CN103204080B - 电力机车切断电网供电后临时动车供电方法及供电系统 - Google Patents

Abstract

一种电力机车切断供电后临时动车供电的方法切断电网供由电后临时动车供电方法及供电系统，当电力机车在供电网断电后切断由受电弓从电网供电后，在需要临时驱动电力机车时，改由机车自身携带的车载蓄电池作能源给牵引电机进行供电，通过一个控制系统将车载蓄电池的电源接到牵引电机的逆变电源回路中，由逆变电源回路输出的交流电驱动牵引电机。本发明在供电网断电情况下机车切断电网供电后，巧妙地利用机车本身的蓄电池作能源来临时驱动电力机车，克服了其他多种非供电网供电动车方式的缺点，方便和满足了机车制造，维修中动车的需要。并从利用机车自有系统装备出发，在机车上进行局部的加装改造，以实现机车自行动车进出的问题。

Description

电力机车切断电网供电后临时动车供电方法及供电系统

技术领域

本发明属于电力机车驱动方式及装置，具体涉及一种电力机车在没有供电网供电，受电弓降弓状态下断电后的临时驱动机车的牵引电机电源供电方式及装置，主要用于机车在制造或进行检修时，的无接触网供电情况下短距离无电网供电时的动车的需要。

背景技术

机车在制造工厂和检修运用基地，一般可由供电网供电，按机车正常操作方式动车。

但在有的工况下，如机车要到指定台位进行试验、检修，为保证工作安全，在机车试验、检修工作中供电网应该断电，或者该区位没有供电网。这就存在机车从正常供电区段到该工作台位不能按正常操作方式进出的问题。

目前，常用的解决方式有下列几种：

1、傍侧式接触网方式

多用于固定的机车试验，检修台位，该区位上方架设有可伸缩的傍侧式接触网，机车要进出该区段时，接触网向外伸出到机车上方，该接触网进端和台位外正常供电网相连（保留绝缘隔离区段），并向傍侧式接触网供电，机车在台位内外都能得到供电网供电，可正常地驶入或驶出该台位。当机车在台位停妥，需要试验、检修时，傍侧式接触网断电，并自动向侧方收拢，保证机车上方没有网和电。检修、试验完，需要驶出台位，傍侧式接触网伸出并供电，机车按正常操作方式驶出。

2、牵引车牵引方式

试验检修台位设有设供电网，机车进出该台位由另外的牵引车（内燃动力、蓄电池动力等其他能源动车）通过车钩将机车拉进或拉出。该方法简单，不需要在试验，检修台位配置专门的设备，但必须另外配备专用动力车，且每次动车都需调度及等待。

3、地面电缆供电方式

一般机车上均已设有库内动车电源插座，在机车试验，检修台位旁设置固定的动车电源（根据机车原理及动车需要，可配置直流供电或三相交流供电的机组），通过供电电缆和配套插头，将电源引入机车动车插座，控制供电机组，即可实现动车。采用此种方式动车时，在区域范围内要引入较长的供电电缆，给操作和安全均带来一定的不便和问题。因电缆长度有限，机车活动范围也受限制。

上述几种动车方式均在现场有较长时间的运用，也都存在一些不足。特别是现场运用部门，有时要将机车引入到设备条件较简陋的整备场。上述方式的操作都不太现实和方便，现场需要一种不需要对台位进行较大的投入和改造，较为简便的动车方式。

发明内容

针对现有电力机车在供电网断电情况下，临时动车所存在的供电电源的问题，本发明提供一种在供电网断供电后能简便为机车切除机车供电网供电后，临时需要动车为机车牵引电机供电的方式及装置，该方法及装置可在电力机车供电网断电后，不需要另外引入线路和电源，采用机车自身装备简便地实现驱动牵引电机供电和动车；且驱动方式不再需要外界电源，而且操作方便，驱动可靠。

根据本发明的目的所提出的技术方案是：一种电力机车在切断供电网供电后临时动车供电的方法，当电力机车在供电网电源切断后，在需要动车临时驱动电力机车时，改由机车自身携带的蓄电池给驱动系统牵引电机进行供电，通过一个控制系统将蓄电池的110V直流电变换交流电接到牵引电机的供电电源回路中，即由蓄电池作为动车的电源驱动牵引电机。

进一步地，所述的控制系统是在蓄电池与电力机车牵引电机之间连接一个直流/三相交流变频电源回路，及相应的控制电路，并在电源回路中间串接一控制电路开关，当电力机车在脱网情况下需要动车时，将合上控制电路开关，由蓄电池作为电源，通过变频电源将对牵引电机进行供电，实现动车。

进一步地，所述的蓄电池与机车本身的直流控制电源相接，正常工况下，直流控制电源连续给蓄电池充电，保证了蓄电池状态的稳定和可靠，直流控制电源经过逆变电源变换成牵引电机所需的交流电源，为牵引电机提供电源。

进一步地，所述的直流控制电源为机车自身送配置的DC110V的直流控制电源；所述的逆变电源为直流110V/交流380V变频机组，并将变频机组的三相AC380V交流引入到机车动车电路中，输入到设定的牵引电机中（一般只有一个电机），通过控制电路调节变频电源，即可实现机车的动车。

进一步地，所述的控制开关与受电弓的升降实行连动，在受电弓降下降到脱离电网后，如需要动车时，接通蓄电池--变频电源--牵引电机的驱动电路系统，并调整驱动电源的频率，实现动车对牵引电机的控制供电。

根据上述电力机车在供电网断电情况下，切断电网供电后临时利用车载蓄电池驱动机车供电方法所提出的动车供电系统，包括机车直流供电电源，与直流供电电源并联的车载蓄电池，直流/交流变频装置及控制电路，电力机车牵引电机由车载蓄电池机车直流供电电源，直流/交流变频装置及控制电路所构成的蓄电池电源转化装置驱动电力机车牵引电机提供临时驱动电源。

进一步地，所述的蓄电池供电驱动电源转化装置至少包括一个直流控制电源及并联的蓄电池，和一个直流/交流逆变电源回路，车载蓄电池通过电源线与直流控制电源相接，，直流控制电源再通过直流/交流逆变电源将DC110V直流电源通过逆变电源转化为牵引电机所需的三项交流电，为牵引电机提供三项交流电源。

进一步地，所述的直流控制电源为机车自身携带装备的DC110V直流控制电源；所述的逆变电源为直流110V/交流380V变频机组，并将其三相AC380V交流引入到机车动车电路中，输入到设定的动车牵引电机中（一般只有一个电机），通过控制电路控制变频电源，即可实现机车的动车。

进一步地，所述的蓄电池电源转化装置中设有直流/交流逆变电源回路，且在直流/交流逆变电源回路中设有控制开关和调节线路，当电力机车被切断在供电网断电后电网供电后，如果需要驱动机车，通过控制电路将合上控制开关，调节输出的变频交流电，驱动牵引电机，实现车载蓄电池将对牵引电机进行供电。即蓄电池作能源的动车模式。

进一步地，所述的直流/交流逆变电源回路是在车载蓄电池上接上一电源线，电源线与机车本身的直流控制电源相接，并经过逆变电源变换成牵引电机所需的交流电源，为牵引电机提供电源。

本发明的有益效果在于：

本发明在机车供电网断电后，巧妙地利用机车本身的蓄电池作能源临时驱动电力机车，并从利用机车自有系统出发，在机车上进行局部的加装改造，以实现机车自行动车进出的问题。机车上一般已设计和配置了DC110V的直流控制电源。为了保证110V直流电源的稳定可靠，机车上同时配置了一组蓄电池和直流110V电源并联。机车直流110V电源是机车控制，脱网升弓的重要设备，因此，正常情况下，并联的蓄电池始终处于正常供电状态（一般情况下，有20kW左右的容量）。本发明是在机车没有供电网供电状态下要动车时，将上述蓄电池直流电源引入直流110V/交流380V变频机组，并将其三相交流引入到机车动车电路中，输入到设定的牵引电机中（一般只有一个电机），控制变频电源，即可实现机车的动车。因直流110V和蓄电池系统是机车重要的关键设备，虽然机车动车使用了该电源，但本方案必须保证机车正常运行时对该电源的需求。

附图说明

图1是本发明电路结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式来进一步阐述本发明。

通过附图可以看出，本发明涉及一种电力机车切断电网供电后临时供电动车的方法，当电力机车切断由受电弓1从电网供电后，在需要临时驱动电力机车时，改由机车自身携带的车载蓄电池6给牵引电机9进行供电，通过一个控制系统将车载蓄电池6的电源接到为牵引电机9供电的逆变电源回路中，由车载蓄电池6驱动牵引作能源通过逆变电路给牵引电机9供电。

进一步地，所述的控制系统是在车载蓄电池6与电力机车牵引电机9之间连接一电源回路，并在电源回路中间接入一控制电路开关5，当电力机车在供电网断电后，如果需要驱动机车，将合上控制电路开关5，车载蓄电池6将通过逆变电路对牵引电机9进行供电。

进一步地，所述的电源回路是在车载蓄电池6与电力机车牵引电机9之间连接一个直流/三相交流变频电源回路，并在相应的电源回路中间串接入一控制电路开关5，当电力机车在脱网情况下需要动车时，被切断电网供电后，如果需要驱动机车，将合上控制电路开关5，由车载蓄电池6作为电源，通过变频电源将对驱动牵引电机9进行供电，实现动车。

进一步地，所述的车载蓄电池与电力机车牵引电机之间连接一电源回路是在车载蓄电池上接上一电源线10，电源线10将蓄电池与机车本身的直流控制电源7并联连相接，并经过逆变电源8变换成牵引电机所需的交流电源，为牵引电机9提供电源。正常工况下，受电弓1接受的电网电源，通过变压器3变压后，再经过整流电源4输入直流控制电源7，并由直流控制电源7连续给车载蓄电池6充电，保证了车载蓄电池6状态的稳定和可靠；在受电弓1下降失电后，车载蓄电池6转变为给直流控制电源7供电，并经过逆变电源8变换成牵引电机9所需的交流电源，为牵引电机9提供电源。

进一步地，所述的直流控制电源7为机车自身配置的DC110V的直流控制电源；所述的逆变电源为直流110V/交流380V变频机组，并将变频机组的三相380V交流通过引入到机车动车电路中，输入到设定的牵引动车电机中（一般只有一个电机），通过控制电路调节变频电源，即可实现机车的动车。

进一步地，所述的控制电路开关5与受电弓1的升降实行连动，当受电弓降下后，需要动车时，通过传感器2采集送信号给控制电路开关5，控制电路开关5自动合上，操作控制电路，接通车载蓄电池--变频电源--牵引电机的驱动电路，并调整驱动电源的频率，实现动车对牵引电机的供电，同时切断直流控制电源7给车载蓄电池6充电的回路，通过切断充电开关11切断充电回路。

根据上述电力机车在供电网断电情况下，切断电网供电后临时利用车载蓄电池驱动机车的供电方法所提出的动车供电系统，包括机车直流控制电源7，与直流控制电源7并联的车载蓄电池6，逆变电源8（或称直流/交流变频装置）及控制电路，电力机车牵引电机9由车载蓄电池6、直流控制电源7和逆变电源8及控制电路所构成的蓄电池电源转化装置进行驱动，车载蓄电池6通过蓄电池电源转化装置给电力机车牵引电机提供临时驱动电源。

进一步地，所述的蓄电池电源转化装置至少包括一个直流控制电源和一个逆变电源，车载蓄电池6通过电源线10与直流控制电源7相接，并通过直流控制电源7充电升压至DC110V的直流电源，直流控制电源7再将DC110V直流电源通过逆变电源8转化为牵引电机9所需的三项交流电，为牵引电机9提供三项交流电源。

进一步地，所述的直流控制电源7为机车自身携带的DC110V直流控制电源；所述的逆变电源8为直流110V/交流380V变频机组，并将其三相380V交流引入到机车动车电路中，输入到设定的动车电机中（一般只有一个电机），控制变频电源，即可实现机车的动车。

进一步地，所述的蓄电池电源转化装置中设有一直流/交流逆变电源回路，且在电源回路中设有控制电路开关5，当电力机车供电网断电后，如果需要驱动机车，通过控制电路将合上控制电路开关5，再由直流控制电源7到逆变电源8，最后由逆变电源8到牵引电机9的回路。

进一步地，所述的控制电路开关5与受电弓1的升降实行连动，当受电弓降下后，需要动车时，通过传感器2采集信号给控制电路开关5，控制电路开关5自动合上，操作控制电路，连接车载蓄电池--直流控制电源--变频电源--牵引电机的驱动电路，并调整驱动电源的频率，实现动车对牵引电机的供电，同时通过切断充电开关11切断直流控制电源7给车载蓄电池6充电的回路。

进一步地，所述的电源回路是在蓄电池上接上一电源线10，电源线10与机车本身的直流控制电源7相接，并经过逆变电源8变换成牵引电机所需的交流电源，为牵引电机9提供电源。

本发明的有益效果在于：本发明在机车供电网断电后，巧妙地利用机车本身的蓄电池作能源临时驱动电力机车，并从利用机车自有系统出发，在机车上进行局部的加装改造，以实现机车自行动车进出的问题。机车上一般已设计和配置了DC110V的直流控制电源。为了保证110V电源的稳定可靠，机车上同时配置了一组蓄电池和DC110V电源并联。机车DC110V电源是机车控制，脱网升弓的重要设备，因此，正常情况下，并联的蓄电池始终处于正常供电状态（一般情况下，有20kW左右的容量）。本发明的设想是：机车在没有供电网状态下要动车时，将上述蓄电池直流电源引入直流110V/交流380V变频机组，并将其三相380V交流引入到机车动车电路中，输入到设定的牵引动车电机中（一般只有一个电机），控制变频电源，即可实现机车的动车。因直流110V和蓄电池系统是机车重要的关键设备，虽然机车动车使用了该电源，但必须保证机车正常运行时对该电源的需求。

经估算，考虑到机车进出台位约100米行程，需要一分钟。试验检修一次，一般需要进出各一次，即总行程200米，时间二分钟。本专利设计考虑机车动车最多用五分钟，该动车逆变器按20kW左右设计，大约消耗蓄电池三分之一的容量（安时数），这样还有三分之二的安时可保证机车正常运行。为提高上述可靠性，在正式实施时，还可考虑给机车蓄电池适当增加一部分安时数。

上述实施方式和实施例仅为本发明的优选实施例，本领域普通技术人员在不脱离本发明实质和技术启示下所做的变形和润饰，均应视为在本发明的保护范围之内，本发明的保护范围视其权利要求书而定。

Claims (6)

1.一种电力机车切断电网供电后临时动车供电方法，当电力机车切断由受电弓从电网供电后，在需要临时驱动电力机车时，改由机车自身携带的车载蓄电池给牵引电机进行供电，通过一个控制系统将车载蓄电池的电源接到牵引电机的电源回路中，由车载蓄电池驱动牵引电机；所述的控制系统是在车载蓄电池与电力机车牵引电机之间连接一逆变电源回路，并在电源回路中间串接入一控制电路开关，当电力机车供电网断电后，如果需要驱动机车，将合上控制电路开关，车载蓄电池将通逆变电源回路对牵引电机进行供电；其特征在于，所述的控制电路开关与受电弓的升降实行连动，当受电弓下降到脱离电网后，受电弓降下并需要动车时，通过传感器输送信号给控制电路开关，控制电路开关自动合上，操作控制电路，接通车载蓄电池--变频电源--牵引电机的驱动电路，并调整驱动电源的频率，实现车载蓄电池对牵引电机的供电，同时切断直流控制电源给车载蓄电池充电的回路，通过切断充电开关切断充电回路。

2.根据权利要求1所述电力机车切断电网供电后临时动车供电的方法，其特征在于，所述的逆变电源回路是在车载蓄电池与电力机车牵引电机之间连接一个直流/三相交流变频电源回路，并在相应的电源回路中间串接一控制电路开关，当电力机车在脱网情况下需要动车时被切断电网供电后，如果需要驱动机车，将合上控制电路开关，由车载蓄电池作为电源，通过变频电源对牵引电机进行供电，实现动车。

3.根据权利要求2所述电力机车切断电网供电后临时动车供电的方法，其特征在于，所述的车载蓄电池与电力机车牵引电机之间连接一逆变电源回路是在车载蓄电池上接上一电源线，电源线与机车本身的直流控制电源相接，并经过逆变电源变换成牵引电机所需的交流电源，为牵引电机提供电源；正常工况下，受电弓接受的电网电源，通过变压器变压后，再经过整流电源输入直流控制电源，并由直流控制电源连续给车载蓄电池充电，保证了车载蓄电池状态的稳定和可靠；在受电弓降下失电后，车载蓄电池承担转变为给直流控制电源作用供电，并经过逆变电源变换成牵引电机所需的交流电源，为牵引电机提供动车电源。

4.一种实现权利要求1所述电力机车切断电网供电后临时动车供电方法的切断电网供电后临时动车供电系统，包括机车直流控制电源，与直流控制电源并联的车载蓄电池，逆变电源及控制电路；电力机车牵引电机由车载蓄电池、直流控制电源和逆变电源及控制电路所构成的蓄电池电源转化装置进行驱动，车载蓄电池通过蓄电池电源转化装置给电力机车牵引电机提供临时驱动电源；其特征在于，所述的蓄电池电源转化装置中设有一直流/交流逆变电源回路，且在电源回路中设有控制电路开关，当电力机车供电网断电后，如果需要驱动机车，通过控制电路将合上控制电路开关，接通车载蓄电池到直流控制电源，再由蓄电池通过直流控制电源到逆变电源，最后由逆变电源到给牵引电机供电的回路；所述的控制电路开关与受电弓的升降实行连动，当受电弓降下后，受电弓降下并需要动车时，通过传感器输送信号给控制电路开关，控制电路开关自动合上，操作控制电路，连接车载蓄电池--直流控制电源--变频电源--牵引电机的驱动电路，并调整驱动电源的频率，实现车载蓄电池对牵引电机的供电，同时通过切断充电开关切断直流控制电源给车载蓄电池充电的回路。

5.根据权利要求4所述切断电网供电后临时动车供电系统，其特征在于，所述的蓄电池电源转化装置至少包括一个直流控制电源和一个逆变电源，车载蓄电池通过电源线与直流控制电源相接，并通过直流控制电源至DC110V，直流控制电源再将DC110V直流电源通过逆变电源转化为牵引电机所需的三项交流电，为牵引电机提供三项交流电源。

6.根据权利要求5所述切断电网供电后临时动车供电系统，其特征在于，所述的直流控制电源为机车自身携带的DC110V直流控制电源；所述的逆变电源为直流110V/交流380V变频机组，并将其三相380V交流引入到机车动车电路中，输入到设定的牵引动车电机中，控制变频电源，即可实现机车的动车。