CN107344537A - 基于光伏发电的铁道车辆供电系统 - Google Patents

基于光伏发电的铁道车辆供电系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于光伏发电的铁道车辆供电系统，包括安装在列车顶部的光伏发电系统，通过太阳能电池板的光生伏特效应产生电能；供电系统，用于电能的变换供电；电力监测模块，用于经过变换后的电能能否满足用电设备需求，用电设备有无异常信号的监测显示；电能传输模块，通过列车电气装置将所得到的电能传输到客车各个用电设备；质量反馈模块，通过电力监测模块监测用电设备的运行状态及电能是否满足需求，将信息实时反馈给电能变换装置及监测人员，进行及时调整。本发明通过车辆顶部安装的太阳能电池组进行发电，将电能储存在车辆已有蓄电池中，经过变换后提供给车辆中的应急系统等，以达到节约能源，提高供电可靠性，降低成本的目的。

Description

基于光伏发电的铁道车辆供电系统
技术领域
本发明涉及光伏供电系统，具体涉及一种基于光伏发电的铁道车辆供电系统。
背景技术
轨道交通车辆供电系统是轨道交通车辆的重要组成部分，早期的22型轨道交通车辆采用DC48V供电，随着轨道交通车辆的发展和旅客乘坐舒适度的要求，25B型车开始安装空调，随之出现单车自带发电机组供电的客车，随着铁路车辆供电技术发展，出现25G型车辆采用发电车集中供电，至此AC380V供电作为一种基本的供电形式在轨道交通车辆上得到广泛应用。目前广泛采用电力机车提供2路(2×400KW)DC600V电源给空调旅客列车。机车提供的动力来源于电网，将高压输电线路的110KV三相交流电通过牵引变电所变成25KV的电能提供给机车，通过电能变换装置进行变换，一部分提供给机车作为牵引动力，一部分储存在蓄电池内，通过机车与车辆的电气连接，为所牵引客车车辆的空调、音响、照明系统等提供动力，加大了电网的负载量，提高了用电量。因此，通过车辆顶部安装太阳能电池组进行发电，将电能储存在车辆已有蓄电池中，经过变换后提供给车辆的应急设备，如少量照明系统、个别插座、烧水壶等设备，对于节约能源，降低成本有重要意义。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供了一种基于光伏发电的铁道车辆供电系统，利用太阳能电池组发出的电能在非正常情况下，为铁道客车车辆的蓄电池充电，从而为客车车辆的应急系统及电源插座等提供电能。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：
基于光伏发电的铁道车辆供电系统，包括
安装在列车顶部的光伏发电系统，用于接收光能，通过太阳能电池板的光生伏特效应产生电能；
供电系统，用于将太阳能电池组发出的电能经过电能变换装置变换后储存在蓄电池组中，经过转换选择开关，在列车出现运行故障或供电故障时，可直接为车上应急设备供电；同时，通过转换选择开关，可控制太阳能电池组及蓄电池组同时为应急设备供电；还用于将接触网提供的25KV电能在机车相应装置中变换成DC600V供给空调客车使用；
电力监测模块，用于经过变换后的电能能否满足用电设备需求，用电设备有无异常信号的监测显示；
电能传输模块，通过列车电气装置将所得到的电能传输到客车各个用电设备；
质量反馈模块，通过电力监测模块监测用电设备的运行状态及电能是否满足需求，将信息实时反馈给电能变换装置及监测人员，进行及时调整。
优选地，所述供电系统包括整流电源装置、逆变器装置、充电装置、蓄电池组、变换装置、供电母线、配电柜及相关的保护电路。
优选地，逆变器装置包括车端连接器、列车供电干线、配电柜、逆变电源装置、蓄电池组、充电电源装置、空调控制柜、照明控制柜等；电能经配电柜分配后，逆变器装置将DC600V电压逆变为三相380V、50Hz的交流电，为空调客车的空调及电开水炉提供电能；另一部分电能经过充电、装置及变换装置后，得到DC110V电压，给空调客车照明控制柜和蓄电池供电。
本发明具有以下有益效果：
利用车辆顶部安装的太阳能电池组进行发电，将电能储存在车辆已有蓄电池中，经过变换后提供给车辆中的应急系统等，以达到节约能源，提高供电可靠性，降低成本的目的。
附图说明
图1为本发明实施例基于光伏发电的铁道车辆供电系统的流程示意图
图2为本发明实施例基于光伏发电的铁道车辆供电系统的整体结构图
图3为本发明实施例基于光伏发电的铁道车辆供电系统中应急设备电能传输变换工作原理图。
具体实施方式
为了使本发明的目的及优点更加清楚明白，以下结合实施例对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1-图2所示，本发明实施例提供了一种基于光伏发电的铁道车辆供电系统，包括
安装在列车顶部的光伏发电系统，用于接收光能，通过太阳能电池板的光生伏特效应产生电能；
太阳能电池板安装在列车顶部，光照充足时，无论列车为运行状态或停靠状态，均可接收光能，通过光生伏特效应产生电能，其工作原理为：
如果光线照射在太阳能电池上并且光在界面层被吸收，具有足够能量的光子能够在P型硅和N型硅中将电子从共价键中激发，以致产生电子-空穴对。界面层附近的电子和空穴在复合之前，将通过空间电荷的电场作用被相互分离，电子向带正电的N区和空穴向带负电的P区运动。通过界面层的电荷分离，将在P区和N区之间产生一个向外的可测试的电压。对晶体硅太阳能电池来说，开路电压的典型数值为0.5～0.6V。通过光照在界面层产生的电子-空穴对越多，电流越大。界面层接纳的光能越多，界面层即电池面积越大，在太阳能电池中形成的电流也越大。太阳光照在半导体P-N结上，形成新的空穴-电子对，在P-N结电场的作用下，空穴由N区流向P区，电子由P区流向N区，接通电路后就形成电流，从而在电池板两端形成电压差，产生电能。
供电系统，所述供电系统包括整流电源装置、逆变器装置、充电装置、蓄电池组、变换装置、供电母线、配电柜及相关的保护电路；用于将太阳能电池组发出的电能经过电能变换装置变换后储存在蓄电池组中，经过转换选择开关，在列车出现运行故障或供电故障时，可直接为车上应急设备供电；同时，通过转换选择开关，可控制太阳能电池组及蓄电池组同时为应急设备供电；还用于将接触网提供的25KV电能在机车相应装置中变换成DC600V供给空调客车使用；
电力监测模块，用于经过变换后的电能能否满足用电设备需求，用电设备有无异常信号的监测显示；
电能传输模块，通过列车电气装置将所得到的电能传输到客车各个用电设备；
质量反馈模块，通过电力监测模块监测用电设备的运行状态及电能是否满足需求，将信息实时反馈给电能变换装置及监测人员，进行及时调整。
所述逆变器装置包括车端连接器、列车供电干线、配电柜、逆变电源装置、蓄电池组、充电电源装置、空调控制柜、照明控制柜等；电能经配电柜分配后，逆变器装置将DC600V电压逆变为三相380V、50Hz的交流电，为空调客车的空调及电开水炉提供电能；另一部分电能经过充电、装置及变换装置后，得到DC110V电压，给空调客车照明控制柜和蓄电池供电。
如图3所示，列车中太阳能电池组、蓄电池组、控制器、转换器、电源分配等组成的电能变换系统工作原理图。在正常状态下，通过机车受电弓取流为列车用电设备提供电能，同时为蓄电池储能。在非正常状态下，太阳能电池板由于光伏效应产生电能，经过控制器转换开关的选择，将一部分电能传输到列车应急设备，应急设备包括：烧水壶、照明装置、电源插座等；另一部分传输到蓄电池进行储能，在太阳能电池板发出电能较少的情况下，蓄电池与太阳能电池板共同为应急设备供电。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (3)

1.基于光伏发电的铁道车辆供电系统，其特征在于，包括：
安装在列车顶部的光伏发电系统，用于接收光能，通过太阳能电池板的光生伏特效应产生电能；
供电系统，用于将太阳能电池组发出的电能经过电能变换装置变换后储存在蓄电池组中，经过转换选择开关，在列车出现运行故障或供电故障时，可直接为车上应急设备供电；同时，通过转换选择开关，可控制太阳能电池组及蓄电池组同时为应急设备供电；还用于将接触网提供的25KV电能在机车相应装置中变换成DC600V供给空调客车使用；
电力监测模块，用于经过变换后的电能能否满足用电设备需求，用电设备有无异常信号的监测显示；
电能传输模块，通过列车电气装置将所得到的电能传输到客车各个用电设备；
质量反馈模块，通过电力监测模块监测用电设备的运行状态及电能是否满足需求，将信息实时反馈给电能变换装置及监测人员，进行及时调整。
2.如要求1所述的一种基于光伏发电的铁道车辆供电系统，其特征在于，所述供电系统包括整流电源装置、逆变器装置、充电装置、蓄电池组、变换装置、供电母线、配电柜及相关的保护电路。
3.如要求2所述的一种基于光伏发电的铁道车辆供电系统，其特征在于，逆变器装置包括车端连接器、列车供电干线、配电柜、逆变电源装置、蓄电池组、充电电源装置、空调控制柜、照明控制柜；电能经配电柜分配后，逆变器装置将DC600V电压逆变为三相380V、50Hz的交流电，为空调客车的空调及电开水炉提供电能；另一部分电能经过充电、装置及变换装置后，得到DC110V电压，给空调客车照明控制柜和蓄电池供电。
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