三電阻R3和第四電阻R4。
[0055]接觸網(wǎng)電壓通過第三電阻R3連接在第二比較器U2的正極輸入端，第二基準(zhǔn)電壓VREF2通過第四電阻R4連接在第二比較器U2的負(fù)極輸入端，第二二極管D2的負(fù)極與第二比較器U2的輸出端連接，第二比較器U2，用于比較接觸網(wǎng)電壓與第二基準(zhǔn)電壓VREF2的值大小。
[0056]第一基準(zhǔn)電壓VREFl連接在過壓比較電路31的正極輸入端，第二基準(zhǔn)電壓VREF2連接在欠壓比較電路3 2的負(fù)極輸入端，接觸網(wǎng)電壓與過壓比較電路31負(fù)極輸入端和欠壓比較電路32正極輸入端的共同節(jié)點(diǎn)連接。
[0057]當(dāng)接觸網(wǎng)電壓高于第一基準(zhǔn)電壓VREFl時(shí)，過壓比較電路31形成通路，過壓比較電路31的輸出端電壓電性翻轉(zhuǎn)，電壓變低，在控制電路22的作用下使接觸器12處于斷開狀態(tài)。類似的，當(dāng)接觸網(wǎng)電壓低于第二基準(zhǔn)電壓VREF2時(shí)，欠壓比較電路32形成通路，欠壓比較電路32的輸出端電壓電性同樣翻轉(zhuǎn)，電壓變低，在控制電路22的作用下使接觸器12處于斷開狀態(tài)。當(dāng)接觸網(wǎng)電壓介于第一基準(zhǔn)電壓VREFl與第二基準(zhǔn)電壓VREF2之間時(shí)，過壓比較電路31和欠壓比較電路32的輸出電壓為高電平，使得控制電路22形成通路，進(jìn)而使得接觸器12閉合，接觸網(wǎng)電壓通過UPS 200給牽引變電站內(nèi)的設(shè)備供電。
[0058]本實(shí)用新型提供的接觸網(wǎng)過電壓保護(hù)裝置，將比較電路分為過壓比較電路和欠壓比較電路來分析，能夠分別對(duì)接觸網(wǎng)電壓過大或過低做出相應(yīng)處理，進(jìn)一步提高了比較電路工作的可靠性。
[0059]在上述實(shí)施例三提供的接觸網(wǎng)過電壓保護(hù)裝置中，如圖3所示，采樣控制電路11，還包括:延時(shí)電路23。
[0060]延時(shí)電路23連接在比較電路21與控制電路22之間，該延時(shí)電路23用于在預(yù)設(shè)時(shí)間段內(nèi)保持控制電路22的工作狀態(tài)不變。
[0061]值得說明的是，+12V的輔助電源還通過電阻Rfl與比較電路21的輸出端和延時(shí)電路2 3的輸入端連接，電阻R fl作為上拉電阻，當(dāng)比較電路21的輸出為高電平時(shí)，為延時(shí)電路23提供電源。
[0062]具體的，參照?qǐng)D3所示的接觸網(wǎng)過電壓保護(hù)裝置的電路圖，延時(shí)電路23包括:第三比較器U3、第三二極管D3、第五電阻R5、第六電阻R6、第七電阻R7和電容Cl。
[0063 ]比較電路21的輸出端通過第五電阻R5連接在第三比較器U3的正極輸入端，第三基準(zhǔn)電壓VREF3通過第六電阻R6連接在第三比較器U3的負(fù)極輸入端，第三二極管D3和第七電阻R7連接在比較電路21的輸出端和第三比較器U3的正極輸入端之間，第三比較器U3的正極輸入端通過電容CI接地，第三比較器U3，用于比較比較電路21的輸出電壓與第三基準(zhǔn)電壓VREF3的值大小。
[0064]進(jìn)一步的，如圖3所示，控制電路22包括:金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)管(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor，簡(jiǎn)稱MOSFET)Ql、第八電阻R8和第四二極管D4組成。
[0065]輔助電源(+24V)與第四二極管D4的負(fù)極連接，第四二極管D4的正極與MOSFET Ql的漏極連接，MOSFET Ql的基極通過第八電阻R8與延時(shí)電路23連接。
[0066]其中，第八電阻R8為柵極限流電阻，用于消除柵極振蕩，調(diào)節(jié)功率開關(guān)器件的通斷速度。
[0067]值得說明的是，+12 V的輔助電源還通過電阻R f 2與延時(shí)電路2 3的輸出和控制電路22的輸入連接，電阻Rf 2作為上拉電阻，當(dāng)延時(shí)電路23的輸出為高電平時(shí)，為控制電路22提供電源。
[0068]MOSFET Ql的基極端還通過電阻Rdl與地連接，該電阻Rdl為柵極放電電阻，用于泄放MOSFET Ql的柵極電荷，使MOSFET Ql的盡快截止，避免MOSFET Ql的柵極懸空。
[0069]本實(shí)用新型提供的接觸網(wǎng)過電壓保護(hù)裝置，通過在比較電路和控制電路之間增加延時(shí)電路模塊，能夠?qū)⒔佑|網(wǎng)電壓過壓或含諧波狀態(tài)保持一定的時(shí)間，進(jìn)而降低了接觸器的抖動(dòng)現(xiàn)象，保證了UPS充放電性能的穩(wěn)定。
[0070]圖4為本實(shí)用新型提供的接觸網(wǎng)過電壓保護(hù)裝置實(shí)施例四的電路圖。本實(shí)用新型實(shí)施例四是在上述實(shí)施例三的基礎(chǔ)上對(duì)接觸網(wǎng)過電壓保護(hù)裝置的進(jìn)一步說明。如圖4所示，在本實(shí)施例中，過壓比較電路31還包括:第一回差模塊41，欠壓比較電路32還包括:第二回差模塊42，延時(shí)電路23還包括:第三回差模塊43。
[0071]其中，第一回差模塊41包括:第五二極管D5和第九電阻R9，第二回差模塊42包括:第六二極管D6和第十電阻RlO，第三回差模塊43包括:第七二極管D7和第^^一電阻Rl I。
[0072]第一回差模塊41連接在第一比較器Ul的正極輸入端和輸出端之間，用于防止第一比較器Ul抖動(dòng)，第二回差模塊42連接在第二比較器U2的正極輸入端和輸出端之間，用于防止第二比較器U2抖動(dòng)，第三回差模塊43連接在第三比較器U3的正極輸入端和輸出端之間，用于防止第三比較器U3抖動(dòng)。
[0073]本實(shí)施例提供的接觸網(wǎng)過電壓保護(hù)裝置，通過分別給欠壓比較電壓、欠壓比較電路和延時(shí)電路設(shè)置回差模塊，能夠防止在過壓或欠壓保護(hù)時(shí)，第一比較器或第二比較器或第三比較器出現(xiàn)抖動(dòng)現(xiàn)象。
[0074]進(jìn)一步的，在上述實(shí)施例提供的接觸網(wǎng)過電壓保護(hù)裝置中，上述接觸網(wǎng)電壓為經(jīng)過整流濾波處理后的接觸器的輸入電壓。
[0075]具體的，從接觸網(wǎng)采集到的交流電，經(jīng)過濾波器的整流濾波作用，得到接觸網(wǎng)電壓。若接觸網(wǎng)輸送的電壓中諧波分量較大或電壓過大，經(jīng)過整流濾波后得到的接觸網(wǎng)電壓過高，將會(huì)超過第一基準(zhǔn)電壓VREFl。若接觸網(wǎng)輸送的電壓穩(wěn)定，經(jīng)過整流濾波處理后的接觸網(wǎng)電壓諧波分量較小，其不會(huì)損壞比較電路中的比較器，因此，經(jīng)過整流濾波處理后的接觸網(wǎng)電壓，使得該接觸網(wǎng)過電壓保護(hù)裝置的作用穩(wěn)定，可靠性高。
[0076]可選的，本實(shí)用新型提供的接觸網(wǎng)過電壓保護(hù)裝置的工作原理可總結(jié)如下:
[0077]參照?qǐng)D4，接觸網(wǎng)上輸送的電壓經(jīng)過整流濾波處理后得到接觸網(wǎng)電壓，達(dá)到圖中接觸網(wǎng)電壓的位置。
[0078]當(dāng)接觸網(wǎng)電壓的電壓大小正常時(shí)，剛上電時(shí)，輔助電源+12V通過電阻Rf!、第七電阻R7給電容Cl充電，大約I分鐘后第三比較器U3的正極輸入端超過第三基準(zhǔn)電壓VREF3，第三比較器U3的輸出電壓為高電平，此時(shí)第七二極管D7導(dǎo)通，輔助電源+12V通過電阻Rf2、第十一電阻加到第三比較器U3的正極輸入端，使第三比較器U3正極輸入端的輸入電壓再變高，同時(shí)延時(shí)電路23的輸出端電壓為高電平，也即，控制電路22中MOSFET Ql的基極電平為高電平，使得MOSFET QI導(dǎo)通，輔助電源+24V與第四二極管D4并聯(lián)的磁鐵給線圈供電，使得接觸器12處于閉合狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)了將接觸網(wǎng)100上的電壓輸送給UPS 200。
[0079]當(dāng)接觸網(wǎng)電壓的電壓高于第一基準(zhǔn)電壓VREFl，第一比較器Ul的輸出端電平為低電平，第五二極管D5導(dǎo)通，第一電阻Rl與第九電阻R9構(gòu)成分壓電路，第一比較器Ul的正極輸入端的輸入電壓下降，低于第一基準(zhǔn)電壓VREFl，同時(shí)第一二極管Dl導(dǎo)通，過電壓比較電路31的輸出電壓呈下降趨勢(shì)，當(dāng)過電壓比較電路31的輸出電壓下降到低于第三比較器U3的正極輸入端時(shí)，第三二極管D3導(dǎo)通，第三比較器U3的正極輸入端放電直到OV為止。此時(shí)第三比較器U3的輸出電壓為低電平，控制電路22中MOSFET Ql截止關(guān)斷。MOSFET Ql截止瞬間，第四二極管D4導(dǎo)通，將MOSFET Ql的漏極電壓嵌位到+24V，進(jìn)而防止MOSFET Ql損壞。
[0080]當(dāng)接觸網(wǎng)電壓的電壓低于第二基準(zhǔn)電壓VREF2時(shí)，第二比較器U2的輸出電壓為低電平，第六二極管D6導(dǎo)通，第三電阻R3與第十電阻RlO構(gòu)成分壓電路，將接觸網(wǎng)電壓變低使得第二比較器U2的正極輸入端電壓降低，同時(shí)第二二極管D2導(dǎo)通，欠壓比較電路的輸出電壓呈下降趨勢(shì)，當(dāng)欠壓比較電路的輸出電壓下降到低于第三比較器U3正極輸入端的輸入電壓時(shí)，第三二極管D3導(dǎo)通，第三比較器U3正極輸入端的輸入電壓放電直到OV為止。此時(shí)第三比較器U3的輸出端電壓為低電平，控制電路22中MOSFET Ql截止關(guān)斷。MOSFET Ql截止瞬間，第四二極管D4導(dǎo)通，將MOSFET Ql的漏極電壓嵌位到+24V，進(jìn)而防止MOSFET Ql損壞。
[0081]本實(shí)用新型提供的接觸網(wǎng)過電壓保護(hù)裝置，安裝在接觸網(wǎng)與UPS之間，根據(jù)接觸網(wǎng)電壓的大小，進(jìn)行切換接觸網(wǎng)與UPS的連接狀態(tài)，當(dāng)接觸網(wǎng)電壓的諧波較大或接觸網(wǎng)過壓時(shí)，經(jīng)過該裝置的內(nèi)部檢測(cè)處理后，控制接觸器處于斷開狀態(tài)，使接觸網(wǎng)上的交流電壓無法進(jìn)入U(xiǎn)PS，此時(shí)由UPS為牽引變電站內(nèi)的設(shè)備供電。當(dāng)接觸網(wǎng)電壓正常時(shí)，經(jīng)過該裝置的內(nèi)部檢測(cè)處理后，控制接觸器吸合，使接觸網(wǎng)上的交流電壓接入U(xiǎn)PS，此時(shí)接觸網(wǎng)電壓通過UPS直接為牽引變電站內(nèi)的設(shè)備供電。本實(shí)用新型提供的接觸網(wǎng)過電壓保護(hù)裝置，與現(xiàn)有UPS輸入端增加濾波電路的方案相比，具有體積小、重量輕、電路簡(jiǎn)單、工作可靠、成本低廉的優(yōu)點(diǎn)。
[0082]最后應(yīng)說明的是:以上各實(shí)施例僅用以說明本實(shí)用新型的技術(shù)方案，而非對(duì)其限制;盡管參照前述各實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行了詳細(xì)的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解:其依然可以對(duì)前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分或者全部技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本實(shí)用新型各實(shí)施例技術(shù)方案的范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種接觸網(wǎng)過電壓保護(hù)裝置，連接在接觸網(wǎng)與不間斷電源系統(tǒng)UPS之間，其特征在于，包括:采樣控制電路和接觸器； 所述接觸器的輸入端與所述接觸網(wǎng)連接，所述接觸器的輸出端與所述UPS連接;所述采樣控制電路的一端與所述接觸器的輸入端連接，所述采樣控制電路的另一端與所述接觸器的輸出端連接，所述采樣控制電路從所述接觸網(wǎng)上采集接觸網(wǎng)電壓，所述采樣控制電路，用于在所述接觸網(wǎng)電壓高于第一基準(zhǔn)電壓或所述接觸網(wǎng)電壓低于第二基準(zhǔn)電壓時(shí)，控制所述接觸器處于斷開狀態(tài)，用于在所述接觸網(wǎng)電壓介于所述第一基準(zhǔn)電壓與所述第二基準(zhǔn)電壓之間時(shí)，控制所述接觸器處于閉合狀態(tài)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的接觸網(wǎng)過電壓保護(hù)裝置，其特征在于，還包括:輔助電源； 所述輔助電源與所述采樣控制電路連接，用于為所述采樣控制電路提供電能。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的接觸網(wǎng)過電壓保護(hù)裝置，其特征在于，所述采樣控制電路，包括:比較電路和控制電路； 所述接觸網(wǎng)與所述比較電路的輸入端連接，所述比較電路的輸出端與所述控制電路連接，所述控制電路的輸出端連接在所述接觸器的輸出端和所述UPS之間； 所述控制電路，用于在所述接觸網(wǎng)電壓高于所述第一基準(zhǔn)電壓或者低于所述第二基準(zhǔn)電壓時(shí)，控制所述接觸器處于斷開狀態(tài)，用于在所述接觸網(wǎng)電壓介于所述第一基準(zhǔn)電壓與所述第二基準(zhǔn)電壓之間時(shí)，控制所述接觸器處于閉合狀態(tài)。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的接觸網(wǎng)過電壓保護(hù)裝置，其特征在于，所述比較電路包括:過壓比較電路和欠壓比較電路； 所述過壓比較電路包括:第一比較器、第一二極管、第一電阻和第二電阻;所述接觸網(wǎng)電壓通過所述第二電阻連接在所述第一比較器的負(fù)極輸入端，所述第一基準(zhǔn)電壓通過所述第一電阻連接在所述第一比較器的正極輸入端，所述第一二極管的負(fù)極與所述第一比較器的輸出端連接，所述第一比較器，用于比較所述接觸網(wǎng)電壓與所述第一基準(zhǔn)電壓的值大??； 所述欠壓比較電路包括:第二比較器、第二二極管、第三電阻和第四電阻；所述接觸網(wǎng)電壓通過所述第三電阻連接在所述第二比較器的正極輸入端，所述第二基準(zhǔn)電壓通過所述第四電阻連接在所述第二比較器的負(fù)極輸入端，所述第二二極管的負(fù)極與所述第二比較器的輸出端連接，所述第二比較器，用于比較所述接觸網(wǎng)電壓與所述第二基準(zhǔn)電壓的值大小。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的接觸網(wǎng)過電壓保護(hù)裝置，其特征在于，所述采樣控制電路，還包括:延時(shí)電路； 所述延時(shí)電路連接在所述比較電路與所述控制電路之間，所述延時(shí)電路用于在預(yù)設(shè)時(shí)間段內(nèi)保持所述控制電路的工作狀態(tài)不變。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的接觸網(wǎng)過電壓保護(hù)裝置，其特征在于，所述延時(shí)電路，包括:第三比較器、第三二極管、第五電阻、第六電阻、第七電阻和電容； 所述比較電路的輸出端通過所述第五電阻連接在所述第三比較器的正極輸入端，第三基準(zhǔn)電壓通過所述第六電阻連接在所述第三比較器的負(fù)極輸入端，所述第三二極管和所述第七電阻連接在所述比較電路的輸出端和所述第三比較器的正極輸入端之間，所述第三比較器的正極輸入端通過所述電容接地，所述第三比較器，用于比較所述比較電路的輸出電壓與所述第三基準(zhǔn)電壓的值大小。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的接觸網(wǎng)過電壓保護(hù)裝置，其特征在于，所述控制電路包括:金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)管MOSFET、第八電阻和第四二極管組成； 所述輔助電源與所述第四二極管的負(fù)極連接，所述第四二極管的正極與所述MOSFET的漏極連接，所述MOSFET的基極通過所述第八電阻與所述延時(shí)電路連接。8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的接觸網(wǎng)過電壓保護(hù)裝置，其特征在于，所述過壓比較電路還包括:第一回差模塊，所述欠壓比較電路還包括:第二回差模塊，所述延時(shí)電路還包括:第三回差模塊； 所述第一回差模塊包括:第五二極管和第九電阻，所述第二回差模塊包括:第六二極管和第十電阻，所述第三回差模塊包括:第七二極管和第十一電阻； 所述第一回差模塊連接在所述第一比較器的正極輸入端和輸出端之間，用于防止所述第一比較器抖動(dòng)，所述第二回差模塊連接在所述第二比較器的正極輸入端和輸出端之間，用于防止所述第二比較器抖動(dòng)，所述第三回差模塊連接在所述第三比較器的正極輸入端和輸出端之間，用于防止所述第三比較器抖動(dòng)。9.根據(jù)權(quán)利要求1?8任一項(xiàng)所述的接觸網(wǎng)過電壓保護(hù)裝置，其特征在于，所述接觸網(wǎng)電壓為經(jīng)過整流濾波處理后的所述接觸器的輸入電壓。
【文檔編號(hào)】H02H3/20GK205453087SQ201521125246
【公開日】2016年8月10日
【申請(qǐng)日】2015年12月29日
【發(fā)明人】陳冀生, 劉亞峰, 王建廷, 陳曉明, 李世偉, 石鑫剛, 何波麗
【申請(qǐng)人】先控捷聯(lián)電氣股份有限公司