CN106032110B - 工矿电机车供电装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种工矿电机车供电装置，该装置包括：超级电容、空气断路器、机车变频器、牵引电机；其中，所述超级电容设置于所述工矿电机车的车架顶部且与所述空气断路器连接，用于为所述机车变频器提供直流电；所述空气断路器与所述机车变频器连接，用于控制所述超级电容输出所述直流电；所述机车变频器与所述牵引电机连接，用于将所述直流电逆变为电压、频率可调的第一交流电为所述牵引电机提供电能；所述牵引电机与车轴连接，用于将所述交流电的电能转化为机械能，为所述车轴提供动力。本发明提供的工矿电机车供电装置，减少了供电装置的能量转化损耗，降低了充电操作的复杂度，提高了所述工矿电机车的工作效率。

Description

工矿电机车供电装置

技术领域

本发明涉及电机车技术领域，尤其涉及一种工矿电机车供电装置。

背景技术

随着地铁、冶金、矿山开采、铁道建设、公路隧道建设等领域的不断发展，工矿电机车在工程的辅助运输工作中发挥着越来越重要的作用。

现有技术中，工矿电机车主要采用蓄电池供电的方式为其供电。蓄电池输出的直流电通过牵引变流器转换成电压与频率可调的三相交流电，驱动两台交流变频牵引电动机，每台电动机的转子通过万向联轴节与齿轮减速箱连接，经过二级齿轮减速后传动到车轴上，从而驱动机车运行。

但是，由于蓄电池受其本身固有特性的影响，蓄电池存在着能量转化损耗较高，充电时间较长、充电操作复杂，使用寿命较短等缺陷，从而导致工矿电机车工作效率低，充电操作复杂的问题。

发明内容

本发明提供一种工矿电机车供电装置，用以解决现有技术中，由于供电装置的限制所导致的工矿电机车工作效率低，充电操作复杂的问题。

本发明提供的工矿电机车供电装置，包括：

超级电容、空气断路器、机车变频器、牵引电机；其中，

所述超级电容设置于所述工矿电机车的车架顶部且与所述空气断路器连接，用于为所述机车变频器提供直流电；

所述空气断路器与所述机车变频器连接，用于控制所述超级电容输出所述直流电；

所述机车变频器与所述牵引电机连接，用于将所述直流电逆变为电压、频率可调的第一交流电为所述牵引电机提供电能；

所述牵引电机与车轴连接，用于将所述第一交流电的电能转化为机械能，为所述车轴提供动力。

本发明提供的工矿电机车供电装置，还包括：

机车空压机变频器、空压机；

所述机车空压机变频器与所述空气断路器连接，所述机车空压机变频器用于将所述直流电逆变为电压、频率可调的第二交流电，为所述空压机提供电能；

所述空压机设置于所述工矿电机车的车架顶部与所述超级电容相邻，且所述空压机与机车空压机变频器连接，用于将所述第二交流电的电能转化为机械能，实现工矿电机车的空气制动。

所述空压机的外部设置有保护罩；

所述保护罩在与所述车架顶部相背离的一面上设置有第一检修窗口；

所述保护罩在沿所述工矿电机车车体宽度方向设置的两侧面上，分别设置有第二检修窗口和第三检修窗口。

本发明提供的工矿电机车供电装置，还包括：

直流变换器；

所述直流变换器分别与所述空气断路器和所述工矿机车的控制回路连接，所述控制回路用于控制所述工矿电机车运行；

所述直流变换器，用于将所述直流电转换为安全电压为所述控制回路供电。

本发明提供的上述工矿电机车供电装置，还包括：超级电容控制模组；

所述超级电容控制模组设置于机车司机室内；

所述超级电容控制模组包括中央控制模块、电源检测模块以及报警模块；其中，

所述电源检测模块分别与所述超级电容和所述中央控制模块连接；

所述报警模块与所述中央控制模块连接；

所述电源检测模块，用于对所述超级电容进行检测，得到检测消息，并将所述检测信息发送至所述中央控制模块，所述检测信息包括所述超级电容电量剩余信息、实时运行状态信息、故障记录信息、单体状态信息以及使用剩余时间信息；

所述中央控制模块，用于根据所述检测信息确定是否发出警报音，并在确定发出警报音时控制所述报警模块发出警报音。

在本发明提供的所述工矿电机车供电装置中，所述超级电容上设置有充电端口；

当所述超级电容充电时，所述充电端口通过电源线与超级电容充电机连接，对所述超级电容充电。

本发明提供的工矿电机车供电装置，通过将超级电容与所述空气断路器连接，并将其置于所述工矿电机车的车架顶部为所述工矿电机车供电，减少了所述工矿电机车供电装置能量转化的损耗，降低了充电操作的复杂度，从而提高了所述工矿电机车的工作效率。

附图说明

图1为本发明实施例一提供的工矿电机车供电装置的结构示意图；

图2为本发明实施例二提供的工矿电机车供电装置的结构示意图；

图3为本发明实施例三提供的工矿电机车供电装置的结构示意图。

具体实施方式

为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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

图1为本发明实施例一提供的工矿电机车供电装置的结构示意图，如图1所示，本实施例提供的工矿电机车供电装置包括：

超级电容1、空气断路器2、机车变频器3、牵引电机4；其中，

所述超级电容1设置于所述工矿电机车的车架顶部且与所述空气断路器2连接，用于为所述机车变频器3提供直流电；

所述空气断路器2与所述机车变频器3连接，用于控制所述超级电容1输出所述直流电；

所述机车变频器3与所述牵引电机连接4，用于将所述直流电逆变为电压、频率可调的第一交流电为所述牵引电机4提供电能；

所述牵引电机4与车轴连接，用于将所述第一交流电的电能转化为机械能，为所述车轴提供动力。

本实施例采用超级电容为工矿电机车供电，所述超级电容设置在所述工矿电机车的车架顶部，所述超级电容经过空气断路器与机车变频器相连，所述机车变频器将超级电容输出的直流电转逆变为交流电为牵引电机供电。

这里需要说明的是，所述工矿电机车可以同时采用多个参数、性能一致的超级电容同时为其供电，以增强供电能力和供电时长。

具体的，当所述空气断路器2闭合时，超级电容1将存储的电能转化为直流电输送给机车变频器3，所述机车变频器3在接收到输入的直流电后，将所述直流电逆变为电压、频率可调的第一交流电，并将所述第一交流电输送给牵引电机4，所述牵引电机4将所述第一交流电的电能转化为机械能，为所述工矿电机车的车轴提供动力。在这里，优选的所述牵引电机4可以为三相异步牵引电机。

当空气断路器2处于开路时，所述超级电容1不输出电流，所述工矿电机车处于无动力输入状态。

本实施例提供的工矿电机车供电装置，通过将超级电容与所述空气断路器连接，并将其置于所述工矿电机车的车架顶部为所述工矿电机车供电，由于超级电容在电能的转化过程中损耗较小，并且其充电过程中，不需将其从工矿电机车车身上拆除即可充电，因此，减少了所述工矿电机车供电装置能量转化的损耗，降低了充电操作的复杂度，从而提高了所述工矿电机车的工作效率。

图2为本发明实施例二提供的工矿电机车供电装置的结构示意图，如图2所示，在上述实施例一的基础上，本发明实施例二提供的工矿电机车供电装置还包括:

机车空压机变频器5、空压机6；

所述机车空压机变频器5与所述空气断路器2连接，所述机车空压机变频器5用于将所述直流电逆变为电压、频率可调的第二交流电，为所述空压机6提供电能:

所述空压机6设置于所述工矿电机车的车架顶部与所述超级电容1相邻，且所述空压机6与机车空压机变频器5连接，用于将所述第二交流电的电能转化为机械能，实现工矿电机车的空气制动。

具体的，在实施例一的基础上，所述超级电容1经过空气断路器2与所述机车空压机变频器5相连，所述空压机6与所述机车空压机变频器5相连。

当所述空气断路器2闭合，超级电容1将存储的电能转化为直流电输送给所述机车空压机变频器5，所述机车空压机变频器5在接收到输入的直流电后，将所述直流电逆变为电压、频率可调的第二交流电，并将所述第二交流电输送给所述空压机6，所述空压机6将所述第二交流电的电能转化为机械能，控制空气制动系统实现工矿电机车的空气制动。

当所述空气断路器处于开路状态时，所述工矿电机车处于正常行驶状态。

本实施例提供的工矿电机车供电装置，通过超级电容为空压机供电，保证了工矿电机车的空气制动系统的正常运行，为工矿电机车的安全制动提供了保障。

另外，在本实施例中，所述空压机6设置于所述工矿电机车的车架顶部与所述超级电容1相邻。优选的，为了保证所述工矿电机车各部件之间的布局紧凑、美观，所述空压机6设置在所述车架顶部靠近车尾的位置。

进一步的，所述空压机6的外部还设置有保护罩；

所述保护罩在与所述车架顶部相背离的一面上设置有第一检修窗口；

所述保护罩在沿所述工矿电机车车体宽度方向设置的两侧面上，分别设置有第二检修窗口和第三检修窗口。其中，所述第一检修窗口、第二检修窗口、第三检修窗口为可开合结构，当进行检修时打开检修装置的开合装置，从检修窗口进行全方位的检修，不需检修时关闭所述开合装置，以避免灰尘进入空压机影响空压机的正常工作和使用寿命。所述开合装置，本领域技术人员可以根据现有的开合结构自行设置。

本实施例将所述空压机外置于所述车架顶部且靠近车尾的位置，并在所述空压机外部设置保护罩以及第一、第二、第三检修窗口的结构设计，在保证了电机车正常运行的情况下，改善了制动系统制动电阻的散热性，维护检修方便。

图3为本发明实施例三提供的工矿电机车供电装置的结构示意图，如图3所示，实施例三在图1实施例的基础上还包括：

直流变换器7；

所述直流变换器7分别与所述空气断路器2和所述工矿机车的控制回路8连接，所述控制回路8用于控制所述工矿电机车运行；

所述直流变换器7，用于将所述直流电转换为安全电压为所述控制回路8供电。

具体的，当所述空气断路器2闭合，超级电容1将存储的电能转化为直流电以直流电的方式输送给所述直流变换器，所述直流变换器7将所述直流电转换为安全电压，并将所述安全电压施加在控制回路8上，实现控制回路的正常运行。

本实施例通过超级电容为控制回路供电，确保了控制回路的正常工作，从而维持所述工矿电机车的稳定运行。

进一步的，在上述图1至图3实施例的基础上，本实施例提供的工矿电机车供电装置包括：超级电容控制模组；

所述超级电容控制模组设置于机车司机室内；

所述超级电容控制模组包括中央控制模块、电源检测模块以及报警模块；其中，

所述电源检测模块分别与所述超级电容和所述中央控制模块连接；

所述报警模块与所述中央控制模块连接；

所述电源检测模块，用于对所述超级电容进行检测，得到检测消息，并将所述检测信息发送至所述中央控制模块，所述检测信息包括所述超级电容的电量剩余信息、实时运行状态信息、故障记录信息、单体状态信息以及使用剩余时间信息；

所述中央控制模块，用于根据所述检测信息确定是否发出警报音，并在确定发出警报音时控制所述报警模块发出警报音。

具体的，所述电源检测模块实时对超级电容进行检测，并将超级电容的电量剩余信息、实时运行状态信息、故障记录信息、单体状态信息以及使用剩余时间信息发送至中央控制模块，中央控制模块将所述电量剩余信息以及剩余时间信息与报警阈值进行比较，当剩余电量以及剩余使用时间低于报警阈值时，所述中央控制模块控制报警模块发出警报音，提醒驾驶人员为超级电容充电。其中，所述报警阈值为预先内置于所述中央控制模块中的，所述报警阈值包括剩余电量阈值、剩余时间阈值。进一步的，在为超级电容充电时，可以通过电源线将所述超级电容上的充电端口与超级电容充电机连接起来完成充电。其中，所述实时运行状态信息、单体状态信息可为操作者提供超级电容运行状况的实时信息。所述故障记录信息可为操作者提供超级电容最近若干次故障的具体信息，故障记录次数可通过所述超级电容控制模组进行设定。

本实施例提供的工矿电机车供电装置通过超级电容控制模组结构，能够实现对超级电容工作状态的实时监控，并在所述超级电容电量以及剩余使用时间低于预设阈值时发出警报音，以使驾驶员能够及时的对超级电容进行充电，以免影响正常的工作。

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 (4)

1.一种工矿电机车供电装置，其特征在于，包括：

超级电容、空气断路器、机车变频器、牵引电机；其中，

所述超级电容设置于工矿电机车的车架顶部且与所述空气断路器连接，用于为所述机车变频器提供直流电；

所述空气断路器与所述机车变频器连接，用于控制所述超级电容输出所述直流电；

所述机车变频器与所述牵引电机连接，用于将所述直流电逆变为电压、频率可调的第一交流电为所述牵引电机提供电能；

所述牵引电机与车轴连接，用于将所述第一交流电的电能转化为机械能，为所述车轴提供动力；所述工矿电机车供电装置还包括：直流变换器；

所述直流变换器分别与所述空气断路器和所述工矿电机车的控制回路连接，所述控制回路用于控制所述工矿电机车运行；

所述直流变换器，用于将所述直流电转换为安全电压为所述控制回路供电；

所述工矿电机车供电装置还包括：超级电容控制模组；

所述超级电容控制模组设置于机车司机室内；

所述超级电容控制模组包括中央控制模块、电源检测模块以及报警模块；其中，

所述电源检测模块分别与所述超级电容和所述中央控制模块连接；

所述报警模块与所述中央控制模块连接；

所述电源检测模块，用于对所述超级电容进行检测，得到检测信息，并将所述检测信息发送至所述中央控制模块，所述检测信息包括所述超级电容的电量剩余信息、实时运行状态信息、故障记录信息、单体状态信息以及使用剩余时间信息；

所述中央控制模块，用于根据所述检测信息确定是否发出警报音，并在确定发出警报音时控制所述报警模块发出警报音。

2.根据权利要求1所述的工矿电机车供电装置，其特征在于，还包括：

机车空压机变频器、空压机；

所述机车空压机变频器与所述空气断路器连接，所述机车空压机变频器用于将所述直流电逆变为电压、频率可调的第二交流电，为所述空压机提供电能；

所述空压机设置于所述工矿电机车的车架顶部与所述超级电容相邻，且所述空压机与机车空压机变频器连接，用于将所述第二交流电的电能转化为机械能，实现工矿电机车的空气制动。

3.根据权利要求2所述的工矿电机车供电装置，其特征在于，所述空压机的外部设置有保护罩；

所述保护罩在与所述车架顶部相背离的一面上设置有第一检修窗口；

所述保护罩在沿所述工矿电机车车体宽度方向设置的两侧面上，分别设置有第二检修窗口和第三检修窗口。

4.根据权利要求1所述的工矿电机车供电装置，其特征在于，所述超级电容上设置有充电端口；

当所述超级电容充电时，所述充电端口通过电源线与超级电容充电机连接，对所述超级电容充电。