專利名稱：地鐵雜散電流排流裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及地鐵雜散電流排流裝置。
背景技術(shù)：
在世界各地的地鐵中，普遍采用直流電電作為地鐵車輛的電源，且大多數(shù) 采用走行鋼軌作為牽引電流的回流通道。隨著地鐵使用時間的延長，車輛與鋼 軌之間摩擦產(chǎn)生的金屬粉塵在地下潮濕環(huán)境的作用下，使鋼軌與大地之間的絕 緣電阻不斷減小，致使一部分牽引回流電流流向大地形成雜散電流(也稱"迷 流")。雜散電流在流經(jīng)地下金屬結(jié)構(gòu)時會產(chǎn)生電化學(xué)腐蝕，尤其對地鐵沿線的 輸油管道、煤氣管道、自來水管道及沿線建筑物結(jié)構(gòu)鋼等危害極大。
目前對雜散電流的防護(hù)一般采取"以防為主、以排為輔"的防護(hù)措施。"以 防為主"，即首先應(yīng)從源頭著手，盡量減少雜散電流泄露，這要求設(shè)置合理的牽 引供電系統(tǒng)并加強走行軌對地絕緣，在軌道與軌枕之間的絕緣，即在軌道與混 凝土之間、扣件與混凝土軌枕之間采取絕緣措施，以減少鋼軌的泄漏電流；同 時要加強可能被腐蝕的管道、結(jié)構(gòu)鋼筋等的腐蝕防護(hù)，這樣做在地鐵運行初期 可收到良好的效果。所謂"排"即是排流法，在道床內(nèi)鋪設(shè)鋼筋網(wǎng)并進(jìn)行電氣 連接，使之構(gòu)成道床鋼筋收集網(wǎng)。新建地鐵大都將各段道床的結(jié)構(gòu)鋼筋焊成一 電氣整體，稱之為道床排流網(wǎng)(主排流網(wǎng))，把隧道壁的結(jié)構(gòu)鋼筋焊結(jié)成電氣整 體，稱側(cè)壁排流網(wǎng)(輔助排流網(wǎng))，并將各段排流網(wǎng)通過電纜相連，使道床和側(cè) 壁內(nèi)形成低電阻雜散電流通道，使該電流通過排流裝置回流至牽引變電所整流器負(fù)極，避免泄漏到地下造成危害。
排流法分為固定限流電阻排流法和可變限流電阻排流法。固定限流電阻排流即在排流網(wǎng)進(jìn)線端子與匯流母線之間串聯(lián)一個固定阻值的電阻，其缺陷是-當(dāng)列車在運行中負(fù)荷電流很大時，在回流點附近的軌道與排流網(wǎng)之間的電位差值很大，因此排流網(wǎng)結(jié)構(gòu)鋼筋與水泥基礎(chǔ)間的電位差也很高，很容易超過行業(yè)
標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的0.5V，這種排流狀態(tài)稱為"欠排流"，即排流的力度不夠，仍導(dǎo)致排流網(wǎng)結(jié)構(gòu)鋼筋腐蝕。為此，可減小限流電阻值，或使其為零，這樣可使回流點附近的排流網(wǎng)的極化電位小于0.5V或接近零，這種排流狀態(tài)稱為"過排流"，在過排流狀態(tài)下，雜散電流對排流網(wǎng)結(jié)構(gòu)鋼筋的腐蝕危害較小，但地鐵負(fù)荷端電位將增高，當(dāng)?shù)罔F負(fù)荷端對地電位大于92V時，鋼軌電位限制裝置發(fā)生動作導(dǎo)致列車失電而停運。過排流、欠排流都不是理想的排流狀態(tài)，理想排流狀態(tài)下限流電阻應(yīng)該是可變的，并使排流網(wǎng)結(jié)構(gòu)鋼筋與水泥基礎(chǔ)之間的電位差保持在小于0.5V的范圍內(nèi)。用該電位來控制限流電阻實時改變才可能實現(xiàn)理想排流。目前，可變限流電阻排流即在排流網(wǎng)進(jìn)線端子與匯流母線之間串聯(lián)一個可調(diào)限流電阻，其缺陷是該可調(diào)限流電阻阻值的改變是依靠手動進(jìn)行的，即在地鐵運行中，根據(jù)雜散電流的泄露程度，手動改變可變限流電阻接入排流網(wǎng)的阻值，使排流達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，因該可變限流電阻接入排流網(wǎng)阻值的改變并非自動進(jìn)行，其排流效果不理想，具有滯后性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為了解決現(xiàn)有的地鐵雜散電流排流裝置不能及時、有效地排流，從而影響地鐵的安全運行以及對地鐵沿線各種金屬管道、結(jié)構(gòu)鋼筋產(chǎn)生腐蝕等問題，提供一種地鐵雜散電流排流裝置本發(fā)明是釆用如下技術(shù)方案實現(xiàn)的地鐵雜散電流排流裝置，包括排流進(jìn)線端子、匯流母線、控制電路、與控制電路相連的排流電路，
所述控制電路包括參比電極、與參比電極相連的信號采集電路、與信號釆
集電路的輸出端相連的微控制器、與微控制器相連的IGBT驅(qū)動電路，所述信號采集電路包括電壓信號采集電路；
所述排流電路包括含有可調(diào)限流電阻且連接于排流進(jìn)線端子與匯流母線之間的排流支路，所述可調(diào)限流電阻由絕緣柵雙極型晶體管與斬波電阻并聯(lián)組
成，其中排流進(jìn)線端子與信號采集電路中電壓信號采集電路的輸入端相連；
絕緣柵雙極型晶體管的柵極與IGBT驅(qū)動電路相連。
上述IGBT驅(qū)動電路用于控制IGBT的通斷，電壓信號采集電路用于采集和放大參比電極和排流網(wǎng)結(jié)構(gòu)鋼的電位，對本領(lǐng)域技術(shù)人員來講，IGBT驅(qū)動電路和電壓信號采集電路的電路結(jié)構(gòu)是容易實現(xiàn)的。
地鐵雜散電流排流裝置在使用時，能夠根據(jù)排流網(wǎng)結(jié)構(gòu)鋼與參比電極電位差的大小，由微控制器內(nèi)的程序計算出所需絕緣柵雙極型晶體管的導(dǎo)通占空比，并發(fā)出驅(qū)動信號，通過IGBT驅(qū)動電路改變IGBT的占空比，使用IGBT作為電流控制的執(zhí)行器件進(jìn)行高速直流斬波，從而改變限流電阻的阻值。不同的占空比將產(chǎn)生不同的限流電阻值，從而自動對限流電阻進(jìn)行調(diào)節(jié)，使排流過程達(dá)到理想狀態(tài)。
本發(fā)明所述的地鐵雜散電流排流裝置，根據(jù)排流網(wǎng)結(jié)構(gòu)鋼電位，通過微控制器自動改變絕緣柵雙極型晶體管的占空比，從而自動改變限流電阻的阻值，使地鐵雜散電流排流裝置能夠及時、有效地泄放，從而使雜散電流的危害降到最低，保障地鐵的安全運行以及減小對地鐵沿線結(jié)構(gòu)鋼筋產(chǎn)生的腐蝕，為地鐵的安全運營創(chuàng)造了必要的條件。


圖1為地鐵雜散電流排流裝置電氣結(jié)構(gòu)圖；圖2為地鐵雜散電流排流裝置內(nèi)微控制器的主要電路圖；圖3為信號采集電路中電壓采集電路的主要電路圖；圖4為信號采集電路中電壓電流信號程控放大器的主要電路圖。附圖中l(wèi)-參比電極，2-匯流母線，I/O -信號采集電路、CPU-微控制器，DRV-IGBT驅(qū)動電路，IGBT-絕緣柵雙極型晶體管，PLW-排流進(jìn)線端子，VD1-第一整流整流二極管，VD2-第二整流整流二極管，VD3-第三整流整流二極管，Rl-第一固定電阻，R2-斬波電阻，R3-第三固定電阻，R4-第四固定電阻，R5-第五固定電阻，C1-第一電容，C2-第二電容，C3-第三電容，RVi-第一壓敏電阻，RV2-第二壓敏電阻，SV1-第一電壓傳感器，SV2-第二電壓傳感器，SC1-第一電流傳感器，SC2-第二電流傳感器，SC3-第三電流傳感器，F(xiàn)U1-第一直流快速容斷器，F(xiàn)U2-第二直流快速容斷器。
具體實施例方式
現(xiàn)結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施方式
作進(jìn)一步說明。
地鐵雜散電流排流裝置，包括排流進(jìn)線端子PLW、匯流母線2、控制電路、與控制電路相連的排流電路，
所述控制電路包括參比電極1、與參比電極1相連的信號采集電路1/〇、與信號采集電路I/O輸出端相連的微控制器CPU、與微控制器CPU相連的IGBT驅(qū)動電路DRV，所述信號釆集電路I/O包括電壓信號采集電路；
所述排流電路包括含有可調(diào)限流電阻且連接于排流進(jìn)線端子PLW與匯流母線2之間的排流支路，所述可調(diào)限流電阻由絕緣 雙極型晶體管fGBT與斬波電阻R2并聯(lián)組成，其中排流進(jìn)線端子PLW與信號采集電路l/0中電壓信號采集電路的輸入端相連；絕緣柵雙極型晶體管IGBT的柵極與IGBT驅(qū)動電路DRV相連，斬波電阻R2并聯(lián)在絕緣柵雙極型晶體管IGBT的發(fā)射極和集電極上。
如圖2所示，所述微控制器CPU包括微處理器芯片U1，微處理器芯片U1通過數(shù)據(jù)鎖存器U2與程序存儲器U3相連，微處理器芯片Ul還配置有相應(yīng)的外圍電路。
如圖1所示，地鐵雜散電流排流裝置在使用時，排流進(jìn)線端子PLW與排流網(wǎng)結(jié)構(gòu)鋼相連，匯流母線2與牽引變電所內(nèi)整流器負(fù)極相連，參比電極l (具體實施時，參比電極是一個原電池)的負(fù)極接地。在地鐵供電網(wǎng)夜間停電，機車停止運行時，信號采集電路中的電壓信號采集電路采集排流網(wǎng)結(jié)構(gòu)鋼即排流進(jìn)線端子PLW處的電位與參比電極1的電位。
如圖3所示，電壓信號采集電路采用隔離運算放大器U4、運算放大器U6來實現(xiàn)電位信號采集放大功能。排流進(jìn)線端子PLW處的電位信號從電壓信號采集電路中的隔離運算放大器U4的輸入端JG4輸入；參比電極1的電位從電壓信號采集電路中的隔離運算放大器U4的輸入端CAN4輸入。隔離運算放大器U4可將輸入端的信號進(jìn)行電磁隔離，避免給控制器引入電磁干擾，增強了排流裝置控制器的電磁兼容性。在夜間停車時，電壓信號采集電路將采集到該兩處電位放大信號傳輸給微控制器CPU,經(jīng)由微控制器CPU內(nèi)程序取它們的差值，該
差值稱排流網(wǎng)結(jié)構(gòu)鋼的第一極化電位，并將該第一極化電位記錄在微控制器CPU內(nèi)，該第一極化電位作為調(diào)節(jié)IGBT占空比的參考電位。當(dāng)列車正常運行時，電壓信號采集電路采集排流網(wǎng)結(jié)構(gòu)鋼即排流進(jìn)線端子PLW處的電位與參比電極1的電位，并將該兩處電位信號傳輸給微控制器CPU，經(jīng)由微控制器CPU內(nèi)程序取它們的差值，該差值稱排流網(wǎng)結(jié)構(gòu)鋼的第二極化電位，并將該第二極化電位記錄在微控制器CPU內(nèi)。
當(dāng)微控制器CPU取得第一極化電位和第二極化電位值后，經(jīng)微控制器CPU內(nèi)相關(guān)程序運算，取第二極化電位與第一極化電位的差值，當(dāng)該差值大于0.5V時(此處的0.5V為國標(biāo)規(guī)定造成腐蝕的上限值)，微控制器CPU將發(fā)出控制脈沖，通過IGBT驅(qū)動電路DRV使IGBT導(dǎo)通，并根據(jù)該差值與0.5V相差大小關(guān)系，經(jīng)微控制器CPU內(nèi)預(yù)先設(shè)定的程序自動計算出所需絕緣柵雙極型晶體管IGBT的占空比，并根據(jù)微控制器CPU內(nèi)的脈沖生成程序發(fā)出控制信號，通過IGBT驅(qū)動電路DRV改變絕緣柵雙極型晶體管IGBT的占空比，并用絕緣柵雙極型晶體管IGBT作為電流控制的執(zhí)行器件進(jìn)行高速直流斬波，從而改變限流電阻的阻值。
在地鐵運行過程中，排流網(wǎng)結(jié)構(gòu)鋼的極化電位1和排流網(wǎng)結(jié)構(gòu)鋼的極化電位2不斷變化，電壓信號采集電路通過實時采集排流網(wǎng)結(jié)構(gòu)鋼第一極化電位和第二極化電位，并將該動態(tài)的第一極化電位和第二極化電位值送入微控制器CPU內(nèi)。經(jīng)微控制器CPU內(nèi)相關(guān)程序運算，取第二極化電位與第一極化電位之間的動態(tài)差值，微控制器CPU根據(jù)預(yù)先設(shè)定的程序以該動態(tài)差值與0.5V之間的大小關(guān)系，自動計算出所需絕緣柵雙極型晶體管IGBT的占空比，并根據(jù)微控制器CPU內(nèi)的脈沖生成程序發(fā)出控制信號，通過IGBT驅(qū)動電路DRV自動改變絕緣柵雙極型晶體管IGBT的占空比，并使用絕緣柵雙極型晶體管IGBT作為電流控制的執(zhí)行器件進(jìn)行高速直流斬波，動態(tài)的絕緣柵雙極型晶體管IGBT的占空比將產(chǎn)生不同的限流電阻值，從而根據(jù)排流網(wǎng)結(jié)構(gòu)鋼上不斷變化的電壓，自動改變限流電阻的阻值，從而自動對限流電阻進(jìn)行調(diào)節(jié)，使排流過程達(dá)到理想狀態(tài)。
因地鐵的長時間運行，參比電極l的電位不穩(wěn)定，隨著其使用時間的增加，其電位逐漸衰減。當(dāng)參比電極1電位逐漸衰減到一定程度后，其作為排流網(wǎng)結(jié)
構(gòu)鋼電位的對比電位的精確性降低，微控制器CPU計算出變化的絕緣柵雙極型晶體管IGBT的占空比的精確性下降，從而導(dǎo)致改變的限流電阻的阻值也不精確，導(dǎo)致排流效果不理想。
為解決上述問題，在本裝置上設(shè)計另一種參比電極信號采集方式即排流網(wǎng)結(jié)構(gòu)鋼與整流器負(fù)極電位運行方式，該方式在排流支路兩端還并聯(lián)有第一電壓
傳感器SV1;所述信號采集電路還包括電壓電流信號程控放大器，其中第一
電壓傳感器SV1的輸出端與信號采集電路I/O中電壓電流信號程控放大器的輸入端相連。第一電壓傳感器SV1實時采集排流網(wǎng)結(jié)構(gòu)鋼即排流進(jìn)線端子PLW與整流器負(fù)極即回流母線2之間的電壓值，該電壓信號從信號采集電路I/O中電壓電流信號程控放大器的輸入端VICPU輸入。所述的電壓電流信號程控放大器的作用是對輸入的電壓電流信號進(jìn)行放大處理，其電路結(jié)構(gòu)是本領(lǐng)域技術(shù)人員容易實現(xiàn)的。在本具體實施方式
中，如圖4所示，信號采集電路中的電壓電流信號程控放大器由多路轉(zhuǎn)換開關(guān)U9、 U10及精密運算放大器U11組成，通過程序控制選通不同信號采集通道和不同的信號放大倍數(shù)，可將微小電壓信號進(jìn)行放大后再進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，采用程控放大電路進(jìn)行信號采集，可以大大提高信號采集的精度。該電壓信號經(jīng)電壓電流信號程控放大器放大后傳輸給微控制器CPU,微控制器CPU將此電壓與預(yù)先設(shè)定在程序中的參考電壓(該參考電壓通常設(shè)定為5V)進(jìn)行比較，微控制器CPU根據(jù)該電壓值與預(yù)先設(shè)定參考電壓5V之間的大小關(guān)系，自動計算出所需絕緣柵雙極型晶體管IGBT的占空比，并根據(jù)微控制器CPU內(nèi)的脈沖生成程序發(fā)出控制信號，通過IGBT驅(qū)動電路DRV改變絕緣柵雙極型晶體管IGBT的占空比，并使用絕緣柵雙極型晶體管IGBT作為電流控制的執(zhí)行器件進(jìn)行高速直流斬波，從而改變限流電阻 阻值。其中，上述參考電壓5V的大小可通過微控制器CPU內(nèi)的程序進(jìn)行修改。
根據(jù)運行經(jīng)驗，該運行方式中的參考電壓差與國標(biāo)規(guī)定的"結(jié)構(gòu)鋼極化電位大于0.5V即造成腐蝕"存在約10倍的關(guān)系，即當(dāng)排流網(wǎng)與整流器負(fù)極電壓差大于5伏時即造成腐蝕。
運行中，當(dāng)參比電極1電位逐漸衰減，以致很嚴(yán)重地影響微控制器CPU由此計算出所需的絕緣柵雙極型晶體管IGBT占空比的精確性時，可由微控制器CPU進(jìn)行設(shè)置，選用該種運行方式。該運行方式是在參比電極損壞或自然壽命結(jié)束后的一種后備運行方式。這樣，使雜散電流排流裝置能夠采用排流網(wǎng)結(jié)構(gòu)鋼極化電位和排流網(wǎng)結(jié)構(gòu)鋼與整流器負(fù)極電位兩種控制方式互備運行，使排流裝置的使用更可靠。
為完善雜散電流排流裝置的功能，地鐵雜散電流排流裝置還包括與匯流母線2相連的接地支路，所述接地支路是由第二整流二極管VD2和第三整流二極管VD3并聯(lián)組成的整流器與第五電阻R5和第三電容C3串聯(lián)組成的阻容吸收電路并聯(lián)后與第三固定電阻R3、第二電流傳感器SC2、第二直流快速容斷器FU2串聯(lián)之后再與第二電壓傳感器SV2、第二壓敏電阻RV2并聯(lián)組成的電路，其中第二電流傳感器SC2的輸出端、第二電壓傳感器SV2的輸出端、第二直流快速容斷器FU2的輸出端與信號采集電路I/O中電壓電流信號程控放大器的輸入端相連。
在使用時，第二整流整流二極管VD2、第三整流整流二極管VD3的正極與牽引變電所內(nèi)的直流接地網(wǎng)相連，當(dāng)該牽引變電所內(nèi)的設(shè)備短路時產(chǎn)生故障電流，因故障電流較大，故接地支路上的第二整流整流二極管VD2、第三整流整流二極管VD3的容量相對排流支路上的第一整流整流二極管VD1的容量要大，其上的第二電流傳感器SC2、第二直流快速容斷器FU2的容量也相應(yīng)地較大，接地支路上的電流與排流網(wǎng)上的雜散電流在匯流母線2上匯合，之后流向牽引 變電所內(nèi)整流器的負(fù)極。
微控制器CPU內(nèi)的軟件可以設(shè)置接地支路電流的上限值和維持時間，第二 電流傳感器SC2將檢測到實際流過該支路的電流經(jīng)過信號采集電路I/O中電壓 電流信號程控放大器的輸入端I1CPU輸入，經(jīng)該電壓電流信號程控放大器放大 后傳輸給微控制器CPU，經(jīng)微控制器CPU內(nèi)程序的判斷，當(dāng)實際流過該支路的 電流超過該設(shè)定電流值并超過設(shè)定的維持時間時,微控制器CPU發(fā)出報警信號。 當(dāng)接地支路上出現(xiàn)過電壓時，第二壓敏電阻RV2對支路進(jìn)行保護(hù)。第二電壓傳 感器SV2實時將其檢測的電壓通過信號采集電路I/O中電壓電流信號程控放大 器的輸入端V1CPU輸入，該電壓電流信號程控放大器將第二電壓傳感器SV2 輸出的電流信號進(jìn)行I/U變換放大后傳輸給微控制器CPU，從而微控制器CPU 能夠?qū)崟r顯示接地支路上的電壓。
為完善地鐵雜散電流排流裝置的功能，地鐵雜散電流排流裝置還包括排流 電路保護(hù)裝置，所述排流電路保護(hù)裝置包括串聯(lián)在排流支路上的第一整流二極 管VD1、第一固定電阻R1、第一電流傳感器SC1、第一直流快速容斷器FU1，其 中第一整流二極管VD1的兩端并聯(lián)有由第四固定電阻R4和第一電容C1串聯(lián) 組成的阻容吸收電路；排流電路保護(hù)裝置還包括與第一電壓傳感器SV1并聯(lián)的 第一壓敏電阻RV1;排流電路保護(hù)裝置還包括并聯(lián)在斬波電阻R2兩端的第二電 容C2;排流電路保護(hù)裝置還包括串聯(lián)在匯流母線2上的第三電流傳感器SC3， 其中第一電流傳感器SC1、第三電流傳感器SC3、第一直流快速容斷器FU1 的輸出端與信號采集處理電路I/O中電壓電流信號程控放大器的輸入端相連。
在排流支路上串接第一固定電阻R1，可以有效防止可調(diào)限流電阻值調(diào)為零， 從而避免回流點附近的排流網(wǎng)的極化電位小于0.5V或接近零，不會造成"過排流"問題。在排流支路上串接第一整流二極管VD1，能夠保證雜散電流始終從
排流進(jìn)線端子PLW流向匯流母線2。當(dāng)?shù)谝徽鞫O管VD1兩端電壓過高時， R4C1阻容吸收電路可以有效保護(hù)該第一整流二極管VD1;當(dāng)IGBT兩端電壓過高 時，C2可以有效保護(hù)IGBT。
在使用過程中，微控制器CPU內(nèi)的軟件可以設(shè)置該排流支路電流的上限it， 第一電流傳感器SC1將檢測到實際流過該支路的電流經(jīng)過信號采集電路I/O中 電壓電流信號程控放大器放大后傳輸給微控制器CPU，經(jīng)微控制器CPU內(nèi)程序 的判斷，當(dāng)實際流過該支路的電流超過該設(shè)定電流值并超過設(shè)定的維持時間時， 微控制器CPU發(fā)出報警信號。當(dāng)排流支路上出現(xiàn)過電壓時，第一壓敏電阻RV1 對支路進(jìn)行保護(hù);微控制器CPU通過取自電壓傳感器SV1 、第一電流傳感器SC1 的信號，綜合第一直流快速容斷器FU1信號，當(dāng)?shù)谝恢绷骺焖偃輸嗥鱂U1未容 斷，經(jīng)過相關(guān)程序判斷，當(dāng)檢測到電流小于或等于零時，則可判斷該支路的第 一整流二極管VD1損壞。第一電壓傳感器SV1實時將其檢測排流支路上的電壓 經(jīng)過信號采集電路I/O中的電壓電流信號程控放大器放大后傳輸給微控制器 CPU，從而微控制器CPU能夠?qū)崟r顯示排流支路上的電壓。第三電流傳感器SC3 實時將其檢測的匯流母線2上的總電流經(jīng)過信號采集電路I/O中的電壓電流信 號程控放大器放大后傳輸?shù)轿⒖刂破鰿PU，從而微控制器CPU能夠?qū)崟r顯示匯 流母線2上的總電流值。
上述電壓傳感器、電流傳感器均是目前市場上的成熟產(chǎn)品，電壓傳感器輸 出端均與信號采集電路1/0中的電壓電流信號程控放大器的電壓輸入端相連；電 流傳感器的輸出端均與信號采集電路I/O中的電壓電流信號程控放大器的電流 輸入端相連。
該裝置還通過微控制器CPU中的通信程序，利用RS-485通訊電路可將各支路電流、電壓、排流支路絕緣柵雙極型晶體管IGBT觸發(fā)脈沖的占空比、匯 流母線2上的總電流、快容容斷信息等各類數(shù)據(jù)信號實時傳輸給上級系統(tǒng)，如 雜散電流監(jiān)測裝置或電力監(jiān)控系統(tǒng)，其之間的具體連接是本領(lǐng)域技術(shù)人員容易 實現(xiàn)的。
地鐵雜散電流排流裝置可以設(shè)置四條上述電氣結(jié)構(gòu)和控制原理完全相同的 排流支路，分別滿足地鐵上行道床、下行道床、上行側(cè)壁、下行側(cè)壁四組排流 網(wǎng)收集的雜散電流的回流。從而使地鐵電流排流裝置能夠更及時、有效地泄放， 使整個地鐵系統(tǒng)的排流達(dá)到理想狀態(tài)，從而使雜散電流的危害降到最低，保障 地鐵的安全運行以及減小對地鐵沿線結(jié)構(gòu)鋼筋產(chǎn)生的腐蝕，為地鐵的安全運營 創(chuàng)造了更好的條件。
權(quán)利要求
1、一種地鐵雜散電流排流裝置，包括排流進(jìn)線端子(PLW)、匯流母線(2)，其特征為所述地鐵雜散電流排流裝置包括控制電路、與控制電路相連的排流電路，所述控制電路包括參比電極(1)、與參比電極(1)相連的信號采集電路(I/O)、與信號采集電路(I/O)輸出端相連的微控制器(CPU)、與微控制器(CPU)相連的IGBT驅(qū)動電路(DRV)，所述信號采集電路(I/O)包括電壓信號采集電路；所述排流電路包括含有可調(diào)限流電阻且連接于排流進(jìn)線端子(PLW)與匯流母線(2)之間的排流支路，所述可調(diào)限流電阻由絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)與斬波電阻(R2)并聯(lián)組成，其中排流進(jìn)線端子(PLW)與信號采集電路(I/O)中電壓信號采集電路的輸入端相連；絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)的柵極與IGBT驅(qū)動電路(DRV)相連。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的地鐵雜散電流排流裝置，其特征為所述排流支 路兩端還并聯(lián)有第一電壓傳感器(SV1);所述信號采集電路還包括電壓電流信號程控放大器，其中第一電壓傳感器(SV1)的輸出端與信號采集電路(I/O)中電壓電流信號程控放大器的輸入端相連。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的地鐵雜散電流排流裝置，其特征為還包括與匯流母線(2)相連的接地支路，所述接地支路是由第二整流二極管(VD2)和第 三整流二極管(VD3)并聯(lián)組成的整流器與第五電阻(R5)和第三電容(C3)串聯(lián) 組成的阻容吸收電路并聯(lián)后與第三固定電阻(R3)、第二電流傳感器(SC2)、第 二直流快速容斷器(FU2)串聯(lián)之后再與第二電壓傳感器(SV2)、第二壓敏電阻 (RV2)并聯(lián)組成的電路，其中第二電流傳感器(SC2)的輸出端、第二電壓傳感器(SV2)的輸出端、第二直流快速容斷器(FU2)的輸出端與信號采集電 路(I/O)中電壓電流信號程控放大器的輸入端相連。
4、根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的地鐵雜散電流排流裝置，其特征為它還包 括排流電路保護(hù)裝置，所述排流電路保護(hù)裝置包括串聯(lián)在排流支路上的第一整 流二極管(VD1)、第一固定電阻(Rl)、第一電流傳感器(SC1)、第一直流快速 容斷器(Rfl)，其中第一整流二極管(VD1)的兩端并聯(lián)有由第四固定電阻(R4) 和第一電容(C1)串聯(lián)組成的阻容吸收電路；排流電路保護(hù)裝置還包括與第一電 壓傳感器(SV1)并聯(lián)的第一壓敏電阻(RV1);排流電路保護(hù)裝置還包括并聯(lián)在 斬波電阻(R2)兩端的第二電容(C2);排流電路保護(hù)裝置還包括串聯(lián)在匯流母 線(2)上的第三電流傳感器(SC3)，其中第一電流傳感器(SC1)、第三電 流傳感器(SC3)、第一直流快速容斷器(FU1)的輸出端與信號采集處理電路(1/0) 中電壓電流信號程控放大器的輸入端相連。
全文摘要
本發(fā)明所述的地鐵雜散電流排流裝置，包括排流進(jìn)線端子、匯流母線、控制電路、排流電路，控制電路包括信號采集電路、微控制器、IGBT驅(qū)動電路。使用時，實時采集排流網(wǎng)結(jié)構(gòu)鋼筋電位與參比電極電位，通過微控制器取該兩電位的差值，并將該差值與參考電壓進(jìn)行比較，當(dāng)該比較值大于0.5V時，根據(jù)該比較值與0.5V相差的大小關(guān)系，由微控制器內(nèi)的程序計算出所需變化的IGBT的占空比，并發(fā)出變化的控制信號，通過IGBT驅(qū)動電路改變IGBT的占空比，從而自動改變限流電阻的阻值，使地鐵電流排流裝置能夠及時、有效地排流，將雜散電流的危害降到最低，保障了地鐵的安全運行，有效的減小了雜散電流對地鐵沿線結(jié)構(gòu)鋼筋的腐蝕。
文檔編號H03K3/017GK101670791SQ200910075699
公開日2010年3月17日 申請日期2009年10月12日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月12日
發(fā)明者鋒 李 申請人:永濟(jì)新時速電機電器有限責(zé)任公司