CN110254243B - 一种列车供电系统、方法及列车 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了一种列车供电系统，包括控制模块、供电输入模块、预充电模块、整流模块、供电输出模块以及直流回流模块；其中，预充电模块包括直流预充电模块与交流预充电模块；控制模块，用于根据当前网压工况控制供电输入模块中接触器的开关状态，以使供电输入模块输出与当前网压工况相对应的电源至预充电模块并经由预充电模块输出；整流模块，用于将交流预充电模块输出的交流电转化为直流电；供电输出模块，用于将直流预充电模块输出的直流电或整流模块输出的直流电输出至各客车。该列车供电系统能够适用于多种网压制式，且可有效降低列车的供电成本。本申请还公开了一种列车供电方法、列车以及计算机可读存储介质，均具有上述技术效果。

Description

一种列车供电系统、方法及列车
技术领域
本申请涉及铁路机车技术领域，特别涉及一种列车供电系统；还涉及一种列车供电方法、列车以及计算机可读存储介质。
背景技术
目前，铁路的网压制式存在多种，如：AC25kV/50Hz、AC15kV/16.7Hz、DC3kV、DC1.5kV等。并且列车供电方式均为通过动力车或者机车提供AC1500V或AC1000V或DC3kV或DC1.5kV的电源给被牵引的客运车辆，其中，对于网压制式为AC25kV/50Hz、AC15kV/16.7Hz的情况，动力车或机车提供AC1500V或AC1000V的电源给客运车辆后，进一步需客运车辆通过自身的辅助逆变系统对交流电源进行整流处理，以实现向辅助负载供电的目的。上述列车供电方式虽然可以适用于多种网压制式，但需在每节客运车辆上配置AC/DC整流模块、DC/AC逆变模块、隔离模块等，从而导致列车供电成本较高。
有鉴于此，如何提供一种列车供电方案，可以适用于多种网压工况且能够降低列车的供电成本是本领域技术人员亟待解决的技术问题。
发明内容
本申请的目的是提供一种列车供电系统、方法、列车以及计算机可读存储介质，能够适用于多种网压工况，且可有效降低列车的供电成本。
为解决上述技术问题，本申请提供了一种列车供电系统，包括：控制模块、供电输入模块、预充电模块、整流模块、供电输出模块以及直流回流模块；其中，所述预充电模块包括直流预充电模块与交流预充电模块；
所述控制模块，用于根据当前网压工况控制所述供电输入模块中接触器的开关状态，以使所述供电输入模块输出与所述当前网压工况相对应的电源至所述预充电模块并经由所述预充电模块输出；
所述整流模块，用于将所述交流预充电模块输出的交流电转化为直流电；
所述供电输出模块，用于将所述直流预充电模块输出的直流电或所述整流模块输出的直流电输出至各客车。
可选的，所述供电输入模块包括：第一接触器、第二接触器以及第三接触器；
所述第一接触器的一端连接1500V交流电源，所述第一接触器的另一端连接所述交流预充电模块的输入端；所述第二接触器的一端连接1000V交流电源，所述第二接触器的另一端连接所述交流预充电模块的输入端；所述第三接触器的一端连接3000V直流电或1500V直流电，所述第三接触器的另一端连接所述直流预充电模块的输入端。
可选的，所述直流预充电模块包括：
第四接触器、第五接触器、第六接触器、电感以及第一电阻；
所述第四接触器的一端连接所述电感的第一端，所述第四接触器的另一端连接所述供电输出模块；所述第五接触器与所述第一电阻串联后与所述第六接触器并联，且第一公共端连接所述电感的第二端，第二公共端连接所述供电输入模块的输出端；所述电感的第三端连接所述供电输出模块。
可选的，所述交流预充电模块包括：第七接触器、第八接触器、第二电阻以及熔断器；
所述第七接触器与所述第二电阻串联后与所述第八接触器并联，且第一公共端连接所述供电输入模块并串接所述熔断器后连接所述整流模块，第二公共端连接所述整流模块。
可选的，所述供电输出模块包括：
降压器与稳压器。
可选的，所述直流回流模块包括第九接触器。
为解决上述技术问题，本申请还提供了一种列车，所述列车的动力车或机车设置有如上述任一项所述的列车供电系统。
为解决上述技术问题，本申请还提供了一种列车供电方法，包括：
根据当前网压工况闭合供电输入模块中的相应接触器以接入所述当前网压工况对应的电源；
当所述电源为直流电源时，闭合直流预充电模块并对所述直流电源进行降压稳压处理后输出至各客车；
当所述电源为交流电源时，闭合交流预充电模块并对所述交流电源进行整流处理得到直流电源，以及对整流处理得到的直流电源进行降压稳压处理后输出至各所述客车。
可选的，所述根据当前网压工况闭合供电输入模块中的相应接触器以接入所述当前网压工况对应的电源，包括：
若所述当前网压工况为25kV交流电，则闭合供电输入模块中的第一接触器，以接入1500V的交流电源；
若所述当前网压工况为15kV的交流电，则闭合所述供电输入模块中的第二接触器，以接入1000V的交流电源；
若所述当前网压工况为3kV的直流电或1.5kV的直流电，则闭合所述供电输入模块中的第三接触器，以接入对应的直流电源。
为解决上述技术问题，本申请还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述任一项所述的列车供电方法的步骤。
本申请所提供的列车供电系统，包括：控制模块、供电输入模块、预充电模块、整流模块、供电输出模块以及直流回流模块；其中，所述预充电模块包括直流预充电模块与交流预充电模块；所述控制模块，用于根据当前网压工况控制所述供电输入模块中接触器的开关状态，以使所述供电输入模块输出与所述当前网压工况相对应的电源至所述预充电模块并经由所述预充电模块输出；所述整流模块，用于将所述交流预充电模块输出的交流电转化为直流电；所述供电输出模块，用于将所述直流预充电模块输出的直流电或所述整流模块输出的直流电输出至各客车。
可见，本申请所提供的列车供电系统，通过控制模块控制供电输入模块中相应的接触器即可接入与当前网压工况相对应的电源，能够适用多种网压工况，提高了列车的适用性。进一步，对于当前网压工况为交流电源的情况，本申请所提供的列车供电系统可通过整流模块对交流电源进行整流处理，并将整流完成后的直流电源输出给各节客运车辆。该列车供电系统，无论当前网压状态为直流电源还是交流电源，最终输出至各客运车的均为直流电源，于是，各节客运车辆无需进行整流操作，因此各节客运车辆无需配置整流模块，从而有效的降低了列车的供电成本。
本申请所提供的列车供电方法、列车以及计算机可读存储介质，均具有上述技术效果。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对现有技术和实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，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为本申请实施例所提供的一种列车供电系统的示意图；
图2为本申请实施例所提供的一种列车供电方法的流程示意图。
具体实施方式
本申请的核心是提供一种列车供电系统、方法、列车以及计算机可读存储介质，能够适用于多种网压工况，且可有效降低列车的供电成本。
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。
请参考图1，图1为本申请实施例所提供的一种列车供电系统的示意图；参考图1可知，该列车供电系统包括：
控制模块、供电输入模块、预充电模块、整流模块、供电输出模块以及直流回流模块；其中，预充电模块包括直流预充电模块与交流预充电模块；控制模块，用于根据当前网压工况控制供电输入模块中接触器的开关状态，以使供电输入模块输出与当前网压工况相对应的电源至预充电模块并经由预充电模块输出；整流模块，用于将交流预充电模块输出的交流电转化为直流电；供电输出模块，用于将直流预充电模块输出的直流电或整流模块输出的直流电输出至各客车。
具体的，列车供电系统设置于列车的动力车或机车，其中的控制模块主要负责根据当前网压工况控制供电输入模块中的相应接触器闭合，以使供电输入模块接入与当前网压工况相适应的电源，并进一步输出该电源至预充电模块。
其中，在一种具体的实施方式中，供电输入模块包括第一接触器KM1、第二接触器KM2以及第三接触器KM3；第一接触器KM1的一端连接1500V交流电源，第一接触器KM1的另一端连接交流预充电模块的输入端；第二接触器KM2的一端连接1000V交流电源，第二接触器KM2的另一端连接交流预充电模块的输入端；第三接触器KM3的一端连接3000V直流电或1500V直流电，第三接触器KM3的另一端连接直流预充电模块的输入端。
具体的，本实施例中，供电输入模块中设置有3个接触器，各接触器与网压工况相对应，能够满足四种网压状态下列车的供电需求。在不同的网压工况下，控制模块通过闭合相应的接触器即可使供电输入模块输出对应的电源至直流预充电模块或交流预充电模块。具体而言，供电输入模块中的第一接触器KM1的一端连接1500V交流电源，具体可连接于供电绕组上输出电压为1500V交流电源的位置，第一接触器KM1的另一端连接交流预充电模块的输入端，从而当闭合第一接触器KM1时，即可接入1500V的交流电源，并进一步将此1500V的交流电源输出至交流预充电模块。供电输入模块中的第二接触器KM2的一端连接1000V的交流电源，具体可连接于供电绕组上输出电压为1000V交流电源的位置，第二接触器KM2的另一端连接交流预充电模块的输入端，从而当闭合第二接触器KM2时，即可接入1000V的交流电源，并进一步将此1000V的交流电源输出至交流预充电模块。供电输入模块中的第三接触器KM3的一端连接3000V直流电或1500V直流电，具体由当前网压工况决定，若当前网压工况为3000V直流电，则第三接触器KM3的一端连接3000V直流电；若当前网压工况为1500V直流电，则第三接触器KM3的一端连接1500V直流电。第三接触器KM3的另一端连接直流预充电模块的输入端，从而，当第三接触器KM3闭合时，供电输入模块即可接入相应的直流电，并进一步将接入的直流电输出至直流预充电模块。
预充电模块，包括直流预充电模块与交流预充电模块，其主要功能是减少冲击电流、进行滤波等。若供电输入模块接入直流电源，则该直流电源经直流预充电模块直接输出至供电输出模块。若供电输入模块接入交流电，则交流预充电模块将该交流电输出至整流模块，以利用整流模块进行电压转换，将交流电转换为直流电，进而输出转换后的直流电至供电输出模块。
其中，在一种具体的实施方式中，上述直流预充电模块包括第四接触器KM4、第五接触器KM5、第六接触器KM6、电感以及第一电阻R1；第四接触器KM4的一端连接电感的第一端，第四接触器KM4的另一端连接供电输出模块；第五接触器KM5与第一电阻R1串联后与第六接触器KM6并联，且第一公共端连接电感的第二端，第二公共端连接供电输入模块的输出端；电感的第三端连接供电输出模块。
具体的，第四接触器KM4的一端连接电感的第一端(该第一端非电感的两个端部，具体可为电感的中间部位)，第四接触器KM4的另一端连接供电输出模块；第五接触器KM5与第一电阻R1串联后与第六接触器KM6并联，且第一公共端连接电感的第二端，第二公共端连接供电输入模块的输出端；电感的第三端连接供电输出模块。当电源为直流电源时，可通过先闭合第五接触器KM5、断开第六接触器KM6，后再断开第五接触器KM5、闭合第六接触器KM6的方式实现充电预处理，以减少直流电源下的冲击电流。
另外，在一种具体的实施方式中，上述交流预充电模块包括第七接触器KM7、第八接触器KM8、第二电阻R2以及熔断器FU；第七接触器KM7与第二电阻R2串联后与第八接触器KM8并联，且第一公共端连接供电输入模块并串接熔断器FU后连接整流模块，第二公共端连接整流模块。
具体的，第七接触器KM7与第二电阻R2串联后与第八接触器KM8并联，且第一公共端连接供电输入模块，并串接熔断器FU后连接整流模块，第二公共端连接整流模块。当供电输入模块接入交流电时，通过先闭合第七接触器KM7、断开第八接触器KM8，后断开第七接触器KM7、闭合第八接触器KM8的方式实现充电预处理，以减少交流电源下的冲击电流。
供电输出模块用于接收直流预充电模块输出的直流电或者整流模块输出的直流电，并进一步将接收到的直流电输出至列车的各客车。
其中，在一种具体的实施方式中，供电输出模块包括降压器与稳压器。
具体的，供电输出模块接收直流预充电模块输出的直流电或者整流模块输出的直流电，首先对此直流电进行降压处理与稳压处理，进而将降压处理、稳压处理后的直流电通过连接母线输出给各客运车辆，各客运车辆再进一步对直流电压进行逆变、隔离滤波后等处理后为辅助负载供电。其中，上述降压器可选用现有的DC-DC转化器，上述稳压模块主要由二极管、电容、接触器、可控元器件、电阻等构成，具体可参考现有稳压模块的组成与工作原理即可。
另外，为满足直流电源的回流需要，列车供电系统还设置有直流回流模块。在一种具体的实施方式中，回流模块包括第九接触器KM9。闭合此第九接触器KM9即可实现直流回流。
综上所述，本申请所提供的列车供电系统，通过控制模块控制供电输入模块中相应的接触器即可接入与当前网压工况相对应的电源，能够适用多种网压工况，提高了列车的适用性。进一步，对于当前网压工况为交流电源的情况，本申请所提供的列车供电系统可通过整流模块对交流电源进行整流处理，并将整流完成后的直流电源输出给各节客运车辆。该列车供电系统，无论当前网压状态为直流电源还是交流电源，最终输出至各客运车的均为直流电源，于是，各节客运车辆无需进行整流操作，因此各节客运车辆无需配置整流模块，从而有效的降低了列车的供电成本。
本申请还提供了一种列车供电方法，下文描述的该列车供电方法可以与上文描述的列车供电系统相互对应参照。请参考图2，图2为本申请实施例所提供的列车供电方法的示意图；结合图2所示，该列车供电方法包括：
S101：根据当前网压工况闭合供电输入模块中的相应接触器以接入所述当前网压工况对应的电源；
S102：当所述电源为直流电源时，闭合直流预充电模块并对所述直流电源进行降压稳压处理后输出至各客车；
S103：当所述电源为交流电源时，闭合交流预充电模块并对所述交流电源进行整流处理得到直流电源，以及对整流处理得到的直流电源进行降压稳压处理后输出至各所述客车。
在上述实施例的基础上，可选的，根据当前网压工况闭合供电输入模块中的相应接触器以接入所述当前网压工况对应的电源，包括：
若所述当前网压工况为25kV交流电，则闭合供电输入模块中的第一接触器，以接入1500V的交流电源；
若所述当前网压工况为15kV的交流电，则闭合所述供电输入模块中的第二接触器，以接入1000V的交流电源；
若所述当前网压工况为3kV的直流电或1.5kV的直流电，则闭合所述供电输入模块中的第三接触器，以接入对应的直流电源。
对于本申请所提供的方法的介绍请参照上述系统的实施例，本申请在此不做赘述。
本申请还提供了一种列车，该列车的动车或机车设置有如上述任一项所述的列车供电系统。在动车或机车设置如上述所述的可进行整流的列车供电系统的基础上，本申请所提供的列车的客车不在设置有整流模块。
对于本申请所提供的列车的介绍请参照上述列车供电系统的实施例，本申请在此不做赘述。
本申请还提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如下的步骤：
根据当前网压工况闭合供电输入模块中的相应接触器以接入所述当前网压工况对应的电源；当所述电源为直流电源时，闭合直流预充电模块并对所述直流电源进行降压稳压处理后输出至各客车；当所述电源为交流电源时，闭合交流预充电模块并对所述交流电源进行整流处理得到直流电源，以及对整流处理得到的直流电源进行降压稳压处理后输出至各所述客车。
该计算机可读存储介质可以包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(Read-OnlyMemory，ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
对于本申请所提供的计算机可读存储介质的介绍请参照上述方法实施例，本申请在此不做赘述。
说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置、设备以及计算机可读存储介质而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本申请的范围。
结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以直接用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(RAM)、内存、只读存储器(ROM)、电可编程ROM、电可擦写可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。
以上对本申请所提供的列车供电系统、方法、列车以及计算机可读存储介质进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以对本申请进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本申请权利要求的保护范围。

Claims (8)

1.一种列车供电系统，其特征在于，包括：控制模块、供电输入模块、预充电模块、整流模块、供电输出模块以及直流回流模块；其中，所述预充电模块包括直流预充电模块与交流预充电模块；
所述控制模块，用于根据当前网压工况控制所述供电输入模块中接触器的开关状态，以使所述供电输入模块输出与所述当前网压工况相对应的电源至所述预充电模块并经由所述预充电模块输出；
所述整流模块，用于将所述交流预充电模块输出的交流电转化为直流电；
所述供电输出模块，用于将所述直流预充电模块输出的直流电或所述整流模块输出的直流电输出至各客车；
所述供电输入模块包括：第一接触器、第二接触器以及第三接触器；
所述第一接触器的一端连接1500V交流电源，所述第一接触器的另一端连接所述交流预充电模块的输入端；所述第二接触器的一端连接1000V交流电源，所述第二接触器的另一端连接所述交流预充电模块的输入端；所述第三接触器的一端连接3000V直流电或1500V直流电，所述第三接触器的另一端连接所述直流预充电模块的输入端；
所述直流回流模块包括第九接触器。
2.根据权利要求1所述的列车供电系统，其特征在于，所述直流预充电模块包括：
第四接触器、第五接触器、第六接触器、电感以及第一电阻；
所述第四接触器的一端连接所述电感的第一端，所述第四接触器的另一端连接所述供电输出模块；所述第五接触器与所述第一电阻串联后与所述第六接触器并联，且第一公共端连接所述电感的第二端，第二公共端连接所述供电输入模块的输出端；所述电感的第三端连接所述供电输出模块。
3.根据权利要求2所述的列车供电系统，其特征在于，所述交流预充电模块包括：第七接触器、第八接触器、第二电阻以及熔断器；
所述第七接触器与所述第二电阻串联后与所述第八接触器并联，且第一公共端连接所述供电输入模块并串接所述熔断器后连接所述整流模块，第二公共端连接所述整流模块。
4.根据权利要求3所述的列车供电系统，其特征在于，所述供电输出模块包括：
降压器与稳压器。
5.一种列车，其特征在于，所述列车的动力车或机车设置有如权利要求1至4任一项所述的列车供电系统。
6.一种列车供电方法，其特征在于，用于对如权利要求5所述的列车进行供电，包括：
根据当前网压工况闭合供电输入模块中的相应接触器以接入所述当前网压工况对应的电源；
当所述电源为直流电源时，闭合直流预充电模块并对所述直流电源进行降压稳压处理后输出至各客车；
当所述电源为交流电源时，闭合交流预充电模块并对所述交流电源进行整流处理得到直流电源，以及对整流处理得到的直流电源进行降压稳压处理后输出至各所述客车。
7.根据权利要求6所述的列车供电方法，其特征在于，所述根据当前网压工况闭合供电输入模块中的相应接触器以接入所述当前网压工况对应的电源，包括：
若所述当前网压工况为25kV交流电，则闭合供电输入模块中的第一接触器，以接入1500V的交流电源；
若所述当前网压工况为15kV的交流电，则闭合所述供电输入模块中的第二接触器，以接入1000V的交流电源；
若所述当前网压工况为3kV的直流电或1.5kV的直流电，则闭合所述供电输入模块中的第三接触器，以接入对应的直流电源。
8.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求6或7任一项所述的列车供电方法的步骤。
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