CN211139036U - 一种高寒地区铁路作业车列综合作业系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种高寒地区铁路作业车列综合作业系统，包括电源单元，所述电源单元包括受电弓、电源控制装置，所述电源控制装置包括多重削峰网络及瞬态抑制单元、整流滤波削波网络、超大规模软开关PWM脉宽调制电路、SPWM逆变电路，单相AC850V经多重削峰网络及瞬态抑制单元滤除高频尖峰及多次谐波后，进入整流滤波削波网络，以将交流电源转换为直流电源，最后经过超大规模软开关PWM脉宽调制电路、SPWM逆变电路将直流电源逆变为三相AC380/220V交流电源。本实用新型将接触网下的27.5KV单相高压变换为稳定优质的三相四线制AC380V，取代了目前移动式野外作业车列所使用的通用柴油发电机组。

Description

一种高寒地区铁路作业车列综合作业系统

技术领域

本实用新型属于铁路作业车列作业装置的技术领域，具体涉及一种高寒地区铁路作业车列综合作业系统。

背景技术

工务移动式野外作业车列在野外作业状况下全部采用柴油发电机对空调、计算机、通讯设备、照明、施工机具等设备供电。随着铁路运输生产布局的调整，新线建设、既有线路维护的全面铺开，相应的施工作业也会随着新线的建成而陆续增加，为保障行车秩序及行车安全，工务作业人员到达施工点后会24小时连续作业。尤其针对高寒、高海拔地区的铁路作业，供电质量的好坏直接导致用电设备的安全使用，一旦电源质量不稳定而导致施工质量下降时，势必会影响整个站区的生产运输组织，因此对野外作业车列供电质量的提高对安全生产显得尤为重要。

现有为施工作业提供电源的主要是200-400KW的柴油发电机，然而，柴油发电机存在以下缺陷：

①电源供给的可靠性和电源的浪费：在严寒的冬天，柴油机的启动比较困难，在生产现场，往往在需要电源时得不到及时满足。为此常将柴油发电机保持在长期空载或低功率状态下运行，导致了电源浪费极大，运行成本提高。在生产现场，铁路作业车列除供给生活电源（空调、照明、通讯等）外，往往还供给铁路建设施工电源，因此柴油发电机的容量通常选择200-400KW，当非工作时间段发电机仅对铁路作业车列生活电源供电（30-80KW）。据调查，发电机容量的负荷率平均在30%-50%，尚有50%-70%发电电量白白浪费。

②安全性和人工运输成本：铁路作业车列在外出作业现场自带的储油罐，存在一定的安全风险；柴油发电机生产现场的转移运输、油料运输难度大、成本高。

③工作现场噪音大，维护操作困难：柴油机工作时的巨大噪音，严重影响到值班休息人员的休息、和噪音对操作维护人员的身心健康。

④污染大：柴油发电机发电工作时所产生的大量废气，对周围环境产生巨大的污染。

⑤维护困难、维护成本增加：柴油发电设备是柴油机和发电机的组合体，为保障安全运行在现场应配备柴油机和发电机的综合维修力量。

⑥发电综合运营成本高：根据有关报道，柴油发电机的综合运营成本是国家电网供电的3-4倍以上。

另一方面，在高寒、高海拔地区，氧气稀薄成了野外作业车列施工中最大的难题之一，需要通过供氧改善铁路工程建设及运营期人员工作生活环境条件，对于保证铁路建设运营质量和安全，具有重要支撑作用。然而，现有的PSA和液化空气制氧技术，在经济性上不能支撑空间环境弥散式供氧需求，其高成本导致现有弥散供氧项目真实补氧量极低，并无生理改善效果。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种高寒地区铁路作业车列综合作业系统，本实用新型可以将接触网下的单相高压变换为稳定优质的三相四线制交流电，取代了目前移动式野外作业车列所使用的通用柴油发电机组。

本实用新型主要通过以下技术方案实现：一种高寒地区铁路作业车列综合作业系统，包括电源单元，所述电源单元包括受电弓、电源控制装置，所述电源控制装置包括多重削峰网络及瞬态抑制单元、整流滤波削波网络、超大规模软开关PWM脉宽调制电路、SPWM逆变电路，单相交流电经多重削峰网络及瞬态抑制单元滤除高频尖峰及多次谐波后，进入整流滤波削波网络，以将交流电源转换为直流电源，最后经过超大规模软开关PWM脉宽调制电路、SPWM逆变电路将直流电源逆变为三相交流电源。

为了更好的实现本实用新型，进一步的，所述电源单元还包括隔离变压器装置，所述隔离变压器装置包括单相降压隔离变压器、高压避雷器、低压避雷器；所述受电弓由接触网取流后经单相降压隔离变压器后输出单相AC850V低压；所述单相降压隔离变压器的高压侧和低压馈电处分别设置有高压避雷器、低压避雷器。

为了更好的实现本实用新型，进一步的，还包括依次串联的升降弓电控阀、升弓按钮、降弓按钮、保护继电器常闭接触点、升弓继电器，所述升弓按钮设置有自锁电路；还包括升弓继电器公共端触点1K0、2K0；当按下升弓按钮时，电流通过保护继电器常闭触点送给升弓继电器，升弓继电器1K0触点闭合；当松开升弓按钮时，电路通过1K0触点实现闭锁；2K0触点跟随1K0触点同时动作，电源通过2K0接通升降弓电控阀，升降弓电控阀上电后打开空气开关，空气进入受电弓风缸，压缩风缸弹簧，风缸弹簧收紧，同时升弓弹簧张开，带动受电弓升起；当按下降弓按钮时，则升弓继电器失电，同时升降弓电控阀电源断开，空气开关闭合，受电弓风缸失压，风缸弹簧张开，压缩升弓弹簧，带动受电弓降落。

为了更好的实现本实用新型，进一步的，还包括远程控制单元，所述远程控制单元包括电源控制系统、控制执行机构，所述电源控制系统包括工控处理器、I/O模块、采集模块，所述执行机构包括升降弓电控阀、主断电空阀、输出启/停信号模块；所述工控处理器通过I/O模块分别连接有升降弓电控阀、主断电空阀、输出启/停信号模块，所述升降弓电控阀与受电弓连接，所述主断电空阀与主断路器连接，所述输出启/停信号模块与大功率电源连接。

为了更好的实现本实用新型，进一步的，还包括温度控制单元，所述温度控制单元包括电源模块过载用的温度保护装置，所述温度保护装置采用IGBT自身的NTC温度传感器与主控板温度接口连接。

为了更好的实现本实用新型，进一步的，还包括空气过滤装置，所述空气过滤装置与升弓的压缩空气源的入口串联。

为了更好的实现本实用新型，进一步的，还包括二层保护装置，所述二层保护装置包括设置在空压机空气输出管道上的保温层和加热装置，以防止未滤出的水蒸气结冰。

为了更好的实现本实用新型，进一步的，还包括制氧单元，所述电源单元为制氧单元进行供电；所述制氧单元包括氧气缓冲罐、第二消声器、氧气分析仪、氧气压缩机，所述氧气缓冲罐分别连接第二消声器、氧气压缩机，所述氧气缓冲罐与氧气压缩机之间设置有氧气分析仪。

为了更好的实现本实用新型，进一步的，所述制氧单元还包括空气过滤器、加压风机、真空泵、第一消声器以及并联安装的两个吸附塔；所述空气过滤器通过加压风机连接吸附塔；所述吸附塔的底部通过真空泵连接第一消声器。

本实用新型中供电技术流程：单相降压隔离变压器→电源多重削峰网络及瞬态抑制单元→电源整流滤波削波网络→超大规模高频软开关电源（运用DSP实时软件技术控制）→输出隔离变压器→输出配电→用电设备。

本实用新型在使用过程中，所述受电弓由接触网取流经单相高压降压单元后输出单相AC850V，然后经多重削峰网络及瞬态抑制单元滤除高频尖峰及多次谐波后，进入整流滤波削波网络，将交流电源转换为直流电源，最后经过超大规模软开关PWM脉宽调制电路、SPWM逆变电路将直流电源逆变为三相AC380/220V交流电源；所述超大规模软开关PWM脉宽调制电路及SPWM逆变电路相结合发挥模拟电路控制的快速性和DSP实时控制的稳定波形，清洁正玹波。

本实用新型在实践工作中，由于接触网电压波动高达为±20%-±45%，逆变器在工作换流过程中，若输入DC电压变化大，则容易在换流过程中换流失败而导致SPWM的IGBT炸裂，破坏了正常的工作状态。本实用新型通过增加了PWM脉宽调制的予稳压单元，作中间环节提高了整体的稳定性。

采用两个相位相反的而幅值相等的三角波与一正弦波相比较，得到两个二阶SPWM波，使两个二阶SPWM波相减，就可得到三阶SPWM波。三阶SPWM波的脉冲数比二阶SPWM波增加一倍，相当于将三角载波进行全波整流后再由正弦波进行调制的波形。单极性倍频调制方式的特点是输出的SPWM波的脉动频率是单极性的两倍，与单极性相比，其开关频率在“实效上”增加了一倍，但四个功率管均以较高开关频率工作，开关管损耗与双极性相同，因此得到了更理想的正弦输出电压波形。

本实用新型解决了当接触网电源处在电力机车冲击性大负载的工作状态下，接触网电压波动高达±35%左右，除电力机车自身可使用此电源外其他电力设备几乎完全不能在此电压下安全工作的问题。本实用新型解决了当三五次谐波分量高达15%以上接触网输出的电压波形严重崎变，产生严重的非线性失真的问题。本实用新型解决了解决电力机车在升降弓的过程中，会产生高达6-12倍的峰值针形干扰脉冲对电力设备的安全运行的问题。

本实用新型中PWM、SPWM驱动控制波形全部采用光导纤维传输，增加了电源控制电路的抗干扰性和电压的绝缘耐压水平。采用纳米晶逆变变压器，减少了变压器重量和能耗。

系统实时监测高压油浸变压器和低压配电系统温度，当温度超过45℃时，自动启动排风系统，保证设备减少温度上升梯度，使设备在正常温度范围内工作。

本实用新型在使用过程中，电源模块过载的温度保护采用IGBT自身的NTC温度传感器与主控板温度接口连接；在寒冷地区，升弓的压缩空气源的入口串连一个空气过滤装置以滤出空气中的水蒸气，防止升弓装置的空气动力源结冰而使升弓失效。为了进一步免除高寒地区空压机空气输出管道中少量未滤出的水蒸气结冰，在输出管道上设置保温层和加热装置，使水蒸气不结冰的二层保护装置。

整个电源系统由智能电源控制装置综合控制及保护，配备适应在高海拔，高原地区（海拔3500米以上），在-45℃到70℃极端气候下温控系统和防尘装置，最终输出高品质交流电源为铁路作业车列提供生产、生活用电。

本实用新型的有益效果：

（1）本实用新型将质量极为低劣的接触网电源净化后产生三相四线制的优质正弦波电源，从而安全可靠的应用在所有铁路电气设备上；本实用新型提前预留铁路作业车列专用电力连接器和外接AC380V/AC220V电源插座，方便接驳铁路作业车列电源和施工机具。

（2）本实用新型解决了当接触网电源处在电力机车冲击性大负载的工作状态下，接触网电压波动高达±35%左右，除电力机车自身可使用此电源外其他电力设备几乎完全不能在此电压下安全工作的问题。本实用新型解决了当三五次谐波分量高达15%以上接触网输出的电压波形严重崎变，产生严重的非线性失真的问题。本实用新型解决了解决电力机车在升降弓的过程中，会产生高达6-12倍的峰值针形干扰脉冲对电力设备的安全运行的问题。

（3）本实用新型输入电源为27.5KV单相交流电源，通用性强，无需另外配置常规DC600V电源。本实用新型具备完善保护及报警功能，具有过流、过压、短路等保护功能和非正常状态急停断电功能。

（4）本实用新型采用PWM和DSP控制的相结合的脉宽调制技术、多重滤波削峰处理技术，可有效去除接触网多次谐波，高频尖峰；在输入电源电压±45%波动时可输出干净稳定的正弦波电源，其输出电压精度≤±1.5%。

（5）在高海拔、高寒地区（海拔3500米以上，在-45℃极端气候下）如采用柴油发电机发电基本上是无法启动的，生产现场只能停电。本实用新型采用现代电力电子的变流技术，直接从高压单相27.5KV的铁路接触网引下电源。本实用新型具有过压、过流等保护，经电力电子变流技术处理后变成三相四线制AC380V电源供给整列铁路作业车列使用，解决了柴油发电机供电上述存在的诸多问题，从而成功取代了目前铁路作业车列所使用的通用柴油发电机组。本实用新型可以适应于海拔≥3500m，适应温度-40～+70℃。

（6）本实用新型从接触网取电，经过调压、滤波、稳压、过流和过压保护输出稳定可靠的电源，取代发电机组发电。本实用新型不仅提高了铁路作业车列的供电质量，而且对用电设备的安全性、作业人员的舒适性、节能减排、降低运营成本、维护工作量等多方面都起到了重大作用，其经济意义和环保意义是非常巨大的。

（7）采用DSP控制的脉宽调制技术、多重滤波削峰处理技术，可有效去除接触网多次谐波，高频尖峰；在输入电源电压±45%波动时可输出干净稳定的正弦波电源，其输出电压精度≤±1.5%。

（8）现有的电源不能满足高寒高海拔地区的制氧系统的稳定供电，本实用新型通过电源单元对制氧系统进行稳定供电，解决了这一难题。同时，制氧系统采用VPSA技术，降低了能耗，变压吸附制氧主要成本为电能消耗，节能60%~75%使制氧成本大大降低，提高了本实用新型的应用范围。

（9）本实用新型采用适于高海拔环境的真空变压吸附（VPSA）技术，比传统的变压吸附（PSA）技术节能60%~75%。吸附加压过程压力低，仅为传统PSA技术的八分之一，降低了吸附加压能耗；采用风机加压，无须启停时进行空压机卸压操作损失能量；风机加压相比空压机不会带入油分，无须油水分离体系，减少相关的管道过滤压力损失，管道阻力大大降低。

附图说明

图1为本实用新型的工作原理示意图；

图2为受电弓的控制电路原理图；

图3为单相高压降压单元的原理示意图；

图4为本实用新型的电路原理图；

图5为整流滤波削波网络的原理图；

图6为PWM模块主回路及控制回路结构图；

图7为PWM控制回路工作原理图；

图8为SPWM模块主回路及控制回路结构图及工作原理图；

图9为SPWM控制回路工作原理图；

图10为制氧单元的结构示意图；

图11为远程控制单元的原理框图。

其中：1-空气过滤器、2-加压风机、3-吸附塔、5-真空泵、6-第一消声器、7-氧气缓冲罐、8-氧气分析仪、9-第二消声器。

具体实施方式

实施例1：

一种高寒地区铁路作业车列综合作业系统，如图4所示，包括电源单元，所述电源单元包括受电弓、电源控制装置，如图1所示，所述电源控制装置包括多重削峰网络及瞬态抑制单元、整流滤波削波网络、超大规模软开关PWM脉宽调制电路、SPWM逆变电路，单相AC850V经多重削峰网络及瞬态抑制单元滤除高频尖峰及多次谐波后，进入整流滤波削波网络，以将交流电源转换为直流电源，最后经过超大规模软开关PWM脉宽调制电路、SPWM逆变电路将直流电源逆变为三相AC380/220V交流电源。

所述电源控制装置是整个电源单元的核心部分，运用电力电子技术、通过多级防雷保护、多重削波、削峰、抗干扰处理，将接触网电源的多次谐波、高频尖峰全部滤除，采样速度及动态响应速度成几何级数提升的DSP控制器，运用双重PWM脉宽调制、双闭环反馈电路实现快速动态响应，使整机保护特性及输出电压的稳压范围和精度大为提高。采用超大功率软开关技术结合DSP实时控制软件的SPWM正弦脉宽调制技术使接触网电源的高频尖峰、多次谐波、电压宽幅波动等问题得到解决。

所述超大规模软开关PWM脉宽调制电路及SPWM逆变电路相结合发挥模拟电路控制的快速性和DSP实时控制的稳定波形。

本实用新型将质量极为低劣的接触网电源净化后产生三相四线制的优质正弦波电源，从而安全可靠的应用在所有铁路电气设备上；本实用新型提前预留铁路作业车列专用电力连接器和外接AC380V/AC220V电源插座，方便接驳铁路作业车列电源和施工机具。

本实用新型将接触网下的27.5KV单相高压变换为稳定优质的三相四线制AC380V，取代了目前移动式野外作业车列所使用的通用柴油发电机组。本实用新型采用DSP控制的脉宽调制技术、多重滤波削峰处理技术，可有效去除接触网多次谐波，高频尖峰；在输入电源电压±45%波动时可输出干净稳定的正弦波电源，其输出电压精度≤±1.5%。

实施例2：

本实施例是在实施例1的基础上进行优化，所述多重削峰网络及瞬态抑制单元用于消除接触网峰值干扰电压及多次谐波。接触网电源具很高的可靠性，但其品质恶劣，峰值及谐波严重。多重削峰网络和瞬态抑制单元将接触网降压后的电源进行预处理，将高频尖峰滤除，避免逆变单元受到干扰。

如图5所示，所述整流滤波削波网络用于将交流变成直流并进一步采用滤波网络消除峰值干扰电压。整流滤波削波网络首先将交流电源整流成直流电源，再将不稳定直流电源通过PWM电路最终输出DC600V稳定的直流电源。

超大规模高频软开关电源主要包括PWM模块和SPWM模块两部分。第一部分PWM模块主回路及控制回路结构图及工作原理如图6、图7所示。

A、主回路工作原理：

采用单支IGBT模块做PWM脉宽调制主模块，比采用多支IGBT模块组成的PWM脉宽调制电路稳定性能更高。

B、控制回路工作原理技术流程图：

①采用技术---模拟电路控制

②控制原则：

a、根据输出电压的要求，人为给定可调的PWM模块DC输出电压550-650V。

b、为了求得PWM模块稳定的工作，其PWM的占空比宜选择在85%---90%之间。在特殊情况下，允许全导通工作。

c、场效应晶体管---IGBT，脉宽调制管（斩波管），开关频率选择在10KHz以下。

d、采用经典的自动控制调节理论---双闭环控制（电流内环电压外环控制），改善电源的动态品质。

③控制环节:

a、控制电源环节电源输入，经控制电源变换电路变换成5V、±15V、15V等多种稳压控制电源，提供给控制电路各个控制环节。

b、给定电压调节环节利用给定电位器，调节给定电压，经过运算放大，脉宽调制，IGBT推动电路，IGBT输出电路，使PWM输出电压值为550-650V。

c、PWM输出电压稳定环节采用模拟控制技术，用电流、电压霍尔传感器进行采样变换后，通过经典的自动控制调节理论---双闭环控制（电流内环电压外环控制），大大的提高了电源的动态品质，快速实现PWM电压输出的稳定性，在开关频率10KHz时，在一个周波0.02秒时间内，就有200个等高等边的矩形脉冲；在IGBT控制极上加上不同宽度的控制脉冲，就可以控制IGBT管不同的通、断时间，把直流电压切断成不同宽度的脉冲，实现斩波输出。用调节和改变脉冲的宽度---脉宽调制的方法就可以改变输出电压的大小。当外来电压增大时，控制脉冲快速变窄；当外来电压减小时，控制脉冲变宽，从而保证输出电压的稳定。

d、保护环节在PWM直流输出电压过压时，用霍尔电压传感器，输出的反馈电压经控制保护电路，快速发出保护脉冲，同时封锁脉冲调制电路和IGBT推动电路。在PWM直流输出电流过流时，采用电流霍尔传感器，输出的反馈电流首先输出电流截止信号控制运算放大电路，使电流控制在允许范围内。当发生截止电流环节失效时，采用过流信号，快速发出保护脉冲，同时封锁脉冲调制电路和IGBT推动电路，作为后备保护。

e、峰值保护环节用检测IGBT的管压降作为检测信号，当管压降过高时，直接采用IGBT推动极内设的保护电路，快速关闭IGBT的控制脉冲。

f、过温保护环节利用温度传感开关元件，检测IGBT模块与散热器接触最近端的边缘温度，达75°C时，关闭“给定电压”，停止PWM工作。

g、过流过压显示环节采用简单的LED电路显示故障情况。

第二部分50HZ SPWM模块主回路及控制回路结构图及工作原理如图8、图9所示。

A、主回路工作原理：

采用三相正弦波脉宽调制电路采用三相桥式电路，比单相多用一个桥臂（6支IGBT模块），采用DSP实时控制软件生成清洁三相正弦波电源，向交流50HZ电源负载供电。

B、控制回路工作原理技术流程图：

①采用技术---模拟电路和数字电路相结合

②控制原则：

a、占空比宜选择在75%左右。

b、场效应晶体管---IGBT，脉宽调制管（斩波管），开关频率选择在10KHz以下。

c、采用经典的自动控制调节理论---双闭环控制（电流内环电压外环控制），改善电源的动态品质。其反馈环节采用模拟电路采样,输入DSP单片微机用算法进行闭环控制。

③DSP实时控制软件产生SPWM单三相脉宽调制波的实现。

本实用新型的技术参数如表1所示，本实用新型的设计指标如下：

1）设备所处环境温度：-40℃～70℃

2）海拔高度：≥3500米

3）相对湿度：≤95%

4）供电：单相27.5KV±45%，50Hz

5）功率：300KVA

6）额定效率：≥90%

7）过载能力：1.25倍/10min

8）启动时间：≤2分钟

9）工作制：24小时连续工作

10）设备落弓尺寸：5898mm（长）x2430mm（宽）x5086mm（高）

设备升弓尺寸：5898mm（长）x2430mm（宽）x6500mm（高）

11) 设备净重：≤6000KG

本实用新型输入电源为27.5KV单相交流电源，通用性强，无需另外配置常规DC600V电源。本实用新型具备完善保护及报警功能，具有过流、过压、短路等保护功能和非正常状态急停断电功能。为了在高海拔、高寒地区（海拔3500米以上，在-45℃极端气候下）使设备仍能正常工作；特别是在上述低温情况下，如采用柴油发电机发电基本上是无法启动的，生产现场只能停电。本实用新型选用特型元器件、原材料，同时提高设计额定容量，按国家标准《GB/T 20626特殊环境条件高原电工电子产品》进行设计，确保能在“两高一低”的极端气候条件下能稳定工作。本实用新型采用PWM和DSP控制的相结合的脉宽调制技术、多重滤波削峰处理技术，可有效去除接触网多次谐波，高频尖峰；在输入电源电压±45%波动时可输出干净稳定的正弦波电源，其输出电压精度≤±1.5%。

表1技术参数

本实施例的其他部分与实施例1相同，故不再赘述。

实施例3：

本实施例是在实施例1或2的基础上进行优化，所述电源单元还包括隔离变压器装置，如图3所示，所述隔离变压器装置包括单相降压隔离变压器、高压避雷器、低压避雷器；所述受电弓由接触网取流后经单相降压隔离变压器后输出单相AC850V低压；所述单相降压隔离变压器的高压侧和低压馈电处分别设置有高压避雷器、低压避雷器。

本实用新型按相关技术规范单相降压隔离变压器高压侧按35KV电压等级涉及并按压防雷节能型设计，低压馈电部分采用电缆进线并按规程设置输入输出部分的低压避雷装置，以利于防雷。

本实施例的其他部分与实施例1或2相同，故不再赘述。

实施例4：

本实施例是在实施例3的基础上进行优化，如图2所示，还包括依次串联的升降弓电控阀、升弓按钮、降弓按钮、保护继电器常闭接触点、升弓继电器，所述升弓按钮设置有自锁电路；还包括升弓继电器公共端触点1K0、2K0以及升弓继电器常开端触点1K1、2K1。

当按下升弓按钮时，电流通过保护继电器常闭触点送给升弓继电器，升弓继电器1K0触点闭合；当松开升弓按钮时，电路通过1K0触点实现闭锁；2K0触点跟随1K0触点同时动作，电源通过2K0接通升降弓电控阀，升降弓电控阀上电后打开空气开关，空气进入受电弓风缸，压缩风缸弹簧，风缸弹簧收紧，同时升弓弹簧张开，带动受电弓升起；当按下降弓按钮时，则升弓继电器失电，同时升降弓电控阀电源断开，空气开关闭合，受电弓风缸失压，风缸弹簧张开，压缩升弓弹簧，带动受电弓降落。

还包括监测电路，在升弓状态下，当监测电路侦测到负载发生过载、短路以及受电弓失压状态时，则保护继电器动作，保护继电器常闭触点打开，升弓继电器失电，2K0常开触点断开，电控阀失电，受电弓风缸失压，风缸弹簧张升，压缩升弓弹簧，带动受电弓自动降落。

本实施例的其他部分与实施例3相同，故不再赘述。

实施例5：

本实施例是在实施例1-4任一个的基础上进行优化，还包括温度控制单元，所述温度控制单元包括电源模块过载用的温度保护装置，所述温度保护装置采用IGBT自身的NTC温度传感器与主控板温度接口连接。如图4所示，还包括空气过滤装置，所述空气过滤装置与升弓的压缩空气源的入口串联。还包括二层保护装置，所述二层保护装置包括设置在空压机空气输出管道上的保温层和加热装置，以防止未滤出的水蒸气结冰。

本实用新型在使用过程中，电源模块过载的温度保护采用IGBT自身的NTC温度传感器与主控板温度接口连接；在寒冷地区，升弓的压缩空气源的入口串连一个空气过滤装置以滤出空气中的水蒸气，防止升弓装置的空气动力源结冰而使升弓失效。为了进一步免除高寒地区空压机空气输出管道中少量未滤出的水蒸气结冰，在输出管道上设置保温层和电加热装置，使水蒸气不结冰的双重保护装置。

还包括低压配电装置、温控、防尘装置，所述低压配电装置由低压开关柜、输出断路器、输出电连接器等组成。配电装置的作用主要是进行电力分配，将经过输出隔离变压器的电压分配到各个用电单元。其是按设计的接线方案将有关低压一、二次设备组装起来，用于低压配电系统中生产、办公、生活配电之用。

所述温控系统由温度检测装置、进风口、排风扇、控制器等组成。系统实时监测高压油浸变压器和低压配电系统温度，当温度超过45℃时，自动启动排风系统，保证设备在正常温度范围内工作。所述防尘装置由进风口防尘过滤网、箱体密封垫等组成，具备防风沙功能。

本实施例的其他部分与实施例1-4任一个相同，故不再赘述。

实施例6：

本实施例是在实施例1-5任一个的基础上进行优化，如图11所示，还包括远程控制单元，所述远程控制单元包括电源控制系统、控制执行机构，所述电源控制系统包括工控处理器、I/O模块、采集模块，所述执行机构包括升降弓电控阀、主断电空阀、输出启/停信号模块；所述工控处理器通过I/O模块分别连接有升降弓电控阀、主断电空阀、输出启/停信号模块，所述升降弓电控阀与受电弓连接，所述主断电空阀与主断路器连接，所述输出启/停信号模块与大功率电源连接。

本实用新型在使用过程中，所述远动控制中心通过无线传输模块采集电源系统运行状态及运行数据，可根据实际情况向本地智能电源控制系统进行系统参数调整和操作，从而对智能电源系统进行实时测控。本实用新型采用1+1冗余设计以确保远程电操动作安全；无线传输模块采用以太局网，确保数据传输安全及时可靠，并能在铁路作业车列内执行电源系统的操作控制。

本实施例的其他部分与实施例1-5任一个相同，故不再赘述。

实施例7：

本实施例是在实施例1-6任一个的基础上进行优化，如图10所示，还包括制氧单元，所述电源单元为制氧单元进行供电；所述制氧单元包括氧气缓冲罐7、第二消声器9、氧气分析仪8、氧气压缩机，所述氧气缓冲罐7分别连接第二消声器9、氧气压缩机，所述氧气缓冲罐7与氧气压缩机之间设置有氧气分析仪8。

所述制氧单元还包括空气过滤器1、加压风机2、真空泵5、第一消声器6以及并联安装的两个吸附塔3；所述空气过滤器1通过加压风机2连接吸附塔3；所述吸附塔3的底部通过真空泵5连接第一消声器6。

本实用新型在使用过程中，原料空气经空气过滤器1过滤净化后进入加压风机2中；净化后的原料空气经加压风机2加压到0.04~0.06Mpa后，进入并联设置的两个吸附塔3中。空气经吸附塔3内制氧分子筛吸附分离氮气后，得到合格的产品氧气，并进入氧气缓冲罐7。吸附塔3完成吸附及产品氧气外排后，由真空泵5抽气解吸分子筛中的氮气，解吸的真空度为0.4~0.6Mpa，解吸气经第一消声器6排入大气；并联设置的两个吸附塔3交替进行吸附和解吸过程。氧气缓冲罐7中氧气经过氧气分析仪8送往氧气压缩机被加压到需要的压力供使用。将依据氧气分析仪8的测量结果对相应阀门进行逻辑控制，其中不合格的氧气经过第二消声器9被释放到大气中，以保证产品氧气合格品质。

本实用新型采用适于高海拔环境的真空变压吸附（VPSA）技术，比传统的变压吸附（PSA）技术节能60%~75%。现有的电源不能满足高寒高海拔地区的制氧系统的稳定供电，本实用新型通过电源单元对制氧系统进行稳定供电，解决了这一难题。同时，制氧系统采用VPSA技术，降低了能耗，变压吸附制氧主要成本为电能消耗，节能60%~75%使制氧成本大大降低，提高了本实用新型的应用范围。

本实施例的其他部分与实施例1-6任一个相同，故不再赘述。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型做任何形式上的限制，凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种高寒地区铁路作业车列综合作业系统，其特征在于，包括电源单元，所述电源单元包括受电弓、电源控制装置，所述电源控制装置包括多重削峰网络及瞬态抑制单元、整流滤波削波网络、超大规模软开关PWM脉宽调制电路、SPWM逆变电路，单相交流电经多重削峰网络及瞬态抑制单元滤除高频尖峰及多次谐波后，进入整流滤波削波网络，以将交流电源转换为直流电源，最后经过超大规模软开关PWM脉宽调制电路、SPWM逆变电路将直流电源逆变为三相交流电源。

2.根据权利要求1所述的一种高寒地区铁路作业车列综合作业系统，其特征在于，所述电源单元还包括隔离变压器装置，所述隔离变压器装置包括单相降压隔离变压器、高压避雷器、低压避雷器；所述受电弓由接触网取流后经单相降压隔离变压器后输出单相AC850V低压；所述单相降压隔离变压器的高压侧和低压馈电处分别设置有高压避雷器、低压避雷器。

3.根据权利要求1或2所述的一种高寒地区铁路作业车列综合作业系统，其特征在于，还包括依次串联的升降弓电控阀、升弓按钮、降弓按钮、保护继电器常闭接触点、升弓继电器，所述升弓按钮设置有自锁电路；还包括升弓继电器公共端触点1K0、2K0。

4.根据权利要求3所述的一种高寒地区铁路作业车列综合作业系统，其特征在于，还包括远程控制单元，所述远程控制单元包括电源控制系统、控制执行机构，所述电源控制系统包括工控处理器、I/O模块、采集模块，所述执行机构包括升降弓电控阀、主断电空阀、输出启/停信号模块；所述工控处理器通过I/O模块分别连接有升降弓电控阀、主断电空阀、输出启/停信号模块，所述升降弓电控阀与受电弓连接，所述主断电空阀与主断路器连接，所述输出启/停信号模块与电源连接。

5.根据权利要求1所述的一种高寒地区铁路作业车列综合作业系统，其特征在于，还包括温度控制单元，所述温度控制单元包括电源模块过载用的温度保护装置，所述温度保护装置采用IGBT自身的NTC温度传感器与主控板温度接口连接。

6.根据权利要求1或5所述的一种高寒地区铁路作业车列综合作业系统，其特征在于，还包括空气过滤装置，所述空气过滤装置与升弓的压缩空气源的入口串联。

7.根据权利要求1、2、4、5任一项所述的一种高寒地区铁路作业车列综合作业系统，其特征在于，还包括二层保护装置，所述二层保护装置包括设置在空压机空气输出管道上的保温层和加热装置，以防止未滤出的水蒸气结冰。

8.根据权利要求1所述的一种高寒地区铁路作业车列综合作业系统，其特征在于，还包括制氧单元，所述电源单元为制氧单元进行供电；所述制氧单元包括氧气缓冲罐（7）、第二消声器（9）、氧气分析仪（8）、氧气压缩机，所述氧气缓冲罐（7）分别连接第二消声器（9）、氧气压缩机，所述氧气缓冲罐（7）与氧气压缩机之间设置有氧气分析仪（8）。

9.根据权利要求8所述的一种高寒地区铁路作业车列综合作业系统，其特征在于，所述制氧单元还包括空气过滤器（1）、加压风机（2）、真空泵（5）、第一消声器（6）以及并联安装的两个吸附塔（3）；所述空气过滤器（1）通过加压风机（2）连接吸附塔（3）；所述吸附塔（3）的底部通过真空泵（5）连接第一消声器（6）。

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