CN108944578A - 一种用于列车的供电装置、供电方法及列车 - Google Patents

一种用于列车的供电装置、供电方法及列车 Download PDF

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Abstract

本发明实施例提供了一种用于列车的供电装置、供电方法及列车，其中的供电装置包括设置于所述机车上的铁路接触网、受电弓、变压器、第一整流器、逆变器和滤波器以及设置于铁路货车上的贯穿电缆，所述受电弓用于从所述铁路接触网获得所述高压交流电；所述变压器用于将所述高压交流电进行降压，获得降压后的交流电；所述第一整流器用于将所述降压后的交流电转化为直流电；所述逆变器用于将所述直流电转化为三相交流电，所述滤波器用于将所述三相交流电进行滤波获得滤波后的交流电，并通过所述滤波后的交流电对所述机车和所述铁路货车进行供电。本发明解决了现有技术中的供电装置存在适用性不佳的技术问题。

Description

一种用于列车的供电装置、供电方法及列车
技术领域
本发明涉及铁路货车技术领域，尤其涉及一种用于列车的供电装置、供电方法及列车。
背景技术
货物运输是铁路运输的重要组成部分，用于完成铁路货物运输任务的运载工具为铁路货车。
现有技术中，铁路货车的供电方式主要有两种，蓄电池储能供电和发电车供电。其中，蓄电池储能供电不需要加装贯通电缆，但只能用与功率不大的车辆且蓄电池需充电或更换，其维护操作性不佳；发电车供电是通过发电车上的柴油发电机等装置作为电源为其连挂的车辆供电，需要押运人员跟车管理发电的车辆。
因而，现有技术中铁路货车的供电装置存在适用性不佳的技术问题。
发明内容
本发明实施例提供了一种用于列车的供电装置、供电方法及列车，用以解决或者至少部分解决现有技术中的供电装置存在适用性不佳的技术问题。
为了解决上述问题，本发明第一方面提供了一种用于列车的供电装置，所述列车包括机车和铁路货车，所述供电装置包括设置于所述机车上的铁路接触网、受电弓、变压器、第一整流器、逆变器和滤波器以及设置于铁路货车上的贯穿电缆，其中，所述铁路接触网、所述受电弓、所述变压器、所述第一整流器、所述逆变器、所述滤波器依次连接，所述贯穿电缆用于将所述机车上的电路与所述铁路货车上的电路连接；
所述铁路接触网用于提供高压交流电；
所述受电弓用于从所述铁路接触网获得所述高压交流电；
所述变压器用于将所述高压交流电进行降压，获得降压后的交流电；
所述第一整流器用于将所述降压后的交流电转化为直流电；
所述逆变器用于将所述直流电转化为三相交流电，
所述滤波器用于将所述三相交流电进行滤波获得滤波后的交流电，以通过所述滤波后的交流电对所述机车和所述铁路货车进行供电。
可选的，本发明实施方式提供的供电装置还包括第一控制开关，其中，所述第一控制开关与所述滤波器的输出端连接，用于控制输出三相交流电。
可选的，本发明实施方式提供的供电装置还包括第二控制开关、第三控制开关和第二整流器，其中，所述第二控制开关与所述滤波器的输出端连接后再与所述第二整流器的输入端连接，所述第三控制开关与所述第二整流器的输出端连接，使得所述第二整流器将所述三相交流电转化为直流电后，通过所述第三控制开关进行输出。
可选的，本发明实施方式提供的供电装置还包括第一控制开关、第二控制开关、第三控制开关和第二整流器，其中，所述第一控制开关与所述滤波器的输出端连接，然后用于控制输出三相交流电；
所述第二控制开关与所述滤波器的输出端连接后再与所述第二整流器的输入端连接，所述第三控制开关与所述第二整流器的输出端连接，使得所述第二整流器将所述三相交流电转化为直流电后，通过所述第三控制开关进行输出。
可选的，本发明实施方式提供的供电装置还包括插座，其中，所述插座用于铁路货车取电。
可选的，本发明实施方式提供的供电装置还包括分线盒，其中所述分线盒与所述插座的输出线路连接，用于将所述输出线路分为贯通支路和用电支路，其中所述贯通支路用于与所述铁路货车连挂的车辆提供输电路径，所述用电支路为所述铁路货车供电。
可选的，本发明实施方式提供的供电装置还包括电气柜，所述电气柜设置于所述铁路货车上。
可选的，在本发明实施方式提供的供电装置中，所述受电弓从所述铁路接触网获得所述高压交流电后，将电路分为两路接入所述变压器，所述供电装置还包括转换开关，所述转换开关用于从所述两路电路进行选取。
基于同样的发明构思，本发明第二方面提供了一种供电方法，利用第一方面所述的供电装置进行供电，该方法包括：
通过铁路接触网提供高压交流电；
通过所述受电弓从所述铁路接触网获得高压交流电；
通过所述变压器将所述高压交流电进行降压，获得降压后的交流电；
通过所述第一整流器将所述降压后的交流电转化为直流电；
通过所述逆变器将所述直流电转化为三相交流电，其中，所述三相交流电通过所述机车上的电路对机车进行供电，通过所述贯穿电缆对所述铁路货车进行供电。
基于同样的发明构思，本发明第三方面提供了一种列车，包括机车、铁路货车以及第一方面所述的供电装置。
本申请实施例中的上述一个或多个技术方案，至少具有如下一种或多种技术效果：
本发明提供的供电装置，可以通过铁路接触网提供高压电，经受电弓从接触网取电后，通过变压器将高压交流电进行降压，并通过第一整流器将降压后的交流电转化为直流电；然后通过逆变器将直流电转化为三相交流电，再通过滤波器用于将所述三相交流电进行滤波获得滤波后的交流电，并通过所述滤波后的交流电对所述机车和所述铁路货车进行供电。相对于现有技术中通过蓄电池和发电车供电而言，本发明提供的供电装置可以通过铁路接触网获得高压电，并通过降压、整流、逆变和滤波后用于机车和铁路货车的供电，可以适用于各种功率的负载，因而不受负载功率的限制，故而适用性较好，并且本发明实施方式中的供电装置不需要设置蓄电池或者供电车，可以减少维护工作及成本，解决了现有技术中的供电装置适用性不佳的技术问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，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的附图。
图1为本发明实施方式中一种供电装置的结构图；
图2为本发明实施方式一种供电装置的安装结构图；
图3为本发明实施方式机车供电原理图；
图4为本发明实施方式中铁路货车供电原理图；
图5为本发明实施方式中供电方法的流程图。
具体实施方式
本发明实施例提供了一种用于列车的供电装置、供电方法及列车，用以改善现有技术中的供电装置存在适用性不佳的技术问题。
本申请实施例中的技术方案，总体思路如下：
通过铁路接触网提供高压电，经受电弓从接触网取电后，通过变压器将高压交流电进行降压，并通过第一整流器将降压后的交流电转化为直流电；然后通过逆变器将直流电转化为三相交流电，再通过滤波器用于将所述三相交流电进行滤波获得滤波后的交流电，并通过所述滤波后的交流电对所述机车和所述铁路货车进行供电。
由上述方法可知，本发明提供的供电装置可以通过铁路接触网获得高压电，并通过降压、整流、逆变和滤波后用于机车和铁路货车的供电，可以适用于各种功率的负载，因而不受负载功率的限制，故而适用性较好，并且本发明实施方式中的供电装置不需要设置蓄电池或者供电车，可以减少维护工作及成本，解决了现有技术中的供电装置适用性不佳的技术问题。
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作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。
实施例一
本实施例提供一种供电装置，包括设置于机车上的铁路接触网110、受电弓120、变压器130、第一整流器140、逆变器150和滤波器160以及设置于铁路货车上的贯穿电缆170，其中，铁路接触网110、受电弓120、变压器130、第一整流器140、逆变器150、滤波器160依次连接，贯穿电缆170用于将机车上的电路与铁路货车上的电路连接；
铁路接触网110用于提供高压交流电；
受电弓120用于从铁路接触网110获得高压交流电；
变压器130用于将高压交流电进行降压，获得降压后的交流电；
第一整流器140用于将降压后的交流电转化为直流电；
逆变器150用于将直流电转化为三相交流电；
滤波器160用于将三相交流电进行滤波获得滤波后的交流电，以通过滤波后的交流电对机车和铁路货车进行供电。
具体来说，整个列车包括机车和多个铁路货车，其中机车即为车头，铁路货车为车头后的多个车辆。
具体来说，铁路接触网110为预先布置在铁路钢轨的上方，供受电弓120取流的高压输电线，用于提供高压电。受电弓120可以从铁路接触网110上取电。变压器130是利用电磁感应的原理来改变交流电压的装置，主要构件是初级线圈、次级线圈和铁芯(磁芯)。主要功能包括电压变换、隔离、稳压等。在本实施方式中，变压器130主要用于电压变换和稳压。即将从铁路接触网110提供的高压交流电转化为与铁路货车相适应的电压。第一整流器140可以根据实际情况进行设置。逆变器的功能则是把直流电能转变成交流电，它由逆变桥、控制逻辑和滤波电路组成。在具体的实施过程中，本发明采用的逆变器为三相逆变器，例如AC380V逆变器。
具体来说，滤波器是由电容、电感和电阻组成的滤波电路。滤波器可以对电源线中特定频率的频点或该频点以外的频率进行有效滤除，得到一个特定频率的电源信号，或消除一个特定频率后的电源信号。在本实施方式中，通过滤波后可以得到机车或者铁路货车所需的频率的电源信号，例如40赫兹、50赫兹等。
具体来说，贯穿电缆与机车上的滤波器输出端连接，用于保护电路以及分配电能。
为了更清楚地说明供电装置的结构，请参见图2，为供电装置的安装结构图，为了保护电路器件，可以将变压器130、第一整理器和逆变器150设置于一个供电柜中，通过逆变器150输出三相交流电后接入滤波器，当然，为了方便，也可以将滤波器设置于柜体中。在本实施方式中，由受电弓120接收的高压电后，可以通过多路接入两个不同的供电柜中的变压器130，通过设置多路电源的方式可以保证整理车的用电均衡性。作为可选，可以从机车中分出的两路电路分别通过铁路货车上的贯穿电缆接入铁路货车。可以在铁路货车上设置电气柜，保护电路元器件。
作为一种可选实施方式，供电装置还包括第一控制开关，其中，第一控制开关与滤波器的输出端连接，用于控制输出三相交流电。
具体来说，通过设置第一控制开关可以控制输出三相交流电。
作为一种可选实施方式，供电装置还包括第二控制开关、第三控制开关和第二整流器，其中，第二控制开关与滤波器的输出端连接后再与第二整流器的输入端连接，第三控制开关与第二整流器的输出端连接，使得第二整流器将三相交流电转化为直流电后，通过第三控制开关进行输出。
具体来说，通过设置第二控制开关和第三控制开关可以控制输出直流电。
作为一种可选实施方式，供电装置还包括第一控制开关、第二控制开关、第三控制开关和第二整流器，其中，第一控制开关与滤波器160的输出端连接，然后用于控制输出三相交流电；
第二控制开关所与滤波器160的输出端连接后再与第二整流器的输入端连接，第三控制开关与第二整流器的输出端连接，使得第二整流器将三相交流电转化为直流电后，通过第三控制开关进行输出。
具体来说，第一控制开关用于控制输出三相交流电，第二控制开关和第三控制开关用于控制输出直流电。请参见图3，为机车供电原理图，线路从机车上变压器130的次级线圈接入电路，然后接入第一整流器140和AC380V逆变器，通过第一整流器140和AC380V逆变器将次级线圈上的单相交流电变为三相AC380V(380V交流电)，接着接入滤波器160，通过滤波器160滤波。通过第一控制开关KM1、第二控制开关KM2和第三控制开关KM3可以选择输出两种制式电源，当选择输出三相AC380V电源时，需断开KM2和KM3并闭合KM1；当选择输出为DC600V(600V直流电)电源时，需断开KM1并依次闭合KM2和KM3。
作为一种可选实施方式，供电装置还包括插座，其中，插座用于铁路货车取电。
具体来说，插座可以根据机车上的电路布置情况进行设置，例如机车上布置有几路电路，则设置相应数量的插座进行取电，从而保证安全性和分配的均衡性。
作为一种可选实施方式，供电装置，还包括分线盒，其中分线盒与插座的输出线路连接，用于将输出线路分为贯通支路和用电支路，其中贯通支路用于与铁路货车连挂的车辆提供输电路径，用电支路为铁路货车供电。
作为一种可选实施方式，供电装置还包括连接器，连接器设置于机车和铁路货车之间，用于连通机车上的电路与铁路货车电路。
作为一种可选实施方式，供电装置还包括电气柜，电气柜设置于铁路货车上。
具体来说，电气柜可以布置铁路货车上的配电电器，例如逆变器150。当机车上输出的为直流电时，可以通过铁路货车上的逆变器150将直流电转为交流电，然后对铁路货车上的交流负载供电。
为了更清楚地说明本发明实施方式中铁路货车的供电的工作原理，下面以一个具体的示例予以介绍。请参见图4，铁路货车的供电原理图。铁路货车通过插座从机车或者前一列铁路货车取电，当铁路货车为第一列车辆时，则从机车进行取电，当铁路货车不为第一列车辆时，则从前一列车辆取电。第一分线盒用于将一路电路分出第一贯通支路和第一用电支路，第二分线盒用于另一路电路分出第二贯通支路和第二用电支路贯通支路，第一用电支路和第二用电支路分别接入货车电气柜中，然后通过选择开关选择其中的一路为负载进行供电。第一贯通支路和第二贯通支路则可以为后面连挂的车辆提供输电路径。其中，插座1-1用于连接前一车辆的一路贯通支路，插座2-1用于连接前一车辆的另一路贯通支路，插座1-2用于连接下一车辆的一路贯通支路，插座1-2用于连接下一车辆的另一路贯通支路，U、V、W分别代表380V的三路火线，N代表220V的零线。
本申请实施例中的上述一个或多个技术方案，至少具有如下一种或多种技术效果：
本发明提供的供电装置，可以通过铁路接触网提供高压电，经受电弓从接触网取电后，通过变压器将高压交流电进行降压，并通过第一整流器将降压后的交流电转化为直流电；然后通过逆变器将直流电转化为三相交流电，再通过滤波器用于将所述三相交流电进行滤波获得滤波后的交流电，并通过所述滤波后的交流电对所述机车和所述铁路货车进行供电。相对于现有技术中通过蓄电池和发电车供电而言，本发明提供的供电装置可以通过铁路接触网获得高压电，并通过降压、整流、逆变和滤波后用于机车和铁路货车的供电，可以适用于各种功率的负载，因而不受负载功率的限制，故而适用性较好，并且本发明实施方式中的供电装置不需要设置蓄电池或者供电车，可以减少维护工作及成本，解决了现有技术中的供电装置适用性不佳的技术问题。
实施例二
基于与实施例一同样的发明构思，本发明实施例二提供了一种供电方法，利用实施一所述的供电装置进行供电，请参见图5，该方法包括：
S101：通过铁路接触网提供高压交流电；
S102：通过受电弓从铁路接触网获得高压交流电；
S103：通过变压器将高压交流电进行降压，获得降压后的交流电；
S104：通过第一整流器将降压后的交流电转化为直流电；
S105：通过逆变器将直流电转化为三相交流电，其中，三相交流电通过机车上的电路对机车进行供电，通过贯穿电缆对铁路货车进行供电。
本实施例提供的方法是实施例一中供电装置实现的供电方法，而通过供电装置的各个部件实现供电原理及方法已经在实施一中详细介绍，故在此不再赘述。
由于本发明实施例二所介绍的方法，为利用实施一中的装置所采用方法，故而基于本发明实施例一所介绍的装置，本领域所属人员能够了解该方法的实施方式及变形，故而在此不再赘述。凡是利用本发明实施例一的装置实施的方法都属于本发明所欲保护的范围。
实施例三
基于与实施例一同样的发明构思，本发明实施例三提供了一种列车，包括机车、铁路货车以及实施例一所述的供电装置。
在本实施例中，供电装置可以根据需要进行布置，例如一部分设置于机车上，一部分设置于铁路货车上，凡是实施一中的供电装置及其变性均属于本实施例的保护范围。
本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本发明实施例进行各种改动和变型而不脱离本发明实施例的精神和范围。这样，倘若本发明实施例的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种用于列车的供电装置，所述列车包括机车和铁路货车，其特征在于，所述供电装置包括设置于所述机车上的铁路接触网、受电弓、变压器、第一整流器、逆变器和滤波器以及设置于铁路货车上的贯穿电缆，其中，所述铁路接触网、所述受电弓、所述变压器、所述第一整流器、所述逆变器、所述滤波器依次连接，所述贯穿电缆用于将所述机车上的电路与所述铁路货车上的电路连接；
所述铁路接触网用于提供高压交流电；
所述受电弓用于从所述铁路接触网获得所述高压交流电；
所述变压器用于将所述高压交流电进行降压，获得降压后的交流电；
所述第一整流器用于将所述降压后的交流电转化为直流电；
所述逆变器用于将所述直流电转化为三相交流电，
所述滤波器用于将所述三相交流电进行滤波获得滤波后的交流电，以通过所述滤波后的交流电对所述机车和所述铁路货车进行供电。
2.如权利要求1所述的供电装置，其特征在于，还包括第一控制开关，其中，所述第一控制开关与所述滤波器的输出端连接，用于控制输出三相交流电。
3.如权利要求1所述的供电装置，其特征在于，还包括第二控制开关、第三控制开关和第二整流器，其中，所述第二控制开关与所述滤波器的输出端连接后再与所述第二整流器的输入端连接，所述第三控制开关与所述第二整流器的输出端连接，使得所述第二整流器将所述三相交流电转化为直流电后，通过所述第三控制开关进行输出。
4.如权利要求1所述的供电装置，其特征在于，还包括第一控制开关、第二控制开关、第三控制开关和第二整流器，其中，所述第一控制开关与所述滤波器的输出端连接，然后用于控制输出三相交流电；
所述第二控制开关与所述滤波器的输出端连接后再与所述第二整流器的输入端连接，所述第三控制开关与所述第二整流器的输出端连接，使得所述第二整流器将所述三相交流电转化为直流电后，通过所述第三控制开关进行输出。
5.如权利要求1所述的供电装置，其特征在于，还包括插座，其中，所述插座用于铁路货车取电。
6.如权利要求5所述的供电装置，其特征在于，还包括分线盒，其中所述分线盒与所述插座的输出线路连接，用于将所述输出线路分为贯通支路和用电支路，其中所述贯通支路用于与所述铁路货车连挂的车辆提供输电路径，所述用电支路为所述铁路货车供电。
7.如权利要求1所述的供电装置，其特征在于，还包括电气柜，所述电气柜设置于所述铁路货车上。
8.权利要求7所述的供电装置，其特征在于，所述受电弓从所述铁路接触网获得所述高压交流电后，将电路分为两路接入所述变压器，所述供电装置还包括转换开关，所述转换开关用于从所述两路电路进行选取。
9.一种供电方法，利用如权利要求1所述的供电装置进行供电，其特征在于，包括：
通过铁路接触网提供高压交流电；
通过所述受电弓从所述铁路接触网获得高压交流电；
通过所述变压器将所述高压交流电进行降压，获得降压后的交流电；
通过所述第一整流器将所述降压后的交流电转化为直流电；
通过所述逆变器将所述直流电转化为三相交流电，以使所述三相交流电通过所述机车上的电路对机车进行供电，通过所述贯穿电缆对所述铁路货车进行供电。
10.一种列车，其特征在于，包括机车、铁路货车以及如权利要求1至8任一项权利要求所述的供电装置。
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