CN109249807A - 一种轨道交通车辆用电动高压转换电路 - Google Patents

一种轨道交通车辆用电动高压转换电路 Download PDF

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胡亚军
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Abstract

本发明涉及一种轨道交通车辆用电动高压转换电路，采用全新电控化结构设计，电动操作比手动操作更简单，手动隔离开关为了保证隔离开关位置的牢固，操作需要一定的力气，如果是力气较小的人，操作比较困难，并且此电动隔离开关可以将负载电路状态并入控制电路，可以在控制电路上实现不带电操作，整个实际应用中，仅需操作旋钮，并带有高压联锁的电动式隔离开关电路，并且转换电路操作前必须进行测试方可操作，使得隔离开关操作更省力和更安全。

Description

一种轨道交通车辆用电动高压转换电路
技术领域
本发明涉及一种轨道交通车辆用电动高压转换电路，属于轨道交通技术领域。
背景技术
轨道交通车辆在正常运行情况下通过受电靴供电，而在车间维护过程中有时候需要通过车间电源供电，在以往国内项目中，这个过程为：
1.将供电网接地；
2.通过供电网上指示灯确认是否完全断电；
3.通过手动扳转换开关将受电靴位转换到车间电源位；
过程1和2需要人为操作和判断，并且过程2的指示电路无测试电路，如果出现人为操作错误和电路指示错误可能导致带电操作的危险情况，轻则造成车辆电气设备烧毁，重则造成人员受伤。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种轨道交通车辆用电动高压转换电路，采用全新电控化结构设计，仅需操作旋钮，并带有高压联锁的电动式隔离开关电路，并且转换电路操作前必须进行测试方可操作，使得隔离开关操作更省力和更安全。
本发明为了解决上述技术问题采用以下技术方案：本发明设计了一种轨道交通车辆用电动高压转换电路，用于实现轨道交通车辆由集电靴供电方式向车间电源供电方式的转换；包括电机驱动高压转换开关和测试电路；电机驱动高压转换开关包括高压转换开关S1和旋钮控制电机；
集电靴供电端、车间电源供电端分别与高压转换开关S1的两个输入端相对接；高压转换开关S1的输出端对接轨道交通车辆的辅助逆变器APU的取电端和牵引逆变器PCS的取电端；旋钮控制电机的驱动杆与高压转换开关S1的壳体相固定连接，高压转换开关S1在旋钮控制电机驱动杆的转动控制下、切换集电靴供电端对接轨道交通车辆的辅助逆变器APU的取电端和牵引逆变器PCS的取电端，或者切换车间电源供电端对接轨道交通车辆的辅助逆变器APU的取电端；
测试电路分别对接车间电源、以及轨道交通车辆的辅助逆变器APU的取电端，测试电路用于检测高压转换电路功能是否正常，以及基于轨道交通车辆的集电靴供电方式下，测试电路用于检测集电靴供电是否存在高压；
旋钮控制电机与测试电路相连接，基于轨道交通车辆的集电靴供电方式下，根据测试电路的检测结果，控制旋钮控制电机上驱动杆的转动，实现由集电靴供电方式向车间电源供电方式的转换。
作为本发明的一种优选技术方案：所述测试电路包括测试电阻R1、电流检测线圈T1、防反二极管D1、电流比较模块KT1、负载存在指示灯DS2、继电器K2、延时继电器KT2、车间电源指示灯DS1、测试按钮S4和两组常开触点；
其中，测试按钮S4为单控双路开关，测试按钮S4与两组常开触点组合设置工作，测试按钮S4用于分别控制各组常开触点中的两触点同时连通或同时断开；车间电源的控制电源正极端对接防反二极管D1的正极端，防反二极管D1的负极端依次串联测试电阻R1、继电器K2的第一通断执行件后对接车间电源的控制电源负极端；同时，防反二极管D1的负极端分别对接延时继电器KT2的正极取电端、各组常开触点中的其中一触点；以及防反二极管D1的负极端分别对接电流比较模块KT1的正极取电端和电压采集端；各组常开触点中的另一触点分别对接继电器K2控制器的正极端、车间电源指示灯DS1的正极端；继电器K2控制器的负极端、车间电源指示灯DS1的负极端、延时继电器KT2的负极取电端、电流比较模块KT1的负极取电端分别对接车间电源的控制电源负极端；电流比较模块KT1的两个电压输出端中，其中一个电压输出端对接所述旋钮控制电机的正极取电端，另一个电压输出端分别对接继电器K2的第二通断执行件的其中一端、以及负载存在指示灯DS2的正极；电流比较模块KT1的两个电压输出端择一对接其电压采集端；继电器K2的第二通断执行件的另一端对接延时继电器KT2的信号触发端；旋钮控制电机的负极取电端、负载存在指示灯DS2的负极分别对接车间电源的控制电源负极端；延时继电器KT2通断执行件的两端对接于旋钮控制电机的控制端；电流检测线圈T1套于辅助逆变器APU的取电端，同时，电流比较模块KT1的电流采集端口与电流检测线圈T1相对接。
作为本发明的一种优选技术方案：所述旋钮控制电机包括电机本体S1和三挡自复位旋钮S2；其中，电机本体S1的驱动杆与高压转换开关S1的壳体相固定连接，高压转换开关S1在电机本体S1驱动杆的转动控制下、切换集电靴供电端对接轨道交通车辆的辅助逆变器APU的取电端和牵引逆变器PCS的取电端，或者切换车间电源供电端对接轨道交通车辆的辅助逆变器APU的取电端；旋钮控制电机的正极取电端即为电机本体S1的正极取电端，旋钮控制电机负极取电端即为电机本体S1的负极取电端；电机本体S1的延时控制信号端经延时继电器KT2通断执行件对接三挡自复位旋钮S2，同时，三挡自复位旋钮S2分别与电机本体S1正传控制端、反转控制端相对接，基于延时继电器KT2通断执行件实现电机本体S1延时控制信号端的连通，三挡自复位旋钮S2针对电机本体S1实现正转、反转、以及停止转动三挡控制。
作为本发明的一种优选技术方案：所述测试电路还包括反馈触发开关S5，反馈触发开关S5的信号采集端对接所述高压转换开关S1中、车间电源供电端的连接位置，反馈触发开关S5的开关一端对接所述防反二极管D1的负极端，反馈触发开关S5的开关另一端对接所述车间电源指示灯DS1的正极端，反馈触发开关S5基于高压转换开关S1切换到车间电源供电端位置而触发连通。
作为本发明的一种优选技术方案：还包括紧急断电按钮S3，紧急断电按钮S3的其中一端对接所述防反二极管D1的负极端，紧急断电按钮S3的另一端对接车间电源开启/停止互锁信号。
作为本发明的一种优选技术方案：还包括避雷器RV1，所述集电靴供电端分别对接避雷器RV1的其中一端、以及所述高压转换开关S1的其中一个输入端，避雷器RV1的接地端接地。
本发明所述一种轨道交通车辆用电动高压转换电路采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：
本发明所设计本发明所述一种轨道交通车辆用电动高压转换电路，采用全新电控化结构设计，电动操作比手动操作更简单，手动隔离开关为了保证隔离开关位置的牢固，操作需要一定的力气，如果是力气较小的人，操作比较困难，并且此电动隔离开关可以将负载电路状态并入控制电路，可以在控制电路上实现不带电操作，整个实际应用中，仅需操作旋钮，并带有高压联锁的电动式隔离开关电路，并且转换电路操作前必须进行测试方可操作，使得隔离开关操作更省力和更安全。
附图说明
图1是本发明所设计轨道交通车辆用电动高压转换电路是结构图。
具体实施方式
下面结合说明书附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。
本发明设计了一种轨道交通车辆用电动高压转换电路，用于实现轨道交通车辆由集电靴供电方式向车间电源供电方式的转换；包括电机驱动高压转换开关、测试电路、紧急断电按钮S3和避雷器RV1；电机驱动高压转换开关包括高压转换开关S1和旋钮控制电机。
集电靴供电端、车间电源供电端分别与高压转换开关S1的两个输入端相对接；高压转换开关S1的输出端对接轨道交通车辆的辅助逆变器APU的取电端和牵引逆变器PCS的取电端；旋钮控制电机的驱动杆与高压转换开关S1的壳体相固定连接，高压转换开关S1在旋钮控制电机驱动杆的转动控制下、切换集电靴供电端对接轨道交通车辆的辅助逆变器APU的取电端和牵引逆变器PCS的取电端，或者切换车间电源供电端对接轨道交通车辆的辅助逆变器APU的取电端。
测试电路分别对接车间电源、以及轨道交通车辆的辅助逆变器APU的取电端，测试电路用于检测高压转换电路功能是否正常，以及基于轨道交通车辆的集电靴供电方式下，测试电路用于检测集电靴供电是否存在高压。
测试电路包括测试电阻R1、电流检测线圈T1、防反二极管D1、电流比较模块KT1、负载存在指示灯DS2、继电器K2、延时继电器KT2、车间电源指示灯DS1、测试按钮S4、反馈触发开关S5和两组常开触点。
测试电路中，测试按钮S4为单控双路开关，测试按钮S4与两组常开触点组合设置工作，测试按钮S4用于分别控制各组常开触点中的两触点同时连通或同时断开；车间电源的控制电源正极端对接防反二极管D1的正极端，防反二极管D1的负极端依次串联测试电阻R1、继电器K2的第一通断执行件后对接车间电源的控制电源负极端；同时，防反二极管D1的负极端分别对接延时继电器KT2的正极取电端、各组常开触点中的其中一触点；以及防反二极管D1的负极端分别对接电流比较模块KT1的正极取电端和电压采集端；各组常开触点中的另一触点分别对接继电器K2控制器的正极端、车间电源指示灯DS1的正极端；继电器K2控制器的负极端、车间电源指示灯DS1的负极端、延时继电器KT2的负极取电端、电流比较模块KT1的负极取电端分别对接车间电源的控制电源负极端；电流比较模块KT1的两个电压输出端中，其中一个电压输出端对接所述旋钮控制电机的正极取电端，另一个电压输出端分别对接继电器K2的第二通断执行件的其中一端、以及负载存在指示灯DS2的正极；电流比较模块KT1的两个电压输出端择一对接其电压采集端；继电器K2的第二通断执行件的另一端对接延时继电器KT2的信号触发端；旋钮控制电机的负极取电端、负载存在指示灯DS2的负极分别对接车间电源的控制电源负极端；延时继电器KT2通断执行件的两端对接于旋钮控制电机的控制端；电流检测线圈T1套于辅助逆变器APU的取电端，同时，电流比较模块KT1的电流采集端口与电流检测线圈T1相对接；反馈触发开关S5的信号采集端对接所述高压转换开关S1中、车间电源供电端的连接位置，反馈触发开关S5的开关一端对接所述防反二极管D1的负极端，反馈触发开关S5的开关另一端对接所述车间电源指示灯DS1的正极端，反馈触发开关S5基于高压转换开关S1切换到车间电源供电端位置而触发连通。
旋钮控制电机与测试电路相连接，基于轨道交通车辆的集电靴供电方式下，根据测试电路的检测结果，控制旋钮控制电机上驱动杆的转动，实现由集电靴供电方式向车间电源供电方式的转换。
旋钮控制电机包括电机本体S1和三挡自复位旋钮S2；其中，电机本体S1的驱动杆与高压转换开关S1的壳体相固定连接，高压转换开关S1在电机本体S1驱动杆的转动控制下、切换集电靴供电端对接轨道交通车辆的辅助逆变器APU的取电端和牵引逆变器PCS的取电端，或者切换车间电源供电端对接轨道交通车辆的辅助逆变器APU的取电端；旋钮控制电机的正极取电端即为电机本体S1的正极取电端，旋钮控制电机负极取电端即为电机本体S1的负极取电端；电机本体S1的延时控制信号端经延时继电器KT2通断执行件对接三挡自复位旋钮S2，同时，三挡自复位旋钮S2分别与电机本体S1正传控制端、反转控制端相对接，基于延时继电器KT2通断执行件实现电机本体S1延时控制信号端的连通，三挡自复位旋钮S2针对电机本体S1实现正转、反转、以及停止转动三挡控制。
紧急断电按钮S3的其中一端对接所述防反二极管D1的负极端，紧急断电按钮S3的另一端对接车间电源开启/停止互锁信号；集电靴供电端分别对接避雷器RV1的其中一端、以及所述高压转换开关S1的其中一个输入端，避雷器RV1的接地端接地。
将上述所设计轨道交通车辆用电动高压转换电路，应用于实际工作当中，通过设计旋钮控制电机旋转带动隔离开关动作完成受电靴、车间电源位置之间的转换，并且通过设置负载电流传感器判断高压是否存在，当有负载电流的时候无法完成实现受电靴位置和车间电源之间的转换，实现安全作业。
同时，为了防止隔离开关带高压操作的互锁电路故障，设计测试按钮检测负载电流检测电路正常后操作旋钮才有效；即所设计轨道交通车辆用电动高压转换电路，在实际应用中的操作流程如下：
1.车间电源插上之后，通过测试按钮S4测试负载电流检测电路和车间电源指示电路是否正常；
2.判断指示正常后，通过旋钮控制电机切换至车间电源位；
判断指示不正常，则不能操作旋钮控制电机，说明高压转换电路需要维护。
如上步骤通过步骤1的测试按钮S4判断高压转换电路是否正常，此步骤设置为强制执行延时电路，如果在延时时间内、不执行旋钮控制电机，则需要重新操作测试按钮S4，如果负载电流存在，步骤2也无法执行，设计了步骤1和步骤2的联锁，步骤2和车辆负载供电的互锁，最终实现更轻松和更安全的操作。
具体的实际应用中，高压转换开关S1在旋钮控制电机驱动杆的转动控制下、切换集电靴供电端对接轨道交通车辆的辅助逆变器APU的取电端和牵引逆变器PCS的取电端，或者切换车间电源供电端对接轨道交通车辆的辅助逆变器APU的取电端；即由高压转换开关S1工作实现分别对应列车正常行驶、以及在维护车间进行维护作业两种工作状态；整个设计轨道交通车辆用电动高压转换电路中，电流比较模块KT1的设计，因为高压后端负载只要有高压就启动，所以通过设置一定电阻值，通过电流比较模块KT1检测电流小于1A来判断高压是否存在，此处也可以通过设计电压传感器测量电压值发出电压存在信号；延时继电器KT2的设计，通过测试按钮S4的信号触发延时计时；车间电源指示灯DS1的设计，由对应车间电源的切换操作位置触发；负载存在指示灯DS2的设计，由负载存在触发或者测试按钮S4模拟触发；紧急断电按钮S3的设计，在紧急情况下发送信号给地面控制柜触发地面电源柜断开电源。
将上述所设计轨道交通车辆用电动高压转换电路，整个电路设置于高压分线箱中，应用于实际工作当中，按如下原理操作：
①通过车间电源连接器接通24VDC 电源，此时负载存在指示灯DS2和车间电源指示灯DS1都不亮，证明此时高压分线箱处于无负载状态（即高压无接通状态）。
②在确保安全无负载的前提下按下测试按钮S4，继电器K2线圈得电，两组常开触点闭合，测试回路接通，由于测试电阻R1的存在使得电流比较模块KT1可以检测到大于1A的电流，此时电流比较模块KT1的3、4 触点断开，4、5 触点闭合。负载存在指示灯DS2闪烁，车间电源指示灯DS1常亮，延时继电器KT2的B1 触点得电，15、18 触点闭合。
③松开测试按钮S4，继电器K2线圈失电，两组触点断开，测试回路断开。
此时电流比较模块KT1的4、5 触点断开，3、4 触点闭合。负载存在指示灯DS2和和车间电源指示灯DS1都熄灭，延时继电器KT2的B1 触点失电，15、18 触点延时120 秒后断开。
④120秒内通过三挡自复位旋钮S2的左右旋转分别控制旋钮控制电机的驱动杆正转和反转，实现高压转换开关S1两个档位之间的切换。
上面结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化。

Claims (6)

1.一种轨道交通车辆用电动高压转换电路，用于实现轨道交通车辆由集电靴供电方式向车间电源供电方式的转换；其特征在于：包括电机驱动高压转换开关和测试电路；电机驱动高压转换开关包括高压转换开关S1和旋钮控制电机；
集电靴供电端、车间电源供电端分别与高压转换开关S1的两个输入端相对接；高压转换开关S1的输出端对接轨道交通车辆的辅助逆变器APU的取电端和牵引逆变器PCS的取电端；旋钮控制电机的驱动杆与高压转换开关S1的壳体相固定连接，高压转换开关S1在旋钮控制电机驱动杆的转动控制下、切换集电靴供电端对接轨道交通车辆的辅助逆变器APU的取电端和牵引逆变器PCS的取电端，或者切换车间电源供电端对接轨道交通车辆的辅助逆变器APU的取电端；
测试电路分别对接车间电源、以及轨道交通车辆的辅助逆变器APU的取电端，测试电路用于检测高压转换电路功能是否正常，以及基于轨道交通车辆的集电靴供电方式下，测试电路用于检测集电靴供电是否存在高压；
旋钮控制电机与测试电路相连接，基于轨道交通车辆的集电靴供电方式下，根据测试电路的检测结果，控制旋钮控制电机上驱动杆的转动，实现由集电靴供电方式向车间电源供电方式的转换。
2.根据权利要求1所述一种轨道交通车辆用电动高压转换电路，其特征在于：所述测试电路包括测试电阻R1、电流检测线圈T1、防反二极管D1、电流比较模块KT1、负载存在指示灯DS2、继电器K2、延时继电器KT2、车间电源指示灯DS1、测试按钮S4和两组常开触点；
其中，测试按钮S4为单控双路开关，测试按钮S4与两组常开触点组合设置工作，测试按钮S4用于分别控制各组常开触点中的两触点同时连通或同时断开；车间电源的控制电源正极端对接防反二极管D1的正极端，防反二极管D1的负极端依次串联测试电阻R1、继电器K2的第一通断执行件后对接车间电源的控制电源负极端；同时，防反二极管D1的负极端分别对接延时继电器KT2的正极取电端、各组常开触点中的其中一触点；以及防反二极管D1的负极端分别对接电流比较模块KT1的正极取电端和电压采集端；各组常开触点中的另一触点分别对接继电器K2控制器的正极端、车间电源指示灯DS1的正极端；继电器K2控制器的负极端、车间电源指示灯DS1的负极端、延时继电器KT2的负极取电端、电流比较模块KT1的负极取电端分别对接车间电源的控制电源负极端；电流比较模块KT1的两个电压输出端中，其中一个电压输出端对接所述旋钮控制电机的正极取电端，另一个电压输出端分别对接继电器K2的第二通断执行件的其中一端、以及负载存在指示灯DS2的正极；电流比较模块KT1的两个电压输出端择一对接其电压采集端；继电器K2的第二通断执行件的另一端对接延时继电器KT2的信号触发端；旋钮控制电机的负极取电端、负载存在指示灯DS2的负极分别对接车间电源的控制电源负极端；延时继电器KT2通断执行件的两端对接于旋钮控制电机的控制端；电流检测线圈T1套于辅助逆变器APU的取电端，同时，电流比较模块KT1的电流采集端口与电流检测线圈T1相对接。
3.根据权利要求2所述一种轨道交通车辆用电动高压转换电路，其特征在于：所述旋钮控制电机包括电机本体S1和三挡自复位旋钮S2；其中，电机本体S1的驱动杆与高压转换开关S1的壳体相固定连接，高压转换开关S1在电机本体S1驱动杆的转动控制下、切换集电靴供电端对接轨道交通车辆的辅助逆变器APU的取电端和牵引逆变器PCS的取电端，或者切换车间电源供电端对接轨道交通车辆的辅助逆变器APU的取电端；旋钮控制电机的正极取电端即为电机本体S1的正极取电端，旋钮控制电机负极取电端即为电机本体S1的负极取电端；电机本体S1的延时控制信号端经延时继电器KT2通断执行件对接三挡自复位旋钮S2，同时，三挡自复位旋钮S2分别与电机本体S1正传控制端、反转控制端相对接，基于延时继电器KT2通断执行件实现电机本体S1延时控制信号端的连通，三挡自复位旋钮S2针对电机本体S1实现正转、反转、以及停止转动三挡控制。
4.根据权利要求3所述一种轨道交通车辆用电动高压转换电路，其特征在于：所述测试电路还包括反馈触发开关S5，反馈触发开关S5的信号采集端对接所述高压转换开关S1中、车间电源供电端的连接位置，反馈触发开关S5的开关一端对接所述防反二极管D1的负极端，反馈触发开关S5的开关另一端对接所述车间电源指示灯DS1的正极端，反馈触发开关S5基于高压转换开关S1切换到车间电源供电端位置而触发连通。
5.根据权利要求4所述一种轨道交通车辆用电动高压转换电路，其特征在于：还包括紧急断电按钮S3，紧急断电按钮S3的其中一端对接所述防反二极管D1的负极端，紧急断电按钮S3的另一端对接车间电源开启/停止互锁信号。
6.根据权利要求5所述一种轨道交通车辆用电动高压转换电路，其特征在于：还包括避雷器RV1，所述集电靴供电端分别对接避雷器RV1的其中一端、以及所述高压转换开关S1的其中一个输入端，避雷器RV1的接地端接地。
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