CN1234556C - 常导高速磁悬浮车辆电源装置 - Google Patents

Abstract

一种常导高速磁悬浮车辆电源装置，包括发电装置和供电装置，其特点是采取安全并网技术，建立4套独立车载电网和二个互为冗余的实时高速并网电路的发电装置，在供电装置上规定同一悬浮架对应的两个悬浮电磁铁和两个导向电磁铁的控制单元的用电取自不同的电网。因此本发明使车辆在发电、供电两个层面均取得冗余，确保一套电网失效后，对车辆的运行安全和运行质量无影响。

Description

常导高速磁悬浮车辆电源装置

技术领域：

本发明属于常导高速磁悬浮车辆技术，特别是一种常导高速磁悬浮车辆电源装置。

背景技术：

悬浮功能、导向功能和涡流制动功能是常导高速磁悬浮车辆最为基本的三大安全功能，也是影响车辆运行品质的三个重要因素。因此，确保车辆安全和高品质运行的重要保证之一，是为这三大功能设计安全优化的电源方案。

目前德国TR08车辆电源的基本方案是：

每节车有4个完全独立的直流水线440V电网，即440V/1、440V/2、440V/3、440V/4；每个电网均有440V蓄电池作为缓冲。对于中车，每个电网均有8个独立的440V基本供电单元；对于端车，2号和4号电网有8个独立的440V基础供电单元，1号和3号电网有7个独立的440V基本供电单元。

车载直流440V电网的负载类型有：

①悬浮控制器；

②导向控制器；

③涡流制动控制器；

④直流24VDC/DC变换器；

⑤三相交流230V逆变器；

⑥空调变频电源；

⑦电热器。

直流24VDC/DC变换器有4个，分别挂接在相应的440V电网上，从而形成4个独立的24V电网，每个24V电网配有一组24V蓄电池缓冲。三相交流230V逆变器有2个，分别挂接在2号和4号440V电网上，从而形成2个独立的三相交流230V电网。与空调压缩机一体化的空调变频电源共2个，分别挂接在1号和3号440V电网上。电热器分为4组分别挂接在相应的440V电网上。悬浮控制器、导向控制器、涡流制动控制器的主电源由4个440V电网按一定的分配规则供电，各控制器的24V控制电源由分配给该控制器的440V电源通过变换直接产生。

上述TR08车辆电源方案的不利之处是：

在一套电网(包括蓄电池)失效后，由该套电网所供电的车载设备的功能将完全失效。此时车辆虽然还可以继续运行，但车辆的运行质量和安全性能将明显下降。以悬浮控制的供电为例，当一套电源失效后，处于相应托架上的两个悬浮控制点将有一个失效，这将使该托架的悬浮特性变差，主要表现为该点的悬浮间隙控制误差增大、承载能力降低等。

发明内容：

本发明所要解决的技术问题在于克服上述已有技术的不足，提供一种常导高速磁悬浮车辆电源装置，包括发电装置和供电装置，使车辆在发电、供电两个层面均取得冗余，确保在一套电网(包括蓄电池)失效后，对车辆的运行安全和运行质量不存在不利影响。

本发明的技术解决方案如下：

一种常导高速磁悬浮车辆的电源装置，包括发电装置和供电装置，其特征在于所说的发电装置如下：

①每一直线发电绕组Gi由分别位于5个相邻悬浮磁极上的发电线圈正向串联而成，其中i＝1、2、3、4，以下i的取值相同，不再赘述；

②与每一直线发电绕组Gi对应的变流器Hi以发电绕组Gi的输出作为输入，通过斩波控制的方式，使输出电压保持稳定地输往相应的车载电网Ni；

③每套车载电网Ni设有相对应的蓄电池Bi；

④每节车设有4套车载电网N1、N2、N3、N4，该4套车载电网还设有二个互为冗余的实时高速并网电路；

⑤每一套车载电网Ni的8个变流器Hi通过输出二极管隔离后合并，与相应的蓄电池Bi构成浮充关系。

所述变流器Hi的正端集成有一正向二极管。

所述的供电装置如下：

①同一悬浮架对应的两个悬浮电磁铁和两个导向电磁铁的控制单元的电源取自不同的电网；

②每个涡流制动电磁铁分为4个控制单元，将涡流制动控制的8个单元分为4组，其电源分别取自上述4个电网Ni。

附图说明：

图1是本发明常导高速磁悬浮车辆电源装置的发电装置示意图。

图2是本发明常导高速磁悬浮车辆电源装置的供电装置示意图。

具体实施方式：

本发明常导高速磁悬浮车辆电源装置的实施例如图1和图2所示，图1是本发明的发电装置示意图，图中：Ni(i＝1，2，3，4)表示4套车载电网，Gi(i＝1，2，3，4)表示与4套车载电网相对应的直线发电绕组，Hi(i＝1，2，3，4)表示与各直线发电绕组相对应的变流器，Bi(i＝1，2，3，4)表示与4套车载电网相对应的蓄电池，ASNC-1和ASNC-2表示用于4套车载电网的实时高速并网电路。以下介绍该发电装置方案的工作机理。

每个Gi由分别位于5个相邻悬浮磁极上的发电线圈正向串联而成，它们输出电压的幅值和频率随着车辆运行速度的增加而升高，并含有丰富的谐波成份。与Gi对应的变流器Hi以发电绕组Gi的输出作为输入，通过斩波控制的方式，使输出电压保持稳定。每节车共有32个变流器Hi，按照图1所示的分配规律分为4组，每一组的8个变流器Hi通过输出二极管隔离后合并，然后与相应的蓄电池Bi构成浮充关系，8个Hi共同完成对蓄电池Bi的充放电控制。这样就形成了四个完整而独立的车载440V电网。

实时高速并网电路ASNC-1和ASNC-2互为冗余体系结构。在N1、N2、N3和N4工作正常的条件下，它们独立地向各自的负载供电。在某一个电网失效后，如果失效条件许可的话，ASNC-1或ASNC-2将把另三个电网合并，向失效的电网供电，这样确保全部的用电负载仍然可以正常工作。

图2是本发明设计的供电装置示意图。图中，一个方框表示一个基本的用电单元，虚线框表示该类单元的集合。图中考虑了车辆悬浮、导向、涡流制动三种基本单元的供电。方框中的数字表示该单元所使用的电网编号。以下介绍该供电装置的工作机理。

供电装置的结构与车辆悬浮、导向、涡流制动等功能设计存在紧密的依赖关系。为此，需要先介绍一下车辆的基本结构及车辆悬浮、导向、涡流制动功能的分布规律。每节车包含4个悬浮架，每个悬浮架左右两侧各包含一个悬浮电磁铁和一个导向电磁铁，在悬浮架和悬浮架之间的左右两侧各搭接一个悬浮电磁铁和一个导向电磁铁，其中，在2号悬浮架和3号悬浮架之间的左右两侧各搭接一个涡流制动电磁铁。每个悬浮电磁铁分为2个控制点，每个涡流制动电磁铁分为4个控制点，没有邻接导向电磁铁的导向电磁铁分为3个控制点，有邻接导向电磁铁的导向电磁铁分为2个控制点，总的用电单元如图2所示。

在此基础上，本发明供电装置的基本结构是：与同一个托架对应的两个悬浮单元或导向单元的电源取自不同的电网，涡流制动控制共8个单元分为4组，其电源分别取自4个电网。这样，车辆三大安全功能的电源将具有如下特点：①在某个电网失效时，如果失效条件许可，高速并网电路将把另三个电网合并，向失效的电网供电，这样确保全部的悬浮、导向、涡流制动功能有效。②在某个电网失效时，如果失效条件不许可，高速并网电路不能把另三个电网合并，但由上述供电基本原则可知，托架的悬浮功能和导向功能将由其中的一个点执行，因此，仍然有效。

本发明电源装置实施例是针对在车辆中建立四个独立电网而叙述的，也可建立2个、3个或5个独立电网通过安全并网电路和对同一用电单元的用电取自不同的独立电网的配置来实现安全供电的目的。

本发明电源装置将使磁悬浮列车的三大安全功能的电源得到全面优化，在某种情况下，某一电网失效，高速并网电路将把另三个电网合并，向失效的电网供电，这样可确保全部用电负载永远正常工作，大大提高了车辆的安全性。

本发明常导高速磁悬浮车辆电源装置，也可推广应用于常导中低速磁悬浮列车、高温超导磁悬浮列车、低温超导磁悬浮列车等磁悬浮车辆的车载电源装置。

Claims (3)

1、一种常导高速磁悬浮车辆电源装置，包括发电装置和供电装置，其特征在于所说的发电装置如下：

①每一直线发电绕组(Gi)由分别位于5个相邻悬浮磁极上的发电线圈正向串联而成，其中i＝1、2、3、4，以下相同；

②与每一直线发电绕组(Gi)对应的变流器(Hi)以发电绕组(Gi)的输出作为输入，通过斩波控制的方式，使输出电压保持稳定地输往相应的车载电网(Ni)；

③每套车载电网(Ni)设有相对应的蓄电池(Bi)；

④每节车设有4套车载电网N1、N2、N3、N4，该4套车载电网还设有二个互为冗余的实时高速并网电路(ASNC-1、ASNC-2)；

⑤每一套车载电网(Ni)的8个变流器(Hi)通过输出二极管隔离后合并，与相应的蓄电池(Bi)构成浮充关系。

2、根据权利要求1所述的常导高速磁悬浮车辆电源装置，其特征在于所述变流器(Hi)的正端集成有一正向二极管。

3、根据权利要求1或2所述的常导高速磁悬浮车辆电源装置，其特征在于所述的供电装置如下：

①同一悬浮架对应的两个悬浮电磁铁和两个导向电磁铁的控制单元的电源取自不同的电网；

②每个涡流制动电磁铁分为4个控制单元，将涡流制动控制的8个单元分为4组，其电源分别取自4个电网(Ni)。

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