CN105790355A - 一种新型车载式机车动车电源装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了适用于大功率交流电力机车的一种新型车载式机车动车电源装置。该电源装置，安装在交流电力机车上，为交流电力机车的非接触网短距离行驶或移动提供大功率的驱动电力。该电源装置，由DC‑DC模块A、超级电容模组（或锂电池）、DC‑DC模块B、控制模块和人机界面组成。超级电容模组（或锂电池），经由DC‑DC模块A从机车110V控制电路获取小功率输入的电能并存储；可通过DC‑DC模块B输出大功率电力，并经过机车库用转换开关提供给机车主逆变器驱动机车牵引电机，牵引机车行驶。通过人机界面和控制模块，可以修改各种技术参数，适合各型交流电力机车的要求。
Description
技术领域
本发明产品属于铁路机车技术领域，涉及到交流电力机车非接触网线路短距离行驶或移车的电源装置。
背景技术
全国各路局、机务段使用的机车，开始进入新旧换代的时期，原有的直流电力机车开始淘汰，新型交流电力机车成为承担运输任务的主力军。新型交流电力机车使用数量，逐年增多。
机车在使用过程中，需要在非接触网线路短距离行驶或移动。原有的直流电力机车在非接触网线路短距离行驶或移动的技术方案，成熟可靠、使用方便，但是交流电力机车不能采用。
现有的交流电力机车地面电源拖线牵引移动方式、轨道电瓶车牵引移动方式和联挂第2台直流、内燃机车牵引移动方式，存在有安全隐患、操作不方便和浪费人力、物力等问题，不能满足交流电力机车在非接触网线路短距离行驶或移动的技术要求。
机车制造厂生产的新型HXN3与HXN5内燃机车，在不启动柴油机时，可以依靠自身的机车启动蓄电池组提供电力，在司机控制台上驾驶机车进出维修库房。这种安全、快捷的机车移车新方案得到机务段使用方一致好评。
相比内燃机车，为了解决交流电力机车在非接触网线路短距离行驶或移动技术问题，曾经试行交流电力机车的机车蓄电池组提供电力、驱动机车行驶的方案。试验证明，该方案暂时不可行。交流机车蓄电池组输出功率小，不能用来直接供给牵引电机驱动机车行驶。
发明内容
本发明提供一种新型车载式机车动车电源装置，能够很好解决以上交流电力机车应用中存在的非接触网线路短距离行驶或移动等技术问题。
一种新型车载式机车动车电源装置，其特征在于：由DC-DC模块A、超级电容模组、DC-DC模块B电路依次串联组成；其中DC-DC模块A输入端与机车110V控制电路连接，DC-DC模块B输出端与机车库用转换开关连接。
根据上述的一种新型车载式机车动车电源装置，其特征在于：控制模块通过485或CAN信号，与DC-DC模块A、超级电容模块和DC-DC模块B连接。
根据以上所述的一种新型车载式机车动车电源装置，其特征在于：人机界面通过485或CAN信号，与控制模块连接。
一种新型车载式机车动车电源装置，其特征在于：由DC-DC模块A、锂电池组、DC-DC模块B电路依次串联组成；其中DC-DC模块A输入端与机车110V控制电路连接，DC-DC模块B输出端与机车库用转换开关连接。
根据上述的一种新型车载式机车动车电源装置，其特征在于：控制模块通过485或CAN信号，与DC-DC模块A、锂电池组和DC-DC模块B连接。
根据以上所述的一种新型车载式机车动车电源装置，其特征在于：人机界面通过485或CAN信号，与控制模块连接。
本发明的有益效果是：
1、交流电力机车从车顶上方的接触网获取电力，通过内部的变压变流设备处理后，提供给交流牵引电机，交流牵引电机驱动机车行驶。但是，实际使用过程中，交流电力机车需要在非接触网线路中短距离行驶或移动；
2、为了检修人员登顶作业安全，机务段的机车整备场临时检修区更改为无电区。临时检修时，机车需要在非接触网线路中短距离行驶或移动，自由进出无电区线路。其次，在机务段的维修库房内，没有供机车获取电力的接触网。机车进出维修库房时，需要在非接触网线路中短距离行驶或移动，自由进出库房；
3、现有的交流电力机车地面电源拖线牵引移动方式、轨道电瓶车牵引移动方式和联挂第2台直流、内燃机车牵引移动方式，存在有安全隐患、操作不方便和浪费人力、物力等问题，不能满足交流电力机车在非接触网线路短距离行驶或移动的技术要求；
4、本发明所述的一种新型车载式机车动车电源装置，可以很好解决以上技术问题，取得与新型内燃机车移车方案同样的效果；
5、对比新型内燃机车移车技术方案，在交流机车蓄电池组和机车主逆变器之间安装一种新型车载式机车动车电源装置。机车蓄电池组，提供小功率的电力充入该电源装置中储存，不断积累。当交流电力机车需要在非接触网线路短距离行驶或移动时，该电源装置短时间释放出大功率的电力给机车主逆变器，驱动交流机车行驶一段距离；
6、本发明所述的一种新型车载式机车动车电源装置，输入端与机车110V控制电路连接，输出端与机车库用转换开关连接，不需要在现有交流电力机车主电路原理上作出修改；
7、本发明所述的一种新型车载式机车动车电源装置，与机车现有电路和控制方式完全兼容。DC-DC模块B，可以调整输出电压值使之适合各型机车主电路的技术要求。该电源装置安装在交流电力机车上，只要合上电源开关，就可以完全参照原有的机车库内动车操作规程进行工作，操作司机控制台控制手柄，驾驶机车前进或后退行驶；
8、安装有新型车载式机车动车电源装置的交流电力机车，在进行非接触网线路短距离行驶或移动时，操作方式与机车普通驾驶方式一致，所以，安全快捷、省时省力。本发明产品，是交流电力机车在非接触网线路短距离行驶或移动时的一种良好技术解决方案。
附图说明
图1为本发明实施的一种新型车载式机车动车电源装置的外形图。1—DC-DC模块A，2—超级电容模组或锂电池组，3—DC-DC模块B，4—控制模块，5—人机界面。
图2为本发明的实施的一种新型车载式机车动车电源装置的主电路原理图。U1—DC-DC模块A，U2—DC-DC模块B，C—超级电容模组，V1—机车110V控制电路端口，V2—机车库用转换开关端口，V3—外接便携式锂电池组端口。
图3为本发明的实施的一种新型车载式机车动车电源装置的主电路原理图。U1—DC-DC模块A，U2—DC-DC模块B，GB—锂电池组，V1—机车110V控制电路端口，V2—机车库用转换开关端口，V3—外接便携式锂电池组端口。
图4为本发明的实施的一种新型车载式机车动车电源装置的通讯控制电路。1—DC-DC模块A，2—DC-DC模块B，3—超级电容模组(或锂电池组)，4—控制模块，5—人机界面。
具体实施方式
为了使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图，对本本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
如说明书附图2、3所示，DC-DC模块A、超级电容模组（或锂电池组）与DC-DC模块B电路依次串联起来。V1端口连接机车蓄电池组，V2端口连接机车库用转换开关。
机车蓄电池组，具备比较高的能量密度，但功率密度比较低。正常状态的机车蓄电池组，虽然储备了足够的电能，但是不能按照大功率的模式释放出来，所提供的电功率不能驱动机车行驶。如果把储备在机车蓄电池组的电能搬出来一点，储存在超级电容模组或者高功率密度锂电池内，由它们来替代机车蓄电池组并按照大功率模式释放出电力，就可以驱动机车行驶。
机车蓄电池组，以小功率或微小功率输出模式提供电能，通过U1（DC-DC模块A）给超级电容模组C（或者锂电池组GB）充电。超级电容模组C（或者锂电池组GB）长时间获取小功率或微小功率电力并积累、贮存，直到充满。在交流电力机车需要动车、移车时，贮存在超级电容模组C（或者锂电池组GB）内的电能通过U2(DC-DC模块B)短时间向端口V2按照大功率模式释放，通过机车库用转换开关，由机车主逆变器转换为三相交流电能，提供给机车牵引电机。因为超级电容模组C（或者新型锂电池组GB）的功率密度高，所以可以短时间释放出大功率的电力，通过牵引电机产生很大的起动牵引力，克服机车起动力矩，驱动机车自行行驶。
使用新型机车动车电源装置移动机车时，如果想把机车移动更远的距离，或者想两节机车甚至三节机车联挂移动，就需要使用第三方便携式锂电池组。便携式锂电池组可以通过V3端口接入，为新型机车动车电源提供持续电力。在特定的时候，当超级电容模组C或者锂电池组GB无法从V1端口获取电能时，都可以通过V3端口从第三方便携式锂电池组获取。
DC-DC模块B，可以调整输出电压值使之适合各型机车主电路的技术要求。新型机车动车电源装置，就可以与机车主电路和机车控制软件完全兼容，满足机车主电路技术特性要求。
DC-DC模块A和DC-DC模块B，采用基于DSP控制芯片的高频化、数字化变流技术，整个模块设计体积小型化、设计重量轻量化，满足机车车载方式的要求。基于DSP控制芯片的全数字化控制技术，便于DC-DC模块A和DC-DC模块B与控制模块之间的高速信息通讯和智能化控制。
如说明书附图4所示：人机界面5，通过485或CAN信号，可以与控制模块4、双向DC-DC模块1、升压DC-DC模块）2、超级电容模组或锂电池组3建立联系，方便快捷修改技术参数和进行功能设置转化，满足不同型号的大功率交流电力机车的技术要求。
Claims (6)
1.一种新型车载式机车动车电源装置，其特征在于：由DC-DC模块A、超级电容模组、DC-DC模块B电路依次串联组成；其中DC-DC模块A输入端与机车110V控制电路连接，DC-DC模块B输出端与机车库用转换开关连接。
2.根据权利要求1所述的一种新型车载式机车动车电源装置，其特征在于：控制模块通过485或CAN信号，与DC-DC模块A、超级电容模块和DC-DC模块B连接。
3.根据权利要求1、2所述的一种新型车载式机车动车电源装置，其特征在于：人机界面通过485或CAN信号，与控制模块连接。
4.一种新型车载式机车动车电源装置，其特征在于：由DC-DC模块A、锂电池组、DC-DC模块B电路依次串联组成；其中DC-DC模块A输入端与机车110V控制电路连接，DC-DC模块B输出端与机车库用转换开关连接。
5.根据权利要求4所述的一种新型车载式机车动车电源装置，其特征在于：控制模块通过485或CAN信号，与DC-DC模块A、锂电池组和DC-DC模块B连接。
6.根据权利要求4、5所述的一种新型车载式机车动车电源装置，其特征在于：人机界面通过485或CAN信号，与控制模块连接。
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