CN113787909A - 一种供电装置和轨道车辆 - Google Patents

Abstract

本申请实施例中提供了一种供电装置和轨道车辆，该供电装置应用于运行于电气化线路的轨道车辆，供电装置包括第一逆变模块、蓄电模块和供电管理模块，蓄电模块通过供电管理模块与第一逆变模块电连接，第一逆变模块与制氧压缩机电连接；在过分相断电的情况下，供电管理模块用于将蓄电模块产生的第一直流电压升压为第二直流电压，并将第二直流电压提供至第一逆变模块；第一逆变模块用于将第二直流电压逆变为交流电压，并将交流电压提供至制氧压缩机。采用本申请提供的供电装置在过分相断电的情况下，为制氧压缩机持续供电，保证制氧压缩机正常工作，为客室持续提供氧气，保证乘客安全，提高轨道车辆的供氧稳定性。

Description

一种供电装置和轨道车辆

技术领域

本申请涉及轨道交通技术领域，具体地，涉及一种供电装置和轨道车辆。

背景技术

青藏铁路是当今世界海拔最高、线路最长的高原铁路，目前已全面开通运营。从格尔木到拉萨，全长1142公里，沿途经过海拔4000米以上的地段有960公里，翻越唐古拉山的铁路最高点海拔5072米。海拔越高，空气越稀薄，含氧量越低。在青藏铁路海拔高度4000米的沿线中，大气中的含氧量只相当于平原地区的60％左右，海拔高度在5000米区段，大气中的含氧量只相当于平原地区的53％左右，低氧会给人的健康带来很大的影响，常有高原病发生。因此，在高原铁路运行的铁路客车必须具备供氧功能。

现有技术中存在的问题：

目前部分线路的铁路客车存在着制氧系统工作不稳定的问题，造成客室低氧，从而影响乘客健康，甚至危及生命。

发明内容

本申请实施例中提供了一种供电装置和轨道车辆，能够在过分相断电的情况下，确保不间断的向制氧压缩机供电，保证制氧压缩机正常工作，提高轨道车辆的供氧稳定性。

根据本申请实施例的第一个方面，提供了一种供电装置，应用于运行于电气化线路的轨道车辆，所述供电装置包括第一逆变模块、蓄电模块和供电管理模块，所述轨道车辆包括制氧压缩机，所述蓄电模块通过所述供电管理模块与所述第一逆变模块电连接，所述第一逆变模块与所述制氧压缩机电连接；

在过分相断电的情况下，所述供电管理模块用于将所述蓄电模块产生的第一直流电压升压为第二直流电压，并将所述第二直流电压提供至所述第一逆变模块；

所述第一逆变模块用于将所述第二直流电压逆变为交流电压，并将所述交流电压提供至所述制氧压缩机。

根据本申请实施例的第二个方面，提供了一种轨道车辆，所述轨道车辆包括制氧压缩机和第一方面所述的供电装置，所述轨道车辆运行于电气化线路上。

采用本申请实施例中提供的供电装置和轨道车辆，该供电装置应用于运行于电气化线路的轨道车辆，供电装置包括第一逆变模块、蓄电模块和供电管理模块，蓄电模块通过供电管理模块与第一逆变模块电连接，第一逆变模块与制氧压缩机电连接；在过分相断电的情况下，供电管理模块用于将蓄电模块产生的第一直流电压升压为第二直流电压，并将第二直流电压提供至第一逆变模块；第一逆变模块用于将第二直流电压逆变为交流电压，并将交流电压提供至制氧压缩机。可见，在过分相断电的情况下，由蓄电模块、供电管理模块和第一逆变模块为制氧压缩机供电，保证制氧压缩机正常工作，为客室持续提供氧气，保证乘客安全。同时，不间断的为制氧压缩机供电，能够保证制氧压缩机的使用寿命。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1为本申请实施例提供的一种轨道车辆的结构示意图；

图2为本申请实施例提供的一种供电装置的结构示意图；

图3为本申请实施例提供的一种蓄电模块的排布示意图；

图4为本申请实施例提供的另一种供电装置的结构示意图。

图示：100-轨道车辆；110-供电装置；111-第一逆变模块；112-蓄电模块；113-供电管理模块；114-第二逆变模块；115-二极管A；116-第一开关；117-隔离变压器；118-二极管B；119-第二开关；120-制氧压缩机；121-第一制氧压缩机；122-第二制氧压缩机；130-供电主干线；140-负载模块；141-第一负载单元；142-第二负载单元；150-充电机；160-综合管理模块。

具体实施方式

在实现本申请的过程中，发明人发现，目前，部分高原铁路线段为非电气化线路，铁路客车由内燃机车牵引，发电车供全列用电，不涉及过分相断电问题。由于国家陆续进行电气化线路改造，并取消发电车供电模式。而电气化线路存在过分相断电问题，过分相断电将直接影响制氧系统，导致系统停机，造成客室低氧，从而影响乘客健康，甚至危及生命。同时，频繁的断电将极大降低制氧系统使用寿命。

针对上述问题，本申请实施例中提供了一种供电装置和轨道车辆，该供电装置应用于运行于电气化线路的轨道车辆，供电装置包括第一逆变模块、蓄电模块和供电管理模块，轨道车辆包括制氧压缩机，蓄电模块通过供电管理模块与第一逆变模块电连接，第一逆变模块与制氧压缩机电连接；在过分相断电的情况下，供电管理模块用于将蓄电模块产生的第一直流电压升压为第二直流电压，并将第二直流电压提供至第一逆变模块；第一逆变模块用于将第二直流电压逆变为交流电压，并将交流电压提供至制氧压缩机。可见，在过分相断电的情况下，由蓄电模块、供电管理模块和第一逆变模块为制氧压缩机供电，保证制氧压缩机正常工作，为客室持续提供氧气，保证乘客安全。同时，不间断的为制氧压缩机供电，能够保证制氧压缩机的使用寿命。

为了使本申请实施例中的技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图对本申请的示例性实施例进行进一步详细的说明，显然，所描述的实施例仅是本申请的一部分实施例，而不是所有实施例的穷举。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

请参照图1，为本申请实施例提供的一种轨道车辆100的结构示意图，该轨道车辆100包括制氧压缩机120和供电装置110，制氧压缩机120与供电装置110电连接。其中，轨道车辆100运行于电气化线路上。

在过分相断电的情况下，供电装置110用于向制氧压缩机120供电。不间断的向制氧压缩机120供电，为客室持续提供氧气，保证乘客安全。同时，不间断的为制氧压缩机120供电，能够保证制氧压缩机120的使用寿命。

应理解，在轨道车辆100的每节车厢均设置该供电装置110，该供电装置110可设置于车厢下。该轨道车辆100为高原铁路运行的铁路列车，或需要为客室提供氧气的车辆。

请参照图2，为图1所示的供电装置110的结构示意图，该供电装置110包括第一逆变模块111、蓄电模块112和供电管理模块113，蓄电模块112通过供电管理模块113与第一逆变模块111电连接，第一逆变模块111与制氧压缩机120电连接。

在过分相断电的情况下，供电管理模块113用于将蓄电模块112产生的第一直流电压升压为第二直流电压，并将第二直流电压提供至第一逆变模块111；第一逆变模块111用于将第二直流电压逆变为交流电压，并将交流电压提供至制氧压缩机120。

应理解，蓄电模块112包括第一蓄电池组和第二蓄电池组，第一蓄电池组与第二蓄电池组串联，供电管理模块113与第一蓄电池组和第二蓄电池组电连接。

其中，第一蓄电池组和第二蓄电池组可以组成为110V的蓄电模块112，第一蓄电池组和第二蓄电池组分别由39节单体蓄电池串联组成。

第一蓄电池组和第二蓄电池组可以为化学电池，如图3所示，为第一蓄电池组和第二蓄电池组的排布示意图。第一蓄电池组和第二蓄电池组由78节单体蓄电池串联组成。其中，注液嘴为注入化学液的入口，排液嘴为排出化学液的出口，总正极和总负极均与供电管理模块113电连接。

供电管理模块113为直流升压模块，可用于将蓄电模块112提供的110V的第一直流电压升压为600V的第二直流电压。

第一逆变模块111可以为容量为50kVA的逆变器，用于将供电管理模块113提供的为600V的第二直流电压逆变为380V的交流电压。

如图4所示，第一逆变模块111还与供电主干线130电连接；在过分相断电的情况下，供电主干线130用于停止向第一逆变模块111提供第三直流电压；在供电主干线130正常供电的情况下，供电主干线130用于向第一逆变模块111提供第三直流电压；第一逆变模块111还用于将第三直流电压逆变为交流电压，并将交流电压提供至制氧压缩机120；供电管理模块113还用于在供电主干线130正常供电的情况下，停止工作。

应理解，在过分相断电的情况下，供电主干线130为断电状态，供电主干线130无第三直流电压。此时，为了保证制氧压缩机120能继续工作，持续为客室供氧，供电管理模块113将蓄电模块112产生的第一直流电压升压为第二直流电压，并将第二直流电压提供至第一逆变模块111；第一逆变模块111将第二直流电压逆变为交流电压，并将交流电压提供至制氧压缩机120，以保证制氧压缩机120持续工作。

在供电主干线130正常供电的情况下，供电主干线130有第三直流电压。此时，由供电主干线130向第一逆变模块111提供第三直流电压，而供电管理模块113则停止工作，即停止向第一逆变模块111提供第二直流电压。

即供电主干线130正常供电的情况下，由供电主干线130向制氧压缩机120供电；在过分相断电情况下，由蓄电模块112和供电管理模块113向制氧压缩机120供电。

其中，供电管理模块113的正常启动逻辑为，供电管理模块113在接收到第一逆变模块111发送的正常信号后，依据正常信号启动，处于热备状态；当过分相时，供电管理模块113接收到过分相信号，依据过分相信号运行，将第一直流电压升压为第二直流电压。供电管理模块113还可应急启动，当供电管理模块113接收到应急工况信号和供电主干线130的断电状态信号时，供电管理模块113间隔运行，在运行阶段将第一直流电压升压为第二直流电压；其中，供电管理模块113每次运行不超过10分钟。

在本实施例中，轨道车辆100还包括充电机150，充电机150与蓄电模块112和供电管理模块113均电连接。充电机150用于为蓄电模块112充电，充电机150还用于向供电管理模块113提供工作电压。

供电管理模块113还用于在满足停机条件的情况下，停止工作。其中，停机条件包括供电管理模块113接收到充电机150反馈的故障信号、供电管理模块113接收到第一逆变模块111反馈的减载信号、供电管理模块113接收到无过分相预告信号、无应急工况信号和供电主干线130的断电状态信号、供电管理模块113检测到自身的欠压信号或接收到充电机150反馈的欠压信号、以及供电管理模块113接收到应急退出信号。

在本实施例中，为了保证蓄电模块112的续航能力，在过分相断电情况下，需对制氧压缩机120进行减载处理。应理解，制氧压缩机120包括第一制氧压缩机121和第二制氧压缩机122，第一逆变模块111与第一制氧压缩机121和第二制氧压缩机122均电连接；在过分相断电的情况下，第一制氧压缩机121和第二制氧压缩机122中的其中一个制氧压缩机120处于工作状态，另一个制氧压缩机120待机处于待机状态。在正常情况下，第一制氧压缩机121和第二制氧压缩机122均处于工作状态。

即在过分相断电情况下，控制第一制氧压缩机121和第二制氧压缩机122中的其中一个工作，另一个待机，可以降低制氧压缩机12055％的负荷。

请继续参照图4，供电装置110还包括第二逆变模块114和二极管A115，二极管A115的阳极与供电主干线130和第二逆变模块114均电连接，二极管A115的阴极与第一逆变模块111和供电管理模块113均电连接，第二逆变模块114还与负载模块140电连接。

在供电主干线130正常供电的情况下，供电主干线130路还用于向第二逆变模块114提供第三直流电压；第二逆变模块114用于将第三直流电压逆变为交流电压，并将交流电压提供至负载模块140；在过分相断电的情况下，供电主干线130还用于停止向第二逆变模块114提供第三直流电压。

应理解，在供电主干线130正常供电的情况下，供电主干线130路通过第一逆变模块111向制氧压缩机120供电，以实现制氧功能；供电主干线130通过第二逆变模块114向负载模块140供电，以实现空调、排风以及电热等功能。在过分相断电情况下，供电主干线130无第三直流电压，第二逆变模块114停止向负载模块140供电，负载模块140停止工作。

其中，二极管A115用于防止第一逆变模块111的电流倒流，同时也防止供电管理模块113向第二逆变模块114供电。

请继续参照图4，供电装置110还包括隔离变压器117，负载模块140包括第一负载单元141和第二负载单元142，第二逆变模块114通过隔离变压器117与第一负载单元141电连接，第二逆变模块114与第二负载单元142电连接。

应理解，第一负载单元141包括制氧机和第一交流负载；第二负载单元142包括空调机组、废排风机和第二交流负载。第二逆变模块114用于将600V的第三直流电压逆变为380V的交流电压，隔离变压器117用于将380的交流电压降压为220V的交流电压。

即第一负载单元141工作所需电压与第二负载单元142工作所需电压不同，第一负载单元141工作所需电压需经过隔离变压器117降压后得到，而第二负载单元142工作所需电压无需经过隔离变压器117降压处理，直接由第二逆变模块114提供。

请继续参照图4，供电装置110还包括第一开关116，第一逆变模块111通过第一开关116与第二逆变模块114电连接。在正常情况下，若第一逆变模块111出现故障，第二逆变器还用于通过第一开关116向制氧压缩机120提供交流电压；在正常情况下，若第二逆变模块114出现故障，第一逆变器还用于通过第一开关116向负载模块140提供交流电压。

应理解，在供电主干线130正常供电的情况下，若第一逆变模块111出现故障，为了保证制氧压缩机120能够继续工作，第一开关116处于闭合状态，由第二逆变模块114通过第一开关116向制氧压缩机120提供交流电压；若第二逆变模块114出现故障，为了保证负载模块140能够继续工作，第一开关116处于闭合状态，由第一逆变模块111通过第一开关116向负载模块140提供交流电压。在第一逆变模块111和第二逆变模块114正常时，第一开关116处于断开状态，由第一逆变模块111向制氧压缩机120提供交流电压；第二逆变模块114向负载模块140提供交流电压。

通过设置第一开关116，能够在第一逆变模块111和第二逆变模块114中的其中一个逆变模块出现故障时，由另一个逆变模块为制氧压缩机120和负载模块140供电，能够提高轨道车辆100的供电稳定性。

供电装置110还包括二极管B118，二极管B118的阳极与二极管A115的阳极和供电主干线130均电连接，二极管B118的阴极与第二逆变模块114电连接。

应理解，二极管B118用于防止第二逆变模块114的电流倒流至供电主干线130。

供电装置110还包括第二开关119，隔离变压器117通过第二开关119与第一交流负载电连接。应理解，若第二逆变模块114故障，由第一逆变模块111提供交流电压，第二开关119处于断开状态，以停止向第一交流负载供电。为了保证第一逆变模块111的安全性，故通过控制第二开关119处于断开状态，以进行减载。

在本实施例中，轨道车辆100还包括综合管理模块160，综合管理模块160与供电主干线130电连接，综合管理模块160用于分配管理供电主干线130的第三直流电压。

综上，本申请提供了一种供电装置和轨道车辆，该供电装置包括第一逆变模块、蓄电模块和供电管理模块，蓄电模块通过供电管理模块与第一逆变模块电连接，第一逆变模块与制氧压缩机电连接；在过分相断电的情况下，供电管理模块用于将蓄电模块产生的第一直流电压升压为第二直流电压，并将第二直流电压提供至第一逆变模块；第一逆变模块用于将第二直流电压逆变为交流电压，并将交流电压提供至制氧压缩机。

可见，在过分相断电的情况下，由蓄电模块、供电管理模块和第一逆变模块为制氧压缩机供电，保证制氧压缩机正常工作，为客室持续提供氧气，保证乘客安全。同时，不间断的为制氧压缩机供电，能够保证制氧压缩机的使用寿命。且通过对现车技术改造，将供电装置实施到既有轨道车辆上。经轨道车辆每节车厢下电源、电池及线路改造后，既有轨道车辆不受电气化线路过分相断电现在，可进行载客运营，最大程度减少了运营成本。

尽管已描述了本申请的优选实施例，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申请范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种供电装置，其特征在于，应用于运行于电气化线路的轨道车辆，所述供电装置包括第一逆变模块、蓄电模块和供电管理模块，所述轨道车辆包括制氧压缩机，所述蓄电模块通过所述供电管理模块与所述第一逆变模块电连接，所述第一逆变模块与所述制氧压缩机电连接；

在过分相断电的情况下，所述供电管理模块用于将所述蓄电模块产生的第一直流电压升压为第二直流电压，并将所述第二直流电压提供至所述第一逆变模块；

所述第一逆变模块用于将所述第二直流电压逆变为交流电压，并将所述交流电压提供至所述制氧压缩机。

2.根据权利要求1所述的供电装置，其特征在于，所述第一逆变模块还与供电主干线电连接；

在过分相断电的情况下，所述供电主干线用于停止向所述第一逆变模块提供第三直流电压；

在所述供电主干线正常供电的情况下，所述供电主干线用于向所述第一逆变模块提供所述第三直流电压；

所述第一逆变模块还用于将所述第三直流电压逆变为所述交流电压，并将所述交流电压提供至所述制氧压缩机；

所述供电管理模块还用于在所述供电主干线正常供电的情况下，停止工作。

3.根据权利要求2所述的供电装置，其特征在于，所述供电装置还包括第二逆变模块和二极管A，所述二极管A的阳极与所述供电主干线和所述第二逆变模块均电连接，所述二极管A的阴极与所述第一逆变模块和所述供电管理模块均电连接，所述第二逆变模块还与负载模块电连接；

在所述供电主干线正常供电的情况下，所述供电主干线路还用于向所述第二逆变模块提供所述第三直流电压；

所述第二逆变模块用于将所述第三直流电压逆变为所述交流电压，并将所述交流电压提供至所述负载模块；

在过分相断电的情况下，所述供电主干线还用于停止向所述第二逆变模块提供第三直流电压。

4.根据权利要求3所述的供电装置，其特征在于，所述供电装置还包括第一开关，所述第一逆变模块通过所述第一开关与所述第二逆变模块电连接；

在所述供电主干线正常供电的情况下，若所述第一逆变模块出现故障，所述第二逆变器还用于通过所述第一开关向所述制氧压缩机提供所述交流电压；

在所述供电主干线正常供电的情况下，若所述第二逆变模块出现故障，所述第一逆变器还用于通过所述第一开关向所述负载模块提供所述交流电压。

5.根据权利要求3所述的供电装置，其特征在于，所述供电装置还包括隔离变压器，所述负载模块包括第一负载单元和第二负载单元，所述第二逆变模块通过所述隔离变压器与所述第一负载单元电连接，所述第二逆变模块与所述第二负载单元电连接。

6.根据权利要求3所述的供电装置，其特征在于，所述供电装置还包括二极管B，所述二极管B的阳极与所述二极管A的阳极和所述供电主干线均电连接，所述二极管B的阴极与所述第二逆变模块电连接。

7.根据权利要求1所述的供电装置，其特征在于，所述蓄电模块包括第一蓄电池组和第二蓄电池组，所述第一蓄电池组与所述第二蓄电池组串联，所述供电管理模块与所述第一蓄电池组和所述第二蓄电池组电连接。

8.根据权利要求1所述的供电装置，其特征在于，所述供电管理模块还用于在满足停机条件的情况下，停止工作。

9.根据权利要求2所述的供电装置，其特征在于，所述制氧压缩机包括第一制氧压缩机和第二制氧压缩机，所述第一逆变模块与所述第一制氧压缩机和所述第二制氧压缩机均电连接；

在过分相断电的情况下，所述第一制氧压缩机和所述第二制氧压缩机中的其中一个制氧压缩机处于工作状态，另一个制氧压缩机待机处于待机状态；

在所述供电主干线正常供电的情况下，所述第一制氧压缩机和所述第二制氧压缩机均处于工作状态。

10.一种轨道车辆，其特征在于，所述轨道车辆包括制氧压缩机和权利要求1-9任一项所述的供电装置，所述轨道车辆运行于电气化线路上。

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