CN113098144A - 分布式无接触接地回流系统、方法及轨道交通车辆 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了分布式无接触接地回流系统、方法及轨道交通车辆，包括：直流‑交流逆变电源、交流‑直流逆变电源、发射线圈及接收线圈；所述直流‑交流逆变电源将接触网的直流电逆变为交流电源，所述发射线圈的输入端用来连接直流‑交流逆变电源的输出端；所述接收线圈的输出用来连接交流‑直流逆变电源的输入端，交流‑直流逆变电源将接收到的交流电逆变为直流电，通过接地线传输到轮轴上，进而通过车轮与钢轨的接触，将电流流回变电所。采用无接触分布式的接地回流方式，可以有效避免传统接触方式跳动产生的电火花和浪涌电压，延长接地装置的寿命。

Description

分布式无接触接地回流系统、方法及轨道交通车辆
技术领域
本发明属于回流控制技术领域，具体涉及分布式无接触接地回流系统、方法及轨道交通车辆。
背景技术
本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。
传统的设置了受电弓的轨道交通车辆，需要通过接地碳刷与转动的受流盘接触，将牵引电流或车体保护接地电流引到轮轴，再通过车轮-钢轨以及与钢轨并联的土壤、回流电缆流回变电所。
发明人在研究中发现，接地碳刷的跳动会造成受流不稳定，甚至因为接触的跳动会产生电火花，在接地环路中形成浪涌过压，造成电路电位以及与接地线连接的车体电位的抬升，危害牵引供电设备和与车体连接的电子设备。
发明内容
本发明为了解决上述问题，提出了分布式无接触接地回流系统、方法，本发明采用无接触分布式的接地回流方式，可以有效避免传统接触方式跳动产生的电火花和浪涌电压，延长接地装置的寿命。
根据一些实施例，本发明采用如下技术方案：
第一方面，公开了分布式无接触接地回流系统，包括：
直流-交流逆变电源、交流-直流逆变电源、发射线圈及接收线圈；
所述直流-交流逆变电源将接触网的直流电逆变为交流电源，所述发射线圈的输入端用来连接直流-交流逆变电源的输出端；
所述接收线圈的输出用来连接交流-直流逆变电源的输入端，交流-直流逆变电源将接收到的交流电逆变为直流电，通过接地线传输到轮轴上，进而通过车轮与钢轨的接触，将电流流回变电所。
进一步的技术方案，所述发射线圈及接收线圈采用无接触的方式进行能量的传输。
进一步的技术方案，所述发射线圈及接收线圈采用线圈固定装置进行固定。
优选的，所述发射线圈安装在转向架轴箱端盖上，所述接收线圈安装在转向架车轴端部的法兰盘上。
第二方面，公开了分布式无接触接地回流方法，包括：
将接触网的直流电逆变为交流电源并传输至发射线圈的输入端；
发射线圈及接收线圈采用无接触的方式进行能量的传输；
将接收到的接收线圈的输出的交流电逆变为直流电，通过接地线传输到轮轴上，进而通过车轮与钢轨的接触，将电流流回变电所。
第三方面，公开了轨道交通车辆，包括：
若干车厢，每节车厢的车轮处均安装有所述无接触接地回流系统。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
此种无接触式的接地回流系统，可以有效避免传统接触方式跳动产生的电火花和浪涌电压，因为无接触，可以做到免维护，无需定期更换磨损的碳刷，大大延长了接地系统的检修周期。
通过每个转向架轮对轴端安装分布式的无接触回流装置，可以有效降低每个转向架轮对轴端节点的回流电流，由于拉弧和电流大小呈正比，当接地数量多，每个节点的电流就小，拉弧就小，降低列车经过轨道绝缘节位置时的轮轨之间的拉弧。
本发明附加方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
图1为本公开实施例子的轨道交通车辆整体结构示意图；
图2为本公开实施例子的无接触接地回流装置结构示意图；
图中，1直流-交流逆变电源、2交流-直流逆变电源、3发射线圈、4接收线圈、5线圈固定装置、6接地线、7轴箱盖、8轴端法兰、9车轴、10车轮、11变电所、12钢轨、13高压工作接地线、14接地电阻器、15车体保护接地线、16车体等电位连接线、17接触网。
具体实施方式：
下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
实施例一：
参见附图2所示，在本实施例中，公开了分布式无接触接地回流系统，包括：直流-交流逆变电源、交流-直流逆变电源、发射线圈、接收线圈、线圈固定装置(由环氧树脂制做的圆型安装盒)、接地线。其中直流-交流逆变电源将接触网的DC1500V直流电逆变为频率为20kHz，电压为300V的交流电源，发射线圈通过圆型安装盒安装在转向架轴箱端盖上，线圈的输入用来连接直流-交流逆变电源的输出端，接收线圈通过圆形安装盒安装在转向架车轴端部的法兰盘上，线圈的输出用来连接交流-直流逆变电源的输入端。交流-直流逆变电源将接收到的交流电逆变为直流电，通过接地线传输到轮轴上，进而通过车轮与钢轨的接触，将电流流回变电所。
实施例二：
参见附图1所示，基于实施例一的轨道交通车辆，包括若干车厢，每个车厢的每个车轮均安装有直流-交流逆变电源、交流-直流逆变电源、发射线圈、接收线圈、线圈固定装置，上述装置的安装方式采用实施例子一中的具体安装方式。
所述轨道交通车辆在运行和静止时均进行回流控制。
还包括控制器，所述控制器控制所述无接触接地回流系统的工作装填。
轨道交通车辆，还包括：提醒设备，所述提醒设备与控制器通信，在回路故障时，提醒设备发出警报。
需要进一步说明的是，没有装配此套系统的列车，其接触网的DC1500V直流电正为接触网，负为轨道。当车载变流器需要取电时，其地线需要连接车体，车体通过碳刷与轮对连接，轮对与轨道相连，因此接地回流的电流经过车体-碳刷-轨道这条路径回到变电所。
装配了本公开技术方案的该套系统的列车，通过发射线圈和接收线圈，可以避免车体和轨道直接相连。取消了碳刷，使用逆变电源+线圈代替。可以有效避免传统接触方式跳动产生的电火花和浪涌电压，因为无接触，可以做到免维护。
所采用的逆变器+线圈的方式，可以通过逆变器内部的控制器对回流电流进行主动控制，可以控制每节车每个回流点的电流大小，从而做到智能分配。对于每个回流点可以进行回流电流的监测，当发现异常电流或故障时，可以通过以太网通讯及时上报给车辆诊断系统，提醒司乘人员注意。
实施例三：
公开了分布式无接触接地回流方法，包括：
将接触网的直流电逆变为交流电源并传输至发射线圈的输入端；
发射线圈及接收线圈采用无接触的方式进行能量的传输；
将接收到的接收线圈输出的交流电逆变为直流电，通过接地线传输到轮轴上，进而通过车轮与钢轨的接触，将电流流回变电所。
在控制上采用频率控制和电流控制的方法，通过实时调节逆变器输出电流的频率和电流的大小来控制每节车每个位置回流的功率，具体为在发射线圈上套装了电流传感器进行频率和电流大小的检测，每个位置的逆变器和其它位置的逆变器通过以太网进行组网通讯，通过均流算法可以保障每个逆变器的均流性。
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。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (10)

1.分布式无接触接地回流系统，其特征是，包括：
直流-交流逆变电源、交流-直流逆变电源、发射线圈及接收线圈；
所述直流-交流逆变电源将接触网的直流电逆变为交流电源，所述发射线圈的输入端用来连接直流-交流逆变电源的输出端；
所述接收线圈的输出用来连接交流-直流逆变电源的输入端，交流-直流逆变电源将接收到的交流电逆变为直流电，通过接地线传输到轮轴上，进而通过车轮与钢轨的接触，将电流流回变电所。
2.如权利要求1所述的分布式无接触接地回流系统，其特征是，所述发射线圈及接收线圈采用无接触的方式进行能量的传输。
3.如权利要求1所述的分布式无接触接地回流系统，其特征是，所述发射线圈及接收线圈采用线圈固定装置进行固定。
4.如权利要求3所述的分布式无接触接地回流系统，其特征是，所述发射线圈安装在转向架轴箱端盖上，所述接收线圈安装在转向架车轴端部的法兰盘上。
5.如权利要求3所述的分布式无接触接地回流系统，其特征是，线圈固定装置采用环氧树脂制做的安装盒。
6.分布式无接触接地回流方法，其特征是，包括：
将接触网的直流电逆变为交流电源并传输至发射线圈的输入端；
发射线圈及接收线圈采用无接触的方式进行能量的传输；
将接收到的接收线圈的输出的交流电逆变为直流电，通过接地线传输到轮轴上，进而通过车轮与钢轨的接触，将电流流回变电所。
7.轨道交通车辆，其特征是，包括：若干车厢，每节车厢的车轮处均安装有所述无接触接地回流系统。
8.如权利要求7所述的轨道交通车辆，其特征是，所述轨道交通车辆在运行和静止时均进行回流控制。
9.如权利要求7所述的轨道交通车辆，其特征是，还包括控制器，所述控制器控制所述无接触接地回流系统的工作装填。
10.如权利要求7所述的轨道交通车辆，其特征是，还包括：提醒设备，所述提醒设备与控制器通信，在回路故障时，提醒设备发出警报。
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