CN207098682U - 一种预充回路保护装置及具有其的列车供电系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种预充回路保护装置及具有其的列车供电系统，预充回路包括依次串联的预充电阻和保护装置，所述保护装置为热保护器，其包括依次串联的PTC和PTC开关，其中所述PTC开关用于检测到预充电阻的温度超过PTC开关阈值时，断开所述预充回路。通过添加一个热保护器，防止在预充过程中出现短路或负载工作异常情况下，预充电阻烧毁引起预充回路故障，无需拆换预充电阻，降低了成本且加强高压安全。

Description

一种预充回路保护装置及具有其的列车供电系统

技术领域

本实用新型涉及一种预充回路保护装置及具有其的列车供电系统。

背景技术

目前，城市轨道交通采用电力牵引，从电力系统接受电能，通过变压、变相或变频后向整车负载提供所需的电能，为预防主回路开关闭合时由大压差产生的冲击电流使整车负载烧毁，故在每个负载中都会有储能电容，先通过预充回路给储能电容充电，充至一定电压时闭合主接触器。但是，现有的预充电阻都是通过散热将其能量释放，由于预充时间较长，一旦发生短路、负载异常工作等故障，电阻上的能量超过其可承受的范围时，预充电阻就会烧毁，进而需要拆换新电阻，耗费成本高。

实用新型内容

本实用新型为解决现有技术中预充电阻发热导致其烧毁，进而需要拆换新电阻的技术问题，提供一种预充回路保护装置，在预充过程中出现短路或负载工作异常情况下，能有效地保护预充回路，降低成本且加强高压安全。

本实用新型采用的技术方案是：一种预充回路保护装置，预充回路包括依次串联的预充电阻和保护装置，所述保护装置为热保护器，其包括依次串联的PTC和PTC开关，其中所述PTC开关用于检测到预充电阻的温度超过PTC开关阈值时，断开所述预充回路 。

根据本实用新型的实施例，还可以对本实用新型作作进一步优化，以下为优化后形成的技术方案。

优选地，所述预充回路还包括预充接触器，所述预充接触器一端电连接在供电轨正极侧，另一端与所述预充电阻串联。

优选地，所述PTC开关设有辅助回路，所述辅助回路包括依次串联的辅助触头和附属开关；进一步优选地，所述辅助回路包括依次串联的辅助触头、附属开关和感温电缆，其中所述感温电缆绕在PTC的表面。

优选地，所述辅助触头包括第一辅助触头和第二辅助触头，且所述第一辅助触头和第二辅助触头是由银合金制成的触头。

优选地，所述PTC是用半导体陶瓷材料制成的热敏电阻。

本实用新型进一步提供一种具有预充电保护功能的列车供电系统，包括：

主回路，包括主接触器，所述主回路用于给列车供电；

预充回路，其与主回路中主接触器并联，且其包括依次串联的预充电阻和保护装置，其中所述预充电阻电连接在所述主接触器的正极侧，所述保护装置电连接在所述主接触器的负极侧；

控制回路，其电连接至所述保护装置，且其包括控制器，所述控制回路用于根据所述保护装置发送的开断信号控制预充回路开断；

所述列车供电系统具有上述任意一项所述的预充回路保护装置。

优选地，所述的主回路还包括电容和负载，所述电容和所述负载并联。

由于本实用新型采用了以上的技术方案，其产生的效果是明显的：

添加了热保护器，使预充电阻不易烧毁，由此不会产生碎屑物质到箱体内，易于维护保养，且可根据需求来选择PTC和PTC开关，因而兼容性强，可用在任意预充回路里，方便用户使用。

附图说明

图1是本实用新型一个实施例提供的具有预充电保护功能的列车供电系统电路示意图。

图2是本实用新型另一个实施例提供的具有预充电保护功能的列车供电系统电路示意图。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

下面参考图1具体描述本实用新型一个实施例提供的预充回路保护装置，预充回路包括依次串联的预充电阻2和保护装置，所述保护装置为热保护器3，其包括依次串联的PTC4和PTC开关5，其中所述PTC4在预充过程中阻值增大，能有效降低预充回路的电流，进而起到减小预充电阻发热量的作用，所述PTC开关5用于检测到预充电阻2的温度超过PTC开关阈值时，断开所述预充回路；在预充回路中添加热保护器，解决了现有技术中预充电阻发热导致其烧毁，进而需要拆换新电阻的技术问题，降低了成本且加强高压安全，所述PTC是指正温度系数热敏电阻。

优选地，所述预充回路还包括预充接触器1，所述预充接触器1一端电连接在供电轨正极侧，另一端与所述预充电阻2串联，通过闭合预充接触器1，使预充回路通电，实现预充功能。

优选地，所述PTC4可以用半导体陶瓷材料制成，在居里温度以上几十度的温度范围内，其电阻率增大4-10个数量级，产生PTC效应；优选地，PTC4可以选用高分子PTC，其具有尺寸小、阻值低、反应快的优点；所述PTC效应指的是随着预充时间的增长，PTC4温度升高，超过一定的温度时，PTC4的阻值会随着温度的升高呈阶跃性增高，因而考虑到PTC4阻值增大会影响预充时间，导致预充失败，故需要对PTC4进行选型，保证预充成功，举例来说，预充时间为30s，预充时间的公式为：T=3（R1+R2）C，其中R1为预充电阻阻值，R2为PTC阻值，C为电容容值，按照回路电阻进行匹配，保证预充时间不超过30s，即可实现预充时间内PTC4的电阻值不会影响预充时间。

优选地，所述PTC开关5选择为PTC热脱扣器，其具有结构简单、成本低、故障少、动作可靠的优点，且所述PTC开关5的阈值需要与预充电阻2匹配，具体地，PTC开关先通过公式E=1/2CU²计算出预充电阻的单次脉冲能量值，由于预充电阻2在两端能量达到单次脉冲能量值时会烧毁，故PTC开关5的阈值要小于预充电阻单次脉冲能量值对应的温度值，由此PTC开关5会在预充电阻2烧毁之前断开，即可实现保护预充电阻的功能，另外，以PTC开关5的断开来代替预充电阻的烧毁，箱体内不会散落由于预充电阻的烧毁而产生的碎屑物质，易于维护保养。

优选地，所所述PTC开关5设有辅助回路，所述辅助回路包括依次串联的辅助触头6和附属开关，所述辅助触头包括第一辅助触头和第二辅助触头，且所述第一辅助触头和第二辅助触头是用银合金制成的触头，其具有电阻率低、导电性能好、不起电弧、耐高温、耐磨损和抗氧化的优点。

下面参考图2具体描述本实用新型另一个实施例提供的预充回路保护装置，预充回路包括依次串联的预充电阻2和保护装置，所述保护装置为热保护器3，其包括依次串联的PTC4和PTC开关5，其中，所述PTC开关5的辅助回路中串联一感温电缆10，所述感温电缆10绕在所述PTC4表面上，其余下器件的连接方式、选型等与上述实施例完全一致。一般地，感温电缆10内部是两根弹性钢丝，每根钢丝外面都包有一层感温且绝缘的材料，正常监视状态下，两根钢丝都处于绝缘状态，当预充电阻2的温度上升到预定动作温度的时候，温度敏感材料将破裂，两根钢丝会产生短路，输入模块检查到短路信号后立即产生报警，并将此信号传输给整车，在此期间内不允许进行预充，直到排查完故障；此外，当预充电阻的温度达到PTC开关5的阈值时，PTC开关5将会断开，此断开信号会反馈给整车，在此期间内也不允许进行预充，直到排查完故障。由此相当于一个辅助回路中有两个开关，避免了其中一个开关故障时，保护装置失灵，使对预充回路的保护更加可靠。

根据本实用新型实施例提供的一种具有预充电保护功能的列车供电系统，包括：

主回路，包括主接触器7，所述主回路用于给列车供电；

预充回路，其与主回路中主接触器7并联，且其包括依次串联的预充电阻2和保护装置，其中所述预充电阻2电连接在所述主接触器的正极侧，所述保护装置电连接在所述主接触器的负极侧；

控制回路，其电连接至所述保护装置，且其包括控制器11，所述控制回路用于根据所述保护装置发送的开断信号控制预充回路开断；

所述列车供电系统具有上述任意一项所述的预充回路保护装置，所述预充回路保护装置的工作机制为当预充回路正常工作时，辅助触头闭合，当预充回路中预充电阻2的温度值达到PTC开关5的阈值时，PTC开关5就会断开进而引起辅助触头6断开，所述辅助触头6向控制器11传递用于控制预充接触器1断开的信号，控制预充接触器1断开，同时控制器11还将接收到的断开信号反馈给整车，工作人员发现整车表盘上故障灯亮时，对整车进行故障排除，故障清除后，PTC开关5冷却复位，确认PTC开关5辅助回路中辅助触头状态，若复位，即可进行预充，由此达到保护预充回路的目的，所述负载指轨道交通领域应用的逆变器、辅助电源、空调、电池包和车载充电器等。

下面详细地描述本实用新型实施例提供的预充电阻保护装置对应的预充策略：

1、预充前检验PTC开关的辅助触头6是否吸合，若断开，则需对整车进行故障排查直至其吸合，若吸合，则需确认车速，当车速超过其阈值时，不能进行预充且向整车反馈预充失败，当车速小于其阈值时，确认主回路电压，若主回路供电侧电压不在其工作范围内，则不能进行预充且向整车反馈预充失败，若主回路供电侧电压在其工作范围内，则吸合预充接触器1执行预充操作；

2、预充过程中检验PTC开关的辅助触头是否吸合，若断开，则需断开预充接触器1，对整车进行故障排查，故障清除后辅助触头吸合，闭合预充接触器1，若吸合，继续对储能电容进行预充电直至储能电容电压接近供电侧母线电压；

3、预充时间结束后，先闭合主接触器7，然后断开预充接触器1，预充成功。

现有城市轨道交通采用电力牵引，为预防主回路开关闭合时由大压差产生的冲击电流使开关烧结，故先通过预充回路进行预充电，预充电阻通过散热将能量释放，一旦发生短路、负载异常工作等故障，由于预充电阻本身发热的特性，且在城市轨道交通领域中，由于预充时间较长，预充电阻的体积和重量受限，无法做到不被烧毁；本实用新型实施例提供的预充回路保护装置，在预充回路中添加了热保护器，能够避免因预充电阻烧毁而影响预充回路工作，箱体内不会散落由预充电阻烧毁而产生的碎屑物质，易于维护保养。

在本实用新型的描述中，需要理解的是， 术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“另一个实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (8)

1.一种预充回路保护装置，其特征在于，预充回路包括依次串联的预充电阻和保护装置，所述保护装置为热保护器，其包括依次串联的PTC和PTC开关，其中所述PTC开关用于检测到预充电阻的温度超过PTC开关阈值时，断开所述预充回路 。

2.如权利要求1所述的预充回路保护装置，其特征在于，所述预充回路还包括预充接触器，所述预充接触器一端电连接在供电轨正极侧，另一端与所述预充电阻串联。

3.如权利要求1所述的预充回路保护装置，其特征在于，所述PTC开关设有辅助回路，所述辅助回路包括依次串联的辅助触头和附属开关。

4.如权利要求1所述的预充回路保护装置，其特征在于，所述PTC开关设有辅助回路，所述辅助回路包括依次串联的辅助触头、附属开关和感温电缆，其中所述感温电缆绕在PTC的表面。

5.如权利要求3或4所述的预充回路保护装置，其特征在于，所述辅助触头包括第一辅助触头和第二辅助触头，且所述第一辅助触头和第二辅助触头是由银合金制成的触头。

6.如权利要求1所述的预充回路保护装置，其特征在于，所述PTC是用半导体陶瓷材料制成的热敏电阻。

7.一种具有预充电保护功能的列车供电系统，包括：

主回路，包括主接触器，所述主回路用于给列车供电；

预充回路，其与主回路中主接触器并联，且其包括依次串联的预充电阻和保护装置，其中所述预充电阻电连接在所述主接触器的正极侧，所述保护装置电连接在所述主接触器的负极侧；

控制回路，其电连接至所述保护装置，且其包括控制器，所述控制回路用于根据所述保护装置发送的开断信号控制预充回路开断；

其特征在于，所述列车供电系统具有权利要求1-6任意一项所述的预充回路保护装置。

8.如权利要求7所述的具有预充电保护功能的列车供电系统，其特征在于，所述的主回路还包括电容和负载，所述电容和所述负载并联。