CN105449999A - 轻轨车辅助电源系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种轻轨车辅助电源系统，包括：输入电路、整流电路和逆变电路；所述输入电路的输入端接输入电压，所述输入电路的输出端分别与所述整流电路的输入端和所述逆变电路的输入端连接；所述整流电路的输出端用于输出直流电压，所述逆变电路的输出端用于输出交流电压。本发明提供的轻轨车电源系统，输入电路分别将输入电压输出给整流电路和逆变电路，由整流电路和逆变电路对输入电压进行相应处理后，为轻轨车提供直流电压和交流电压，电路构成简单，为减小轻轨车辅助电源系统的体积提供了条件。

Description

轻轨车辅助电源系统

技术领域

本发明涉及电力电子领域，尤其涉及一种轻轨车辅助电源系统。

背景技术

轻轨车辆辅助电源主要有两大部分，一是交流部分，把直流网压逆变成三相交流电，为车辆上的辅助系统供电，如空气压缩机、通风装置和电加热器等；二是直流部分，把直流网压通过直流变换器变换成稳定的直流电压，为控制电路、客室照明、磁轨制动、蓄电池等负载提供电源。

轻轨车辆车体要求辅助电源箱安装在车顶，要求辅助电源箱的高度及长宽尺寸都较小，这给辅助电源系统的设计带来了非常大的挑战，如何使辅助电源系统能满足同时为轻轨车提供交流和直流电源的需求，又能满足尺寸需求，成为了本领域技术人员的研究热点。

发明内容

本发明提供一种轻轨车辅助电源系统，用于解决如何使轻轨车电源系统即能满足轻轨车的供电需求，又能满足轻轨车对电源系统的体积要求的问题。

本发明提供一种轻轨车电源系统，包括：输入电路、整流电路和逆变电路；

所述输入电路的输入端接输入电压，所述输入电路的输出端分别与所述整流电路的输入端和所述逆变电路的输入端连接；

所述整流电路的输出端用于输出直流电压，所述逆变电路的输出端用于输出交流电压。

本发明提供的轻轨车电源系统，输入电路分别将输入电压输出给整流电路和逆变电路，由整流电路和逆变电路对输入电压进行相应处理后，为轻轨车提供直流电压和交流电压，电路构成简单，为减小轻轨车辅助电源系统的体积提供了条件。

附图说明

图1为本发明提供的轻轨车电源系统实施例一的结构示意图；

图2为本发明提供的轻轨车电源系统实施例二的结构示意图；

图3为本发明提供的轻轨车电源系统实施例三的结构示意图。

具体实施方式

图1为本发明提供的轻轨车辅助电源系统实施例一的结构示意图。如图1所示，该轻轨车辅助电源系统100包括：输入电路110、整流电路120和逆变电路130。

其中，输入电路110的输入端接输入电压，所述输入电路110的输出端分别与所述整流电路120的输入端和所述逆变电路130的输入端连接；整流电路输出端120用于输出直流电压，所述逆变电路130的输出端用于输出交流电压。

本实施例中，输入电路将750V直流输入电压滤波后，分别输出给整流电路和逆变电路，整流电路输出24V直流电压给控制电路、客室照明、蓄电池等，逆变电路输出380V和220V交流电压给空气压缩机、通风装置和电加热器等。

本实施例提供的轻轨车辅助电源系统，输入电路分别将输入电压输出给整流电路和逆变电路，由整流电路和逆变电路对输入电压进行相应处理后，为轻轨车提供直流电压和交流电压，电路构成简单，为减小轻轨车辅助电源系统的体积提供了条件。

图2为本发明提供的轻轨车辅助电源系统实施例二的结构示意图。如图2所示，图1中的输入电路110包括第一接触器201、第二接触器202、第一电阻203、第二电阻204、第三电阻205和第一电容206。

其中，所述第一接触器201的一端与所述第二接触器202的一端及输入电压的正输入端连接，所述第一接触器201的另一端与所述第一电阻203的一端、第二电阻204的一端、第三电阻205的一端、第一电容206的一端及整流电路120的正输入端和逆变电路130的正输入端连接；所述第一电阻203的另一端与所述第二电阻204的另一端及所述第二接触器202的另一端连接；所述第三电阻205的另一端与所述第一电容206的另一端及输入电压的负输入端连接。

具体的，轻轨车辅助电源系统开始工作时，第二接触器首先闭合，通过第一电阻和第二电阻为第一电容充电，当第一电容两端电压与输入电压相同时，则闭合第一接触器，断开第二接触器，由第一接触器直接向第一电容充电。第二接触器、第一电阻、第二电阻和第一电容组成预充电电路，可防止在受电弓受电时造成的电流冲击。

需要说明的是，本实施例中的第一电阻和第二电阻为充电限流电阻，第一电容为输入滤波及支撑电容，第三电阻为放电电阻，当本电源系统不工作时，第一电容上存储的能量可通过第三电阻放电消耗，本实施例中的第一电阻、第二电阻、第三电阻和第一电容的个数可根据实际需要设置，本实施例并不是对本方案的限制。

本实施例中的第一接触器和第二接触器也可以为其它可承受大电压和大电流的开关，比如为断路器或闸刀开关等，本实施例对此不做限定。

进一步地，上述轻轨车辅助电源系统100还包括第一二极管207，所述第一二极管207的阳极与所述第一接触器201的另一端连接，所述第一二极管207的阴极与所述整流电路120的正输入端和所述逆变电路130的正输入端连接。

为防止电源系统故障时，电源系统中的电流反向流入输入侧，本实施例中加入第一二极管，以防止输入电路中电流反向。

一种较优的实现形式中，上述轻轨车辅助电源系统100还包括第一电感208，所述第一电感208的一端与所述第一接触器201的另一端连接，所述第一电感208的另一端与所述第一二极管207的阳极连接。

本实施例中，由第一电感和第一电容组成LC滤波电路，可以抑制电网电压波动和直流侧电流脉动，为整流电路和逆变电路提供稳定的直流输入电源。

本实施例的再一种实现形式中，上述整流电路包括单相全桥逆变单元209、第一变压器210、第二二极管211、第三二极管212、第二电感213和第三电感214。

其中，所述单相逆变桥单元209的输入端与所述输入电路的输出端连接，所述单相逆变桥单元209的输出端与所述第一变压器210的原边连接；所述第一变压器210的副边的一端与所述第二二极管211的阳极及第二电感213的一端连接，所述第一变压器210的副边的另一端与所述第三二极管212的阳极及第三电感214的一端连接；所述第二二极管211的阴极与所述第三二极管212的阴极连接，用于提供直流电压的正输出端；所述第二电感213的另一端与所述第三电感214的另一端连接，用于提供直流电压的负输出端。

本实施例中，整流电路首先采用单相逆变桥单元将输入的750V直流电压逆变成交流电压，然后经第一变压器降压后，再通过全波整流电路，将交流电压变换为直流24V电压输出。整流电路输入侧采用单相逆变器单元，使得第一变压器利用系数较高，满足系统大容量的要求，输出侧采用全波整流形式，使用较少的开关器件，即可实现较高的整流效率，电路结构简单。

进一步地，上述整流电路还包括第四二极管215。

其中，所述第四二极管215的阳极与所述第二二极管211的阴极与所述第三二极管212的阴极连接，用于提供直流电压的第一正输出端，所述第四二极管215的阴极用于提供直流电压的第二正输出端。

具体的，因为轻轨车的直流负载包括控制电路、客室照明、磁轨制动、蓄电池等，为防止辅助电源系统在为蓄电池充电时，蓄电池中的电流逆向流入整流电路输出端，在整流电路输出端设置第四二极管，来防止蓄电池中的电流反向流入整流电路，其它的直流负载的供电电压可由该整流电路的第二正输出端提供。

进一步地，上述轻轨车辅助电源系统中的逆变电路130包括：三相全桥逆变单元216和第二变压器217。

其中，所述三相全桥逆变单元216的输入端与所述输入电路的输出端连接，所述三相全桥逆变单元216的输出端与所述第二变压器217的原边连接；所述第二变压器217的副边用于输出所述交流电压。

具体的，逆变电路的输入侧采用三相全桥逆变单元，使开关元件的电压应力较低，容易实现软开关，降低了开关损耗，比较适用大功率场合。

一种较优的实现形式中，本发明提供的轻轨车辅助电源系统，还包括：第一电流传感器218、第二电流传感器219、第三电流传感器220、第四电流传感器221、第五电流传感器222和第六电流传感器223。

其中，所述第一电流传感器的一端与所述单相逆变桥单元的一个输出端连接，所述第一电流传感器的另一端与所述第一变压器原边的一个输入端连接；所述第二电流传感器的一端与所述第四二极管的阳极连接，所述第二电流传感器的另一端用于提供直流电压的第一正输出端；所述第三电流传感器的一端与所述第四二极管的阴极连接，所述第二电流传感器的另一端用于提供直流电压的第二正输出端；所述第四电流传感器、第五电流传感器和第六电流传感器的一端分别与所述第二变压器副边的三个输出端连接，所述第四电流传感器、第五电流传感器和第六电流传感器的另一端分别提供所述交流电压的输出端。

进一步地，该轻轨车辅助电源系统，还包括：第一电压传感器224、第二电压传感器225、第三电压传感器226、第四电压传感器227、第五电压传感器228和第六电压传感器229。

其中，所述第一电压传感器的两端分别与输入电压的两端连接；所述第二变压器的两端分别与所述单相逆变桥单元的两个输入端连接；所述第三变压器的两端分别与所述三相全桥逆变单元的两个输入端连接；所述第四变压器的两端分别与所述逆变电路的第一输出端和第二输出端连接；所述第五变压器的两端分别与所述逆变电路的第一输出端和第三输出端连接；所述第六变压器的两端分别与所述逆变电路的第二输出端和第三输出端连接。

具体的，上述各电流传感器和电压传感器实时监测电源系统的输入侧及输出侧的电流和电压，并将监测值返回给控制单元，由控制单元实时监测并调整辅助电源系统的输出，保证辅助电源系统工作稳定，输出的电压和电流值满足轻轨车辅助系统和直流负载的需要。

本发明提供的轻轨车辅助电源系统，输入电路采用了预充电形式，可有效防止电流冲击，整流电路和逆变电路分别均采用全桥方式进行逆变，电路中开关元件的电压应力低，易实现软开关，电路结构简单，易实现，为减小轻轨车电源箱的体积提供了条件。

图3为本发明提供的轻轨车电源系统实施例三的结构示意图。如图3所示，在图2的基础上，该轻轨车电源系统还包括：第二电容301、第三电容302、第四电容303、第五电容304、第六电容305、第七电容306和第八电容307。

其中，第二电容和第三电容为突波电容，分别与单相逆变桥单元的两个桥臂并联，用于保护单相逆变桥单元中的开关元件，以防止开关元件两端的电压过大，损坏开关元件；第四电容为隔直电容，第四电容串联在第一电流传感器与第一变压器之间，以防止第一变压器磁饱和；第五电容为滤波电容，跨接在直流电压的第一正输出端与地之间，用于对输出的直流电压进行滤波，使输出电压稳定；第六电容、第七电容和第八电容为突波电容，分别与三相全桥逆变单元的三个桥臂并联，用于保护三相全桥逆变单元中的开关元件，以防止开关元件两端的电压过大，损坏开关元件。

进一步地，轻轨车电源系统中，为了对三相全桥逆变单元输出的直流电压进行滤波，在三相全桥逆变单元与第二变压器间还可以接入LC滤波器(图中未示出)。

本领域普通技术人员可以理解：实现上述各方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成。前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中。该程序在执行时，执行包括上述各方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (9)

1.一种轻轨车辅助电源系统，其特征在于，包括：输入电路、整流电路和逆变电路；

所述输入电路的输入端接输入电压，所述输入电路的输出端分别与所述整流电路的输入端和所述逆变电路的输入端连接；

所述整流电路的输出端用于输出直流电压，所述逆变电路的输出端用于输出交流电压。

2.根据权利要求1所述的轻轨车辅助电源系统，其特征在于，所述输入电路包括第一接触器、第二接触器、第一电阻、第二电阻、第三电阻和第一电容；

所述第一接触器的一端与所述第二接触器的一端及所述输入电压的正输入端连接，所述第一接触器的另一端与所述第一电阻的一端、所述第二电阻的一端、所述第三电阻的一端、所述第一电容的一端、所述整流电路的正输入端和所述逆变电路的正输入端连接；

所述第一电阻的另一端与所述第二电阻的另一端及所述第二接触器的另一端连接；

所述第三电阻的另一端与所述第一电容的另一端及所述输入电压的负输入端连接。

3.根据权利要求2所述的轻轨车辅助电源系统，其特征在于，所述输入电路还包括第一二极管；

所述第一二极管的阳极与所述第一接触器的另一端连接，所述第一二极管的阴极与所述整流电路的正输入端和所述逆变电路的正输入端连接。

4.根据权利要求3所述的轻轨车辅助电源系统，其特征在于，所述输入电路还包括第一电感；

所述第一电感的一端与所述第一接触器的另一端连接，所述第一电感的另一端与所述第一二极管的阳极连接。

5.根据权利要求1～4任一所述的轻轨车辅助电源系统，其特征在于，所述整流电路包括：单相全桥逆变单元、第一变压器、第二二极管、第三二极管、第二电感和第三电感；

所述单相逆变桥单元的输入端与所述输入电路的输出端连接，所述单相逆变桥单元的输出端与所述第一变压器的原边连接；

所述第一变压器的副边的一端与所述第二二极管的阳极及第二电感的一端连接，所述第一变压器的副边的另一端与所述第三二极管的阳极及第三电感的一端连接；

所述第二二极管的阴极与所述第三二极管的阴极连接，用于提供所述直流电压的正输出端；

所述第二电感的另一端与所述第三电感的另一端连接，用于提供所述直流电压的负输出端。

6.根据权利要求5所述的轻轨车辅助电源系统，其特征在于，所述整流电路还包括第四二极管；

所述第四二极管的阳极与所述第二二极管的阴极与所述第三二极管的阴极连接，用于提供所述直流电压的第一正输出端，所述第四二极管的阴极用于提供所述直流电压的第二正输出端。

7.根据权利要求6所述的轻轨车辅助电源系统，其特征在于，所述逆变电路包括：三相全桥逆变单元和第二变压器；

所述三相全桥逆变单元的输入端与所述输入电路的输出端连接，所述三相全桥逆变单元的输出端与所述第二变压器的原边连接；

所述第二变压器的副边用于输出所述交流电压。

8.根据权利要求7所述的轻轨车辅助电源系统，其特征在于，还包括：第一电流传感器、第二电流传感器、第三电流传感器、第四电流传感器、第五电流传感器和第六电流传感器；

所述第一电流传感器的一端与所述单相逆变桥单元的一个输出端连接，所述第一电流传感器的另一端与所述第一变压器原边的一个输入端连接；

所述第二电流传感器的一端与所述第四二极管的阳极连接，所述第二电流传感器的另一端用于提供直流电压的第一正输出端；

所述第三电流传感器的一端与所述第四二极管的阴极连接，所述第二电流传感器的另一端用于提供直流电压的第二正输出端；

所述第四电流传感器、第五电流传感器和第六电流传感器的一端分别与所述第二变压器副边的三个输出端连接，所述第四电流传感器、第五电流传感器和第六电流传感器的另一端分别提供所述交流电压的输出端。

9.根据权利要求8所述的轻轨车辅助电源系统，其特征在于，还包括：第一电压传感器、第二电压传感器、第三电压传感器、第四电压传感器、第五电压传感器和第六电压传感器；

所述第一电压传感器的两端分别与所述输入电压的两端连接；

所述第二变压器的两端分别与所述单相逆变桥单元的两个输入端连接；

所述第三变压器的两端分别与所述三相全桥逆变单元的两个输入端连接；

所述第四变压器的两端分别与所述逆变电路的第一输出端和第二输出端连接；

所述第五变压器的两端分别与所述逆变电路的第一输出端和第三输出端连接；

所述第六变压器的两端分别与所述逆变电路的第二输出端和第三输出端连接。