CN104467153A - 一种dc600v列车供电柜双路冗余供电装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种DC600V列车供电柜双路冗余供电装置，包括电路结构相同的第一主电路、第二主电路，两路主电路完全集成于单个柜体中，两路主电路互为冗余；两路主电路的输入端分别连接一个真空接触器及一个快速熔断器，作为控制输入开通及保护作用，真空接触器的输入端作为主电路的输入端；两路主电路的输出端分别连接有一个隔离开关，隔离开关为双刀三维隔离开关，其隔离开关的输出端为作为主电路的输出端；在主电路的中间留出两端子作为连接变压器内部平波电抗器的串联端子。抗浪涌能力强、能够有效抑制干扰、在控制部分及主电路部分可以有效冗余，并能输出稳定的DC600V列车供电装置控制单元的供电电源，用于交流传动电力机车的列车供电柜。

Description

一种DC600V列车供电柜双路冗余供电装置

技术领域

本发明涉及一种机车用交流变频逆变器控制装置，尤其涉及一种DC600V列车供电柜双路冗余供电装置。

背景技术

目前，铁路客运电力机车一般采用DC600V干线供电的方式，给各列车车厢提供电源，各列车车厢内再由空调逆变电源将DC600V变换成交流电驱动空调压缩机运行满足车厢的空调要求。

现有技术中，铁路客运电力机车上安装的是两路相控DC600V列供装置，每路为1/2的列车车厢供电，当一路故障时，车厢的温度将使乘客的舒适度有所下降，尤其在酷暑和严冬，铁路部门遭到过乘客投诉。为此有提出用三组份列供装置布局方式，也有提出用两组IGBT互为冗余等控制方式。相对于相控方式，三组份相对体积较大，随着人们生活水平的不断提高及科学技术的不断发展，客车上电气设备日益增多，对各种电气柜体空间占地大小提出更多要求；而IGBT控制方式有很多种，供电柜功率较大、电压较高，对IGBT特性要求较高，相对的IGBT成本远高于晶闸管，同时期耐用性及相关设计成本较高。

发明内容

本发明的目的是提供一种抗浪涌能力强、能够有效抑制干扰、在控制部分及主电路部分可以有效冗余，且输出稳定的DC600V列车供电柜双路冗余供电装置。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

本发明的DC600V列车供电柜双路冗余供电装置，包括电路结构相同的第一主电路、第二主电路，两路主电路完全集成于单个柜体中，两路主电路互为冗余；

两路主电路的输入端分别连接一个真空接触器及一个快速熔断器，作为控制输入开通及保护作用，所述真空接触器的输入端作为主电路的输入端；

两路主电路的输出端分别连接有一个隔离开关，所述隔离开关为双刀三维隔离开关，其隔离开关的输出端为作为主电路的输出端；

在主电路的中间留出两端子作为连接变压器内部平波电抗器的串联端子。

由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明实施例提供的DC600V列车供电柜双路冗余供电装置，由于两路主电路完全集成于单个柜体中，两路主电路互为冗余；两路主电路的输入端分别连接一个真空接触器及一个快速熔断器，作为控制输入开通及保护作用，真空接触器的输入端作为主电路的输入端；两路主电路的输出端分别连接有一个隔离开关，隔离开关为双刀三维隔离开关，其隔离开关的输出端为作为主电路的输出端；在主电路的中间留出两端子作为连接变压器内部平波电抗器的串联端子。抗浪涌能力强、能够有效抑制干扰、在控制部分及主电路部分可以有效冗余，并能输出稳定的DC600V列车供电装置控制单元的供电电源，用于交流传动电力机车的列车供电柜。

附图说明

图1为本发明实施例中的DC600V列车供电柜双路冗余供电装置的系统框图；

图2是本发明实施例中的DC600V列车供电柜冗余供电装置其中一路的电路示意图；

图3是本发明实施例中的DC600V列车供电柜冗余供电装置的外接滤波电感的示意图。

具体实施方式

下面将对本发明实施例作进一步地详细描述。

本发明的DC600V列车供电柜双路冗余供电装置，其较佳的具体实施方式是：

包括电路结构相同的第一主电路、第二主电路，两路主电路完全集成于单个柜体中，两路主电路互为冗余；

两路主电路的输入端分别连接一个真空接触器及一个快速熔断器，作为控制输入开通及保护作用，所述真空接触器的输入端作为主电路的输入端；

两路主电路的输出端分别连接有一个隔离开关，所述隔离开关为双刀三维隔离开关，其隔离开关的输出端为作为主电路的输出端；

在主电路的中间留出两端子作为连接变压器内部平波电抗器的串联端子。

该供电装置设有电动操作隔离开关或手电一体操作隔离开关。

正常情况下，第一路主电路和第二路主电路给列车供电，当一路主电路发生故障时，就会切换到另一路给机车供电。

每路主电路中分别设有电压传感器，用于实现保护冗余。

包括控制系统，所述控制系统集成于一个电子控制箱，包括两套控制电路，分别对两路主电路进行控制，所述两套控制电路互为冗余。

所述平波电抗器集成于机车主变压器中。

本发明的DC600V列车供电柜双路冗余供电装置，克服现有技术中整体系统性较差的问题，而研制一种抗浪涌能力强、能够有效抑制干扰、在控制部分及主电路部分可以有效冗余，并能输出稳定的DC600V列车供电装置控制单元的供电电源。相比传统相控方案，其控制并没有很大变化，较少设计成本，同时体积还以有所余量，很容易实现替换，只是在整流器件选值上多做一些考虑。其能满足旅客舒适度与安全性的要求。

本发明所采用的技术方案是：DC600V供电系统整流电路为单相半控桥,整流电路设置了过电压、过电流、短路和接地等完整的保护系统。

供电绕组从主变压器抽头输出，每绕组输出额定电压860V，额定功率580kVA。交流真空接触器KM是供电装置工作总开关；同步变压器TC提供整流用同步移相电压信号及整流器投入或停止的电压提示信号。整流器VGD、VGT为单相半控桥式整流，额定输出电压600V、电流670A,容量400kW。滤波电抗L与电容C2构成滤波电路，滤波后输出电流脉动率小于30％；R3、R4分别为电容C2的放电电阻，接触器KM断开后，电容端电压由600V降至50V需要30s。电阻R1、R2与电容C1组成过压保护电路；电流互感器UA及电压互感器UV1、UV2构成直流侧恒压限流控制及过流保护控制。

DC600V整流电路接地保护为中点高阻接地方式。电阻R3、R4为接地检测电阻，UV3用于接地电压检测。若电路中某点接地后,供电电压传感器信号经控制箱计算(+)、(-)干线对地电位差值的变化,来判断是否接地，然后断开交流侧真空接触器。其优点是接地电阻大,漏电流小,控制精度高,系统不需要另加接地保护装置。

具体实施例：

如图1、图2、图3所示，DC600V供电列车供电系统有两套完全独立的供电系统，分别称为Ⅰ路、Ⅱ路，其主回路原理完全相同，两套供电系统在硬件、控制软件以及容量上完全相同。

DC600V列车供电系统具有完善的输入压、欠压、过流，输出过压、欠压、过流、过载、短路，接地等保护、系统运行状态在电表中显示出来并且可以通过通讯传输到司机室后在主司机台故障屏中“列车供电Ⅰ”、“列车供电Ⅱ路”、“供电接地Ⅰ”“供电接地Ⅱ”、“供电输出”等显示出来。适应车辆运行中冲击大、振动大的特点，系统采用金属框架结构，具有理想的机械特性与电磁屏蔽特性。各功能采用模块化设计，使单元功能便于维护与完善。

整个系统由电子控制箱、整流装置、网关、电能监控表、过压吸收、流波电容、传感器等组成。

列车供电系统直流侧输出由外接滤波电感13L(14L)、滤波电容19C(30C)构成滤波电路。供电柜有两套独立的供电系统，其原理电路完全相同，基本原理图见图一，交流输入电压为860V，由主变压器供电绕组a7(a8)---x7(x8)提供，经接触器13KM(14KM)与快速熔断器1FU(2FU)到单相全桥半控相控整流与电流传感器11SC(12SC),通过外接平波电抗器13L(14L)和柜内的滤波电容器19C(30C)输出直流电压600V。

整流器VGD、VGT为单相半控桥式整流，额定输出电压600V、电流670A,容量400kW。滤波电抗L与电容C2构成滤波电路，电抗值为13.5mH,电容值为10400uF，滤波后输出电流脉动率小于30％；R3、R4分别为电容C2的放电电阻，接触器KM断开后，电容端电压由600V降至50V需要30s。电阻R1、R2与电容C1组成过压保护电路；电流互感器UA及电压互感器UV1、UV2构成直流侧恒压限流控制及过流保护控制。

整流桥的交流侧，并联21R1、21R2、17C(22R1、22R2、18C)组成的过电压吸收电路和控制同步变压器TBK1(TBK2)，同步变压器提供整流用同步移相电压信号，改信号还作为整流桥投入或停止工作的提示信号。同时，有元件击穿时，快速熔断器能快速熔断保护、分断主电路，避免故障的进一步扩大。整流桥内各元件两端并联RC用于吸收元件的换相过压能量。

列供柜直流侧输出由外接滤波电感13L(14L)、滤波电容19C(30C)构成滤波电路。列供柜直流侧还有空载电阻电阻5R1、5R2(6R1、6R2)与检测用电流传感器11SC(12SC)、电压传感器11SV、15SV(12SV、16SV)，主电路接地保护通过13SV(14SV)取电压信号与11LSC(12LSC)取漏电流信号，用控制板实现，当主电路或客车干线某点接地，控制板封锁脉冲，同时送出接地信号送司机室显示与6A系统。

电压传感器11SV(12SV)电压传感器15SV(16SV)实现保护冗余。直流输出通过隔离开关MQS1、MQS2(MQS3、MQS4)可实现手动断开供电柜与客车供电。供电柜每路输入侧配有电流互感器，用于判断交流电流状态。

安全连锁要求:列车供电柜柜门应设有安全连锁机构，以保护维护人员的人身安全。绿色列车供电柜门锁钥匙放置在网侧高压柜安全联锁钥匙箱上，只有当高压接地开关上的黄钥匙解锁并插入网侧高压柜安全联锁钥匙箱的黄色钥匙孔后，才能取下绿钥匙打开列车供电柜柜门，进行相关作业。

列车供电柜采用T型螺栓安装。柜体上部设有四个吊环，用于供电柜安装及运输。

列车供电柜所有交流输入电缆和直流输出电缆从柜体底部前方进入柜体，输入输出电缆压接母排上；供电柜辅助电源线从柜体底部前方进入柜体，压接在端子排上。

列车供电柜的控制线分别通过矩形连接器联接，接线方式采取压接工艺；对应的插头、插针及出线附件应作为供电柜的附件提供给委托方。

列车供电柜设有2个M1O的接地螺座，用于系统接地采用。

供电柜设计应充分考虑安全和维修的要求。供电柜前面装有上下门，上门便于在线运行时操作和测试控制箱，电度表和断路器；下门在断电后方可打开操作。本装置的结构设计充分考虑了安全和维修方便，所有零部件的拆装均可从前门操作。

本发明实施例所述用于交流传动电力机车的列车供电柜为单一列车供电柜，包括有两套完全独立的供电系统，分别称为Ⅰ路、Ⅱ路，其主回路原理完全相同，两套供电系统在硬件、控制软件以及容量上完全相同，无论控制或主电路发生故障都可以切除，由一路供电，增加冗余，减小故障停车风险；两套系统集成于一台柜体，集成程度高，可有效减少机车布线，降低主机厂施工成本和施工难度。本发明实施例所述用于交流传动电力机车的列车供电柜取消了外部的机车供电集中控制器，将相关的客车信号引入列车供电子柜，由供电控制系统统一处理，降低主机厂采购成本，减少中间控制环节，减少机车布线，降低出问题的概率，柜体中取消了电抗器，使柜体减重60％以上，同时由两个柜子空间减为一个。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (6)

1.一种DC600V列车供电柜双路冗余供电装置，包括电路结构相同的第一主电路、第二主电路，其特征在于，两路主电路完全集成于单个柜体中，两路主电路互为冗余；

两路主电路的输入端分别连接一个真空接触器及一个快速熔断器，作为控制输入开通及保护作用，所述真空接触器的输入端作为主电路的输入端；

两路主电路的输出端分别连接有一个隔离开关，所述隔离开关为双刀三维隔离开关，其隔离开关的输出端为作为主电路的输出端；

在主电路的中间留出两端子作为连接变压器内部平波电抗器的串联端子。

2.根据权利要求1所述的DC600V列车供电柜双路冗余供电装置，其特征在于，该供电装置设有电动操作隔离开关或手电一体操作隔离开关。

3.根据权利要求2所述的DC600V列车供电柜双路冗余供电装置，其特征在于，正常情况下，第一路主电路和第二路主电路给列车供电，当一路主电路发生故障时，就会切换到另一路给机车供电。

4.根据权利要求3所述的DC600V列车供电柜双路冗余供电装置，其特征在于，每路主电路中分别设有电压传感器，用于实现保护冗余。

5.根据权利要求4所述的DC600V列车供电柜双路冗余供电装置，其特征在于，包括控制系统，所述控制系统集成于一个电子控制箱，包括两套控制电路，分别对两路主电路进行控制，所述两套控制电路互为冗余。

6.根据权利要求1至5任一项所述的DC600V列车供电柜双路冗余供电装置，其特征在于，所述平波电抗器集成于机车主变压器中。