CN105048296B - 一种dc600v列车供电柜 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种DC600V列车供电柜，包括：依次连接的控制系统、主回路系统与冷却系统；其中：控制系统设置于柜体上部，冷却系统设置于柜体下部的前端，主回路系统设置于柜体中部以及柜体下部的后端。本发明公开的DC600V列车供电柜，将发热量与重量最大的电抗器从柜体中移除，不仅减轻了柜体重量，还便于解决柜体的散热问题；同时由于供电柜减重，更加便于组装及维护工作。

Description

一种DC600V列车供电柜

技术领域

本发明涉及机车列车技术领域，尤其涉及一种DC600V列车供电柜。

背景技术

DC600V列车供电装置是将主变压器供电绕组输出的交流电压转换为稳定的直流600V向列车供电的装置，其通常包括冷却系统、主回路系统及控制系统，其中主回路电路主要部件为整流单元、滤波单元、输入输出检测单元及接地检测单元，其中整流单元、滤波单元为主要功率器件组成，包括可控硅、二极管、单抗器、平波电容等；而关键其散热问题就成为整个柜体设计关键。

目前的供电柜，其电抗器集成于柜体中，而电抗器是整个供电系统中发热最大的部件，同时也是最重的部件，占整个柜体的2/3之多，因而，导致供电柜的重量较高，且散热问题也难以解决。

发明内容

本发明的目的是提供一种DC600V列车供电柜，减轻了柜体重量，并解决了柜体的散热问题。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种DC600V列车供电柜，其特征在于，包括：控制系统及分别与其相连的主回路系统与冷却系统；其中：控制系统设置于柜体上部，冷却系统设置于柜体下部的前端，主回路系统设置于柜体中部以及柜体下部。

所述冷却系统包括：

两个相同且并排放置在柜体下部前端的冷却风机。

所述主回路系统包括：依次连接的漏电互感器、真空断路器、过压吸收电路、可控全桥可控硅整流电路、中间直流支撑电容；其中：

漏电互感器与真空断路器设置在柜体下部冷却风机前端；过压吸收电路与中间直流支撑电容位于柜体下部冷却风机背部；可控全桥可控硅整流电路位于柜体中部。

所述可控全桥可控硅整流电路包括：四个可控硅模组与四个二极管模组；其中，两个可控硅模组与两个二极管模组组成一套整流回路，两套整流回路上下并排放置。

所述控制系统包括：控制箱、网关、电能监控表、风机控制与检测模组，以及主电路控制模组；其中：

控制箱分别与网关、电能监控表、风机控制与检测模组，以及主电路控制模组相连；

控制箱为一个独立的集成器件，放置于柜体上部左侧，其右侧依次设置了网关、电能监控表以及风机控制与检测模组，该风机控制与检测模组的下方设置了主电路控制模组。

所述控制箱包括：依次安装在控制电路板上的第一电源板、信号转换板、第一开关量板、第一控制板、第一与第二综合板、第二控制板、第二开关量板以及第二电源板。

由上述本发明提供的技术方案可以看出，将发热量与重量最大的电抗器从柜体中移除，不仅减轻了柜体重量，还便于解决柜体的散热问题；同时由于供电柜减重，更加便于组装及维护工作。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。

图1为本发明实施例提供的一种DC600V列车供电柜的剖面示意图；

图2为本发明实施例提供的一种DC600V列车供电柜的原理图；

图3为本发明实施例提供的控制箱中的控制电路板示意图。

具体实施方式

下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。

本发明实施例提供一种DC600V列车供电柜，本供电柜设计为一柜双回路设计，其输出平波电抗器集成在主变压器中，并没有安装在柜体中，使得整柜重量减轻2/3，并有利于解决柜体的散热问题；下面通过具体实施例对该供电柜进行介绍。

图1为本发明实施例提供的一种DC600V列车供电柜的剖面示意图，如图1所示，其主要包括：控制系统及分别与其相连的主回路系统与冷却系统；其中：控制系统设置于柜体上部，冷却系统设置于柜体下部的前端，主回路系统设置于柜体中部以及柜体下部。

进一步的，所述冷却系统包括：两个相同且并排放置在柜体下部前端的冷却风机，两个冷却风机均与控制系统中的风机控制与检测模组相连。

进一步的，如图2所示，主回路系统为关键功率器件包括：依次连接的输入侧的漏电互感器11LSC(12LSC)、输入侧的真空断路器13KM(14KM)、过压吸收电路21R1、21R2、17C(22R1、22R2、18C)、可控全桥可控硅整流电路、中间直流支撑电容19C(20C)(中间直流支撑电容19C与20C均未示出)。输入侧漏电互感器11LSC(12LSC)、输入侧真空断路器13KM(14KM)设置在柜体下部冷却风机前端；过压吸收电路21R1、21R2、17C(22R1、22R2、18C)、中间直流支撑电容19C(20C)位于柜体下部冷却风机的背部；可控全桥可控硅整流电路位于柜体中部。

进一步的，所述可控全桥可控硅整流电路包括：四个可控硅模组与四个二极管模组；其中，两个可控硅模组与两个二极管模组组成一套整流回路，两套整流回路上下并排放置。

进一步的，所述控制系统包括：控制箱、网关、电能监控表、风机控制与检测模组，以及主电路控制模组；其中：

控制箱分别与网关、电能监控表、风机控制与检测模组，以及主电路控制模组相连；控制箱控制电路主要功能由电子控制箱内部控制板实现，系统通过从主电路控制模组接收到的变压器信号、电压信号及ABB接触器提供的供电申请与散热风机启动反馈信号来控制真空断路器13KM(14KM)通断，通过风机控制与检测模组，控制主回路全桥可控硅整流电路、控制冷却系统冷却风机运行及停止，通过并通过RS485通讯发送到电能监控与网关。其为一个独立的集成器件，放置于柜体上部左侧，其右侧依次设置了网关、电能监控表以及风机控制与检测模组，该风机控制与检测模组的下方设置了主电路控制模组。

如图3所示，所述控制箱包括：依次安装在控制电路板上的第一电源板、信号转换板、第一开关量板、第一控制板、第一与第二综合板、第二控制板、第二开关量板以及第二电源板。

为了便于理解，下面对本发明做进一步说明。

如图2所示，为DC600V列车供电柜的原理图，其包含了控制系统中的风机控制与检测模组与主电路控制模组，以及主回路系统中的部分电路。

1、控制系统

1)风机控制与检测模组，其主要包括：检测用电流传感器11SC(12SC)、电压传感器11SV、15SV(12SV、16SV)、中点接地限流电阻1R1\1R2(2R1\2R2)、风机电容C1\C2\C3(C4\C5\C6)、风机电阻3R(4R)、风机熔断器14KM(15KM)组成。主电路接地保护通过13SV(14SV)取电压信号与11SC(12SC)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。

2)主电路控制模组，其主要包括：同步变压器TBK1(TBK2)、输入电压互感器11LSV(12LSV)、ABB接触器，安装在控制环氧板上。同步变压器提供整流用同步移相电压信号，该信号还作为整流桥投入或停止工作的提示信号。输入电压互感器11LSV(12LSV)用于判断交流电流状态，ABB接触器用于供电允许等外部控制连接。

3)网关。网关通过先进的FPGA技术封装了通用HDLC协议控制器，同时内置了RS485、CAN通讯接口，控制核心采用了32位高速Cortex-M3内核的单片机通过双口RAM实现了RS485/CAN数据与HDLC数据的实时转换。网关内部还设有多个调试接口以及工作指示灯，方便用户进行各项试验，根据用户需求，网关还可扩展日志功能，滚动记录网关的工作信息。

4)电能监控表，其安装于柜体上方，柜体前面板框架结构上。其具有测量两路交流电压、电流计算出实际能量消耗信号为输入用860V：5V电压互感器与1000A：5A电流互感器转化为小信号后送给电能表。电能表更具采样的信号计算实际功耗、电压、电流显示在屏幕上。同时电表与电子箱内综合板之间通讯把系统的输出电压、电流、开关状态与相关信息显示在屏幕上，当系统出现故障后屏幕上显示当前故障，电能表在突然掉电依然能保存电能数据。

5)控制箱。如图3所示，主要包括：依次安装在控制电路板上的第一电源板、信号转换板、第一开关量板、第一控制板、第一与第二综合板、第二控制板、第二开关量板以及第二电源板。所有控制电路板工作状态均由电路板外侧指示灯显示，其中关键电路板综合板指示灯显示定义见表1。

铭牌名称	颜色	指示灯代号	指示灯显示信号内容
				1	绿	L1	到位指示信号
2	绿	L3	自检正常
				3	绿	L4	网关通讯正常
4	绿	L5	控制通讯正常
				5	绿	L6	显示通讯正常
6	绿	L7	系统正常
				7	绿	L8	预留
8	绿	L9	预留
				9	绿	L13	预留
10	红	L14	USB通讯正常
				11	绿	L16	USB通讯故障

表1 指示灯定义

2、主回路系统中的可控全桥可控硅整流电路及过压吸收电路。

可控全桥可控硅整流电路由整流单元将交流860V电压整流成DC600V电压，直流侧外置电抗器13L(14L)、支撑电容19C(30C)构成滤波电路，连接直流分压电阻5R1、5R2(6R1、6R2)，直流侧输出由隔离开关MQS1、MQS2(MQS3、MQS4)位于可控硅直流输出可实现手动断开供电柜与客车供电。电流传感器11SC(12SC)及风机控制与检测模组上的电压互感器11SV、15SV(12SV、16SV)构成直流侧恒压限流控制及过流保护控制。过压吸收电路由吸收电阻21R1、21R2(22R1、22R2)，吸收电容17C(18C)组成，当有元件击穿时，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。

另一方面，为了保证供电柜的安全，列车供电柜柜门设有安全连锁机构，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。本供电柜的结构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。

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 (5)

1.一种DC600V列车供电柜，其特征在于，包括：控制系统及分别与其相连的主回路系统与冷却系统；其中：控制系统设置于柜体上部，冷却系统设置于柜体下部的前端，主回路系统设置于柜体中部以及柜体下部；

所述主回路系统包括：依次连接的漏电互感器、真空断路器、过压吸收电路、可控全桥可控硅整流电路、中间直流支撑电容；其中：漏电互感器与真空断路器设置在柜体下部冷却风机前端；过压吸收电路与中间直流支撑电容位于柜体下部冷却风机背部；可控全桥可控硅整流电路位于柜体中部。

2.根据权利要求1所述的DC600V列车供电柜，其特征在于，所述冷却系统包括：

两个相同且并排放置在柜体下部前端的冷却风机。

3.根据权利要求1所述的DC600V列车供电柜，其特征在于，所述可控全桥可控硅整流电路包括：四个可控硅模组与四个二极管模组；其中，两个可控硅模组与两个二极管模组组成一套整流回路，两套整流回路上下并排放置。

4.根据权利要求1所述的DC600V列车供电柜，其特征在于，所述控制系统包括：控制箱、网关、电能监控表、风机控制与检测模组、以及主电路控制模组；其中：

控制箱分别与网关、电能监控表、风机控制与检测模组、以及主电路控制模组相连；

控制箱为一个独立的集成器件，放置于柜体上部左侧，控制箱右侧依次设置了网关、电能监控表以及风机控制与检测模组，该风机控制与检测模组的下方设置了主电路控制模组。

5.根据权利要求4所述的DC600V列车供电柜，其特征在于，所述控制箱包括：依次安装在控制电路板上的第一电源板、信号转换板、第一开关量板、第一控制板、第一与第二综合板、第二控制板、第二开关量板以及第二电源板。