WO2014086069A1 - 基于列车辅助电气系统的转换模块及列车辅助电气系统 - Google Patents

基于列车辅助电气系统的转换模块及列车辅助电气系统 Download PDF

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WO2014086069A1
WO2014086069A1 PCT/CN2012/087616 CN2012087616W WO2014086069A1 WO 2014086069 A1 WO2014086069 A1 WO 2014086069A1 CN 2012087616 W CN2012087616 W CN 2012087616W WO 2014086069 A1 WO2014086069 A1 WO 2014086069A1
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signal
output
unit
electrical system
conversion
Prior art date
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PCT/CN2012/087616
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English (en)
French (fr)
Inventor
陈宏�
尹梅
牛勇
屈志强
Original Assignee
永济新时速电机电器有限责任公司
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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/02—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal
    • H02M7/04—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/06—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes without control electrode or semiconductor devices without control electrode

Definitions

  • the present invention relates to a train assistance system, and more particularly to a conversion module based on a train auxiliary electrical system and a train auxiliary electrical system.
  • the train auxiliary electrical system is mainly composed of auxiliary power supply, charger, auxiliary load and corresponding control circuit.
  • the control circuit includes various command signals, voltage and current protection signals, state feedback signals, etc. These signals are electrical signals or optical signals. When the signal formats are inconsistent, the signals need to be converted into the same format for transmission. Otherwise, There is no communication between the parts.
  • the command issued by the Auxiliary Control Unit (ACU) is an electrical signal
  • the signal received by the drive module is an optical signal.
  • ACU Auxiliary Control Unit
  • the DC power supply is generally provided by the train auxiliary electrical system as the working power source of the signal conversion module and the driving module.
  • the present invention provides a conversion module based on a train-assisted electrical system and a train-assisted electrical system for solving the problem of unstable electrical signals transmitted in leads of an externally supplied DC power supply existing in the prior art.
  • the present invention provides a conversion module based on a train auxiliary electrical system, the conversion module being disposed in the train auxiliary electrical system, the conversion module comprising: an input unit, an AC to DC conversion unit, and an output unit, among them:
  • the input unit is configured to input an alternating current signal provided by an auxiliary power source in the train auxiliary electrical system;
  • the AC to DC conversion unit is configured to convert the AC signal input by the input unit into a first DC signal, and input the first DC signal to the output unit it;
  • the output unit is configured to output the first direct current signal to at least one function module in the train auxiliary electrical system to provide working power for the at least one functional module.
  • the present invention provides a train assisting electrical system comprising a conversion module based on a train-assisted electrical system as described above, further comprising at least one functional module;
  • the function module is configured to receive a first direct current signal output by the conversion module and serve as a working power source.
  • the conversion module and the train auxiliary electrical system based on the train auxiliary electric system provided by the invention convert the alternating current signal provided by the auxiliary power supply of the train auxiliary electric system into a direct current signal, and output to the function module as its working power source, thereby reducing the lead wire Transmission of electrical signal interference improves the stability of the electrical signal.
  • FIG. 1 is a schematic structural view of an embodiment of a conversion module based on a train auxiliary electrical system provided by the present invention
  • FIG. 2 is a schematic structural view of still another embodiment of a conversion module based on a train auxiliary electric system according to the present invention
  • FIG. 3 is a circuit diagram of an implementation method of a train-assisted electrical system-based conversion module of the embodiment shown in FIG. 2;
  • FIG. 4 is a schematic structural view of still another embodiment of a conversion module based on a train auxiliary electric system according to the present invention.
  • FIG. 5 is a circuit diagram of an implementation method of a first DC-to-DC conversion unit in the embodiment shown in FIG. 4;
  • FIG. 6 is a schematic structural view of still another embodiment of a conversion module based on a train auxiliary electric system according to the present invention.
  • FIG. 8 is a schematic structural view of still another embodiment of a conversion module based on a train auxiliary electric system according to the present invention.
  • FIG. 9 is a circuit diagram of an implementation method of a photoelectric conversion unit in the embodiment shown in FIG. 8;
  • FIG. 10 is a schematic structural view showing still another embodiment of a conversion module based on a train auxiliary electric system according to the present invention;
  • FIG. 11 is a circuit diagram showing an implementation method of the electro-optical conversion unit in the embodiment shown in FIG. detailed description
  • FIG. 1 is a schematic structural view of an embodiment of a conversion module based on a train auxiliary electric system provided by the present invention.
  • the conversion module is disposed in the train auxiliary electrical system.
  • the conversion module may include: an input unit 1 1 , an AC to DC conversion unit 12 , and an output unit 13 , where:
  • the input unit 1 1 is configured to input an alternating current signal provided by an auxiliary power source in the train auxiliary electrical system;
  • the AC to DC conversion unit 12 is configured to convert the AC signal input by the input unit 11 into a first DC signal, and input the first DC signal to the output unit 13;
  • the output unit 13 is configured to output the first DC signal output by the AC to DC conversion unit 12 to at least one function module in the train auxiliary electrical system to provide working power for the at least one function module.
  • the train auxiliary electrical system is mainly composed of an auxiliary power source, a charger, an auxiliary load, and a corresponding control circuit, wherein the auxiliary power supply of the system itself can provide a high frequency alternating current signal, and some functional modules in the system (for example, a drive module, The signal conversion module and the like need a direct current signal as a working power source to operate normally. Therefore, the conversion module based on the train auxiliary electric system provided by the present invention can convert the high frequency alternating current signal provided by the auxiliary power source of the train auxiliary electric system into the above.
  • the DC signal required by the function module ensures that the above function modules work normally.
  • the AC to DC conversion unit 12 can input the input telecommunications unit 11 No., the alternating current signal is usually 24V alternating current, converted into a 24V, 15V or 5V direct current signal, and the output unit 13 can output the direct current signal to at least one functional module in the train auxiliary electrical system, the functional module can be train assisted Any one of the electrical systems uses a DC signal as a functional module for the operating power supply, such as: a signal conversion module, a drive module, and the like.
  • the conversion module based on the train auxiliary electric system provided by the embodiment converts the alternating current signal provided by the auxiliary power source of the train auxiliary electric system input by the input unit 11 into a direct current electric signal through the alternating current to direct current conversion unit 12, and passes through the output unit. 13
  • the DC signal is output to the function module as its working power source, which reduces the interference of the electrical signal transmitted by the lead wire and improves the stability of the electrical signal.
  • FIG. 2 is a schematic structural view of still another embodiment of a conversion module based on a train auxiliary electric system provided by the present invention.
  • this embodiment provides a feasible structure of the AC-to-DC conversion unit 12 based on the embodiment shown in FIG. 1, and may include: a rectifier circuit 21, a first transient voltage suppressor 22, and a a filter circuit 23, wherein:
  • the rectifier circuit 21 is configured to perform AC to DC conversion on the AC signal input by the input unit 11;
  • a first transient voltage suppressor 22 for maintaining a voltage of an electrical signal output by the rectifier circuit 21 within a set range
  • the first filter circuit 23 is configured to filter the electrical signal output by the first transient voltage suppressor 22 to obtain a first direct current signal.
  • FIG. 3 is a circuit diagram of an implementation method of a train-assisted electrical system-based conversion module of the embodiment shown in FIG. 2.
  • the auxiliary power supply of the train auxiliary electrical system itself provides a 24V high frequency (35kHz) AC signal that is rectified by a rectifier circuit 21 consisting of four rectifier diodes D1, D2, D3 and D4 to obtain a 24V DC signal.
  • a 26V bidirectional first transient voltage suppressor D8 is connected in parallel with the output end of the rectifier circuit 21 to ensure that the output DC voltage is maintained at about 24V, in order to prevent ⁇ 24V (35kHz) provided by the auxiliary power supply of the train auxiliary electrical system itself.
  • the first filter circuit 23 composed of the choke coil L1 performs filtering processing to ensure that the 24V DC signal of the output provided to the function module (for example, the drive module) is stable and low-ripple, and ensures that the function module works safely and reliably.
  • the function module for example, the drive module
  • a voltage dividing resistor R12 and an LED diode 1 can be connected in series at the output end of the 24V DC signal, and the LED1 lamp is bright 24V DC signal is normal. Otherwise it is not normal.
  • the conversion module based on the train auxiliary electric system provided by the embodiment converts the alternating current signal provided by the auxiliary power source of the train auxiliary electric system input by the input unit 11 into a direct current electric signal through the rectifying circuit 21 in the alternating current to direct current converting unit 12. Then, through the first transient voltage suppressor 22 in the AC to DC conversion unit 12 and the filtering process of the first filter circuit 23, a stable low ripple DC signal is obtained, and the DC signal is output to the output unit 13 through the output unit 13 As a working power source, the function module reduces the interference of the electrical signals transmitted by the leads and improves the stability of the electrical signals.
  • FIG. 4 is a schematic structural view of still another embodiment of a conversion module based on a train auxiliary electric system according to the present invention. As shown in FIG. 4, the embodiment is based on the embodiment shown in FIG. 1 or FIG. 2.
  • the train-assisted electrical system-based conversion module of the embodiment shown in FIG. 1 or FIG. 2 may further include: a first-to-DC to DC conversion unit. 41;
  • the first DC-to-DC conversion unit 41 is configured to perform a step-down process on the first DC signal outputted by the AC-to-DC conversion unit 12 to obtain a second DC signal, and input the second DC signal to the output unit 13;
  • the output unit 13 is further configured to output the second direct current signal output by the first direct current to direct current converting unit 41 to at least one functional module in the train auxiliary electrical system to provide working power for at least one functional module.
  • the first DC-to-DC conversion unit 41 may include: an isolated power module 42, a second filter circuit 43, and a second transient voltage suppressor 44, where:
  • the isolated power module 42 is configured to isolate and step down the first DC signal output from the AC to DC conversion unit 12;
  • the second filter circuit 43 is configured to filter the electrical signal output by the isolated power module 42;
  • the second transient voltage suppressor 44 is configured to maintain a voltage of the electrical signal output by the second filter circuit 43 within a set range to obtain a second direct current signal.
  • a fast recovery diode 45 is connected in series between the positive pole of the first direct current signal outputted by the alternating current to direct current converting unit 12 and the input end of the isolated power supply module 42 to prevent the first direct current The positive and negative poles of the electrical signal are reversed.
  • FIG. 5 is a circuit diagram showing an implementation method of the first DC-to-DC conversion unit in the embodiment shown in FIG.
  • a fast recovery diode D5 is connected in series between the positive pole of the 24V DC signal and the input terminal of the isolated power module U5 to prevent the positive and negative poles of the 24V DC signal from being reversed, and the isolated power module U5 is burned out;
  • a low-inductance coupling capacitor C14 can also be connected in parallel to filter high-frequency ripple, and a 26V bidirectional transient voltage suppressor D10 is connected in parallel, so that the input voltage of the isolated power module U5 is limited to about 24V, and the isolated power supply module is protected.
  • the isolated power module U5 is used to isolate and step down the 24V DC signal to obtain an isolated 15V DC signal. Then, an electrolytic capacitor C6 and a low-inductive coupling capacitor C15 are connected in parallel at the output of the isolated power module U5 to form a second filter.
  • the circuit 43 is used for filtering, and a 16V bidirectional second transient voltage suppressor D11 is connected in parallel with the output end of the second filter circuit 43 to ensure that the DC voltage supplied to the function module (for example, the signal conversion module) is maintained at about 15V. .
  • a voltage divider resistor R14 and an LED diode 2 can be connected in series with the output of the 15V DC signal.
  • the LED2 light indicates that the 15V DC signal is normal, otherwise it is not normal.
  • the conversion module based on the train auxiliary electric system provided by the embodiment converts the alternating current signal provided by the auxiliary power source of the train auxiliary electric system input by the input unit 11 into a direct current electric signal through the alternating current to direct current conversion unit 12, and then passes the first
  • the DC-to-DC conversion unit 41 steps down the DC signal to another DC signal, and outputs two DC signals to the function module as output power through the output unit 13, thereby reducing the interference of the lead transmission electrical signal and improving the electrical signal. stability.
  • Fig. 6 is a schematic structural view showing still another embodiment of a conversion module based on a train auxiliary electric system according to the present invention. As shown in FIG. 6, the embodiment is based on the embodiment shown in FIG. 4.
  • the train-assisted electrical system-based conversion module of the embodiment shown in FIG. 4 may further include: a second DC-to-DC conversion unit 61;
  • the second DC-to-DC conversion unit 61 is configured to perform a step-down process on the second DC signal outputted by the first DC-to-DC conversion unit 41 to obtain a third DC signal, and input the third DC signal to the output unit 13;
  • the output unit 13 is further configured to output the third DC signal output by the second DC-to-DC conversion unit 61 to at least one function module in the train auxiliary electrical system, to One less function module provides working power.
  • the second DC-to-DC conversion unit 61 may include: a three-terminal regulator 62 connected to the anode of the second DC signal output by the first DC-to-DC conversion unit 41, and the first DC-to-DC conversion unit 41, respectively.
  • the negative pole of the output second direct current signal and the at least one first resistor 63 connected to the adjustment end of the three-terminal regulator 62 are respectively connected to the output end of the three-terminal regulator 62 and the adjustment end of the three-terminal regulator 62.
  • At least one second resistor 64 At least one second resistor 64.
  • the three-terminal regulator 62 is configured to change the voltage of the third direct current signal output by the three-terminal regulator 62 by the resistance change of the at least one first resistor 63 and the at least one second resistor 64.
  • Fig. 7 is a circuit diagram showing an implementation method of the second DC-to-DC conversion unit in the embodiment shown in Fig. 6.
  • the positive terminal of the 15V DC signal and the input terminal of the three-terminal regulator U1 are connected through a current limiting resistor R1.
  • An electrolytic capacitor C7 can also be connected in parallel between the input terminal and the regulating terminal of the three-terminal regulator U1.
  • An inductive coupling capacitor C 16 is used to form a filter circuit for filtering; the negative pole of the 15 V DC signal is connected in series with two first resistors R3 and R4 and connected to the adjustment terminal of the three-terminal regulator U1, and the output of the three-terminal regulator U1 is A second resistor R2 is connected in parallel between the adjustment terminals.
  • the output voltage of the three-terminal regulator U1 can be changed, and an appropriate resistance value is selected to enable the three-terminal regulator U1 to output a 5V DC signal.
  • an electrolytic capacitor C8 can be connected in parallel to ensure stable output of high-quality 5 V DC signal, which is provided to the function module (such as signal conversion module) as the working power supply.
  • a voltage divider resistor R13 and an LED LED3 can be connected in series with the output of the 5V DC signal. The LED3 light indicates that the 5V DC signal is normal, otherwise it is abnormal.
  • the conversion module based on the train auxiliary electric system provided by the embodiment converts the alternating current signal provided by the auxiliary power source of the train auxiliary electric system input by the input unit 11 into a direct current electric signal through the alternating current to direct current conversion unit 12, and then passes the first
  • the DC-to-DC conversion unit 41 steps down the DC signal to another DC signal, and the DC-DC signal from the DC-DC conversion unit 61 is again stepped down to another DC signal, and the multi-channel is output through the output unit 13.
  • the DC signal is output to the function module as its working power source, which reduces the interference of the electrical signal transmitted by the lead wire and improves the stability of the electrical signal.
  • FIG. 8 is a schematic structural diagram of still another embodiment of a conversion module based on a train auxiliary electrical system according to the present invention. As shown in FIG. 8, the embodiment is based on the embodiment shown in FIG. 6, FIG.
  • the train-assisted electrical system-based conversion module of the embodiment may further include: a photoelectric conversion unit 81 that converts the optical signal into an electrical signal;
  • the photoelectric conversion unit 81 receives the optical signal through the optical receiver 82, and outputs the electrical signal through the electrical output unit 83;
  • the photoelectric conversion unit 81 is configured to receive the second direct current signal and the third direct current signal output by the output unit 13 and serve as an operating power source.
  • Fig. 9 is a circuit diagram showing an implementation method of the photoelectric conversion unit in the embodiment shown in Fig. 8.
  • the photoelectric conversion unit 81 may be composed of an optical receiver U3, resistors R9, R10 and R1 1 , a diode D6, low inductance coupling capacitors C18, C19 and C20, integrated circuits U4A and U4B, and an output terminal 1. 2, 3 and 4 composition.
  • Resistor R9 is a pull-up resistor, RE15V, RE5V and RE0V are the positive pole of 15 V DC signal, the anode of 5 V DC signal and the input port of the cathode of two DC signals, respectively.
  • Resistors R10 and Rl 1 are current limiting resistors.
  • the optical receiver U3 receives the optical signal input by the function module (for example, the state feedback signal input by the driving module), and generates an electrical signal with an opposite waveform between the output terminals 1 and 2 through a series of circuits, thereby realizing the optical signal to the electrical signal. Conversion.
  • the electrical signal can be input to a function module (eg Auxiliary Control Unit ACU) for signal transmission between functional modules of different signal formats (optical or electrical).
  • a function module eg Auxiliary Control Unit ACU
  • four terminals 1, 2, 3 and 4 can be set at the output of the photoelectric conversion unit, and four terminals 1 can be set according to actual needs. The connection between 2, 3 and 4 to achieve different levels.
  • the conversion module based on the train auxiliary electric system provided by the embodiment converts the alternating current signal provided by the auxiliary power source of the train auxiliary electric system input by the input unit 11 into a direct current electric signal through the alternating current to direct current conversion unit 12, and then passes the first
  • the DC-to-DC conversion unit 41 steps down the DC signal to another DC signal, and the DC-DC conversion unit 61 again steps down the step-down DC signal to another DC signal, and multi-channels through the output unit 13.
  • the DC signal is output to the photoelectric conversion unit 81 as its working power source, which reduces the interference of the electrical signal transmitted by the lead and improves the stability of the electrical signal.
  • FIG. 10 is a schematic structural diagram of still another embodiment of a conversion module based on a train auxiliary electrical system according to the present invention. As shown in FIG. 10, the embodiment is based on the above embodiments, and the conversion module based on the train auxiliary electrical system of the above embodiments may further include: converting the electrical signal into light Electro-optical conversion unit 91 of the signal;
  • the electro-optical conversion unit 91 inputs an electric signal through the electric input unit 92, and outputs an optical signal through the optical transmitter 93.
  • FIG. 11 is a circuit diagram showing an implementation method of the electro-optical conversion unit in the embodiment shown in FIG.
  • the electro-optical conversion unit 91 can be composed of resistors R5, R6, R7 and R8, a low inductance coupling capacitor C17, Zener diodes D12 and D13, a diode D7, and an optical transmitter U2.
  • the resistors R5 and R8 are protection resistors to prevent the circuit from short-circuiting to affect the devices in the circuit.
  • the resistors R6 and R7 are current-limiting resistors to prevent excessive current in the circuit.
  • the low-inductance coupling capacitor C17 is used for filtering.
  • Zener diode D12 And D13 is used for voltage regulation, and diode D7 guarantees a single-conduction of the input differential electrical signal.
  • the electrical signal input by the function module causes the output optical transmitter U2 to output an optical signal through a series of circuits to realize the conversion of the electrical signal to the optical signal.
  • the optical signal can be input to a function module (such as a drive module) as a working power source to realize signal transmission between functional modules of different signal formats (optical signals or electrical signals).
  • the conversion module based on the train auxiliary electric system provided by the embodiment converts the alternating current signal provided by the auxiliary power source of the train auxiliary electric system input by the input unit 11 into the direct current electric signal through the alternating current to direct current conversion unit 12, and passes through the output unit. 13
  • the DC signal is output to the function module as its working power source, which reduces the interference of the electrical signal transmitted by the lead and improves the stability of the electrical signal.
  • the optical receiver 82 in the embodiment shown in FIG. 8 and the optical transmitter 93 in the embodiment shown in FIG. 10 can employ a novel optical receiver and optical transmitter, so that the photoelectric conversion unit 81 and the electro-optical unit are used.
  • the conversion unit 91 can still operate with low power consumption and high reliability under the conditions of ultra-low temperature or ultra-high temperature (-40 ° C to +85 ° C) to ensure the correctness of signal transmission.
  • the input terminals and the output terminals of the conversion module based on the train auxiliary electrical system of the above embodiments may be connected to each functional module through the pins of the connector.

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Abstract

一种基于列车辅助电气系统的转换模块及列车辅助电气系统。转换模块设置在列车辅助电气系统中，转换模块包括：输入单元（11）、交流转直流转换单元（12）和输出单元（13），其中：输入单元，用于输入列车辅助电气系统提供的交流电信号；交流转直流转换单元，用于将交流电信号转换为直流电信号，并将直流电信号输入至输出单元；输出单元，用于将直流电信号输出至列车辅助电气系统中的至少一个功能模块，以为其提供工作电源。该转换模块以及电气系统将列车辅助电气系统本身的辅助电源提供的交流电信号转换为直流电信号，并输出至其功能模块作为其工作电源，降低了引线传输电信号的干扰，提高了电信号的稳定性。

Description

基于列车辅助电气系统的转换模块及列车辅助电气系统 技术领域
本发明涉及列车辅助系统， 尤其涉及一种基于列车辅助电气系统的转 换模块及列车辅助电气系统。 背景技术
列车辅助电气系统主要由辅助电源、 充电机、 辅助负载和相应的控制 电路等组成。 其中， 控制电路包括各种指令信号、 电压电流保护信号、 状 态反馈信号等， 这些信号为电信号或者光信号， 当信号格式不一致时， 就 需要将信号进行转化变成相同的格式进行传输， 否则， 各部分之间无法通 讯。 例如辅助控制单元 （ Auxiliary Control Unit, 简称 ACU )发出的指令 为电信号， 而驱动模块接收的信号为光信号， 这就需要一种信号转换模块 进行协调处理， 保证正常通讯， 但信号转换模块和驱动模块均需要直流电 源作为工作电源才能正常工作， 而列车辅助电气系统本身只能提供高频交 流脉冲电源。
现有技术中， 为了保证信号转换模块和驱动模块能正常工作， 通常是 由列车辅助电气系统外部提供直流电源作为信号转换模块和驱动模块的 工作电源。
但是，现有技术中存在如下缺陷：由外部提供的直流电源的引线较长， 导致引线中传输的电信号容易受到干扰， 不稳定。 发明内容
本发明提供一种基于列车辅助电气系统的转换模块及列车辅助电气 系统，用以解决现有技术中存在的由外部提供的直流电源的引线中传输的 电信号不稳定的问题。
一方面， 本发明提供了一种基于列车辅助电气系统的转换模块， 所述 转换模块设置在所述列车辅助电气系统中，所述转换模块包括：输入单元、 交流转直流转换单元和输出单元， 其中： 所述输入单元，用于输入所述列车辅助电气系统中的辅助电源提供的 交流电信号；
所述交流转直流转换单元，用于将所述输入单元输入的所述交流电信 号转换为第一直流电信号， 并将所述第一直流电信号输入至所述输出单 it ;
所述输出单元， 用于将所述第一直流电信号输出至所述列车辅助电气 系统中的至少一个功能模块， 以为所述至少一个功能模块提供工作电源。
另一方面， 本发明提供了一种列车辅助电气系统， 包括如上所述的基 于列车辅助电气系统的转换模块， 还包括至少一个功能模块；
所述功能模块， 用于接收所述转换模块输出的第一直流电信号并作为 工作电源。
本发明提供的基于列车辅助电气系统的转换模块及列车辅助电气系 统， 将列车辅助电气系统本身的辅助电源提供的交流电信号转换为直流电 信号，并输出至功能模块作为其工作电源，降低了引线传输电信号的干扰， 提高了电信号的稳定性。 附图说明
图 1为本发明提供的基于列车辅助电气系统的转换模块一个实施例的 结构示意图；
图 2为本发明提供的基于列车辅助电气系统的转换模块又一个实施例 的结构示意图；
图 3为图 2所示实施例的基于列车辅助电气系统的转换模块一种实现 方法的电路图；
图 4为本发明提供的基于列车辅助电气系统的转换模块又一个实施例 的结构示意图；
图 5为图 4所示实施例中的第一直流转直流转换单元一种实现方法的 电路图；
图 6为本发明提供的基于列车辅助电气系统的转换模块又一个实施例 的结构示意图；
图 7为图 6所示实施例中的第二直流转直流转换单元一种实现方法的 电路图；
图 8为本发明提供的基于列车辅助电气系统的转换模块又一个实施例 的结构示意图；
图 9为图 8所示实施例中的光电转换单元一种实现方法的电路图； 图 10为本发明提供的基于列车辅助电气系统的转换模块又一个实施 例的结构示意图；
图 11为图 10所示实施例中的电光转换单元一种实现方法的电路图。 具体实施方式
下面通过具体的实施例及附图， 对本发明的技术方案做进一步的详细 描述。
图 1 为本发明提供的基于列车辅助电气系统的转换模块一个实施例 的结构示意图。 该转换模块设置在列车辅助电气系统中， 如图 1所示， 该 转换模块可以包括：输入单元 1 1、交流转直流转换单元 12和输出单元 13 , 其中：
输入单元 1 1 , 用于输入列车辅助电气系统中的辅助电源提供的交流 电信号；
交流转直流转换单元 12, 用于将输入单元 11输入的交流电信号转换 为第一直流电信号， 并将第一直流电信号输入至输出单元 13 ;
输出单元 13 , 用于将交流转直流转换单元 12输出的第一直流电信号 输出至列车辅助电气系统中的至少一个功能模块， 以为至少一个功能模块 提供工作电源。
具体的， 列车辅助电气系统主要由辅助电源、 充电机、 辅助负载和相 应的控制电路等组成， 其中系统本身的辅助电源可以提供高频交流电信 号， 系统中的部分功能模块（例如驱动模块， 信号转换模块等）需要直流 电信号作为工作电源才能正常工作， 因此， 本发明提供的基于列车辅助电 气系统的转换模块，可以将列车辅助电气系统本身的辅助电源提供的高频 交流电信号转换为上述功能模块所需的直流电信号，保证上述功能模块正 常工作。
具体的， 交流转直流转换单元 12可以将输入单元 11输入的交流电信 号， 该交流电信号通常为 24V交流电， 转换为 24V、 15V或 5V的直流电 信号， 输出单元 13 可以将上述直流电信号输出给列车辅助电气系统中的 至少一个功能模块，该功能模块可以是列车辅助电气系统中的任何一个以 直流电信号作为工作电源的功能模块，例如： 信号转换模块，驱动模块等。
本实施例提供的基于列车辅助电气系统的转换模块，通过交流转直流 转换单元 12, 将输入单元 11输入的列车辅助电气系统本身的辅助电源提 供的交流电信号转换为直流电信号， 并通过输出单元 13将该直流电信号 输出至功能模块作为其工作电源， 降低了引线传输电信号的干扰， 提高了 电信号的稳定性。
图 2 为本发明提供的基于列车辅助电气系统的转换模块又一个实施 例的结构示意图。 如图 2所示， 本实施例基于图 1所示的实施例， 提供了 交流转直流转换单元 12的一种可行的结构， 可以包括： 整流电路 21、 第 一瞬态电压抑制器 22和第一滤波电路 23 , 其中：
整流电路 21 , 用于对输入单元 11输入的交流电信号进行交流转直流 转换；
第一瞬态电压抑制器 22, 用于将整流电路 21输出的电信号的电压保 持在设定范围；
第一滤波电路 23 , 用于对第一瞬态电压抑制器 22输出的电信号进行 滤波处理， 得到第一直流电信号。
图 3为图 2所示实施例的基于列车辅助电气系统的转换模块一种实现 方法的电路图。 如图 3所示， 列车辅助电气系统本身的辅助电源提供的士 24V高频 （35kHz ) 交流电信号通过四个整流二极管 Dl、 D2、 D3和 D4 组成的整流电路 21 进行整流， 得到 24V直流电信号， 再在整流电路 21 的输出端并联一个 26V的双向第一瞬态电压抑制器 D8, 保证输出的直流 电压保持在 24V左右，目的是防止列车辅助电气系统本身的辅助电源提供 的 ± 24V ( 35kHz ) 高频交流电信号突变时， 保护转换模块的其他部分不 受破坏， 再通过五个电解电容 Cl、 C2、 C3、 C4和 C5 , 五个低电感耦合 电容 C9、 C10、 Cl l、 C12和 C13 , 以及扼流圈 L1组成的第一滤波电路 23 进行滤波处理， 确保输出的提供给功能模块 （例如驱动模块） 的 24V 直流电信号是稳定低纹波的， 保证功能模块安全可靠地工作。 同时， 为了 便于调试时直观判断经第一滤波电路 23滤波处理后输出的 24V直流电信 号正确与否， 可以在 24V直流电信号的输出端串联一个分压电阻 R12和 一个发光二极管 LED1 , LED1灯亮 24V直流电信号正常， 否则不正常。
本实施例提供的基于列车辅助电气系统的转换模块，通过交流转直流 转换单元 12中的整流电路 21 , 将输入单元 11输入的列车辅助电气系统 本身的辅助电源提供的交流电信号转换为直流电信号，再通过交流转直流 转换单元 12中的第一瞬态电压抑制器 22 , 以及第一滤波电路 23 的滤波 处理， 得到稳定低纹波的直流电信号， 并通过输出单元 13将该直流电信 号输出至功能模块作为其工作电源， 降低了引线传输电信号的干扰， 提高 了电信号的稳定性。
图 4为本发明提供的基于列车辅助电气系统的转换模块又一个实施例 的结构示意图。 如图 4所示， 本实施例基于图 1或图 2所示的实施例， 图 1或图 2所示实施例的基于列车辅助电气系统的转换模块还可以包括： 第 ―直流转直流转换单元 41；
第一直流转直流转换单元 41 , 用于对交流转直流转换单元 12输出的 第一直流电信号进行降压处理， 得到第二直流电信号， 并将第二直流电信 号输入至输出单元 13 ;
相应的， 输出单元 13 , 还用于将第一直流转直流转换单元 41输出的 第二直流电信号输出至列车辅助电气系统中的至少一个功能模块， 以为至 少一个功能模块提供工作电源。
进一步的，第一直流转直流转换单元 41可以包括： 隔离电源模块 42、 第二滤波电路 43和第二瞬态电压抑制器 44, 其中：
隔离电源模块 42, 用于对交流转直流转换单元 12输出的第一直流电 信号进行隔离以及降压处理；
第二滤波电路 43 , 用于对隔离电源模块 42输出的电信号进行滤波处 理；
第二瞬态电压抑制器 44, 用于将所述第二滤波电路 43输出的电信号 的电压保持在设定范围， 得到第二直流电信号。
进一步的， 交流转直流转换单元 12输出的第一直流电信号的正极和 隔离电源模块 42的输入端之间串联快速恢复二极管 45 , 以防止第一直流 电信号的正负极接反。
图 5为图 4所示实施例中的第一直流转直流转换单元一种实现方法的 电路图。 如图 5所示， 24V直流电信号的正极和隔离电源模块 U5的输入 端之间串联一个快速恢复二极管 D5 , 以防止 24V直流电信号的正负极接 反， 烧坏隔离电源模块 U5; U5的输入端之间还可以并联一个低电感耦合 电容 C14 ,滤去高频纹波，同时并联一个 26V的双向瞬态电压抑制器 D10 , 使隔离电源模块 U5的输入电压限定在 24V左右， 保护隔离电源模块 U5 ; 隔离电源模块 U5用于对 24V直流电信号进行隔离以及降压， 得到隔离的 15V直流电信号， 再在隔离电源模块 U5 的输出端并联一个电解电容 C6 和一个低电感耦合电容 C15组成第二滤波电路 43用于滤波， 再在第二滤 波电路 43的输出端并联一个 16V的双向第二瞬态电压抑制器 D11 , 保证 输出的提供给功能模块（例如信号转换模块）的直流电压保持在 15V左右。 同时， 为了便于调试时直观判断输出的 15V直流电信号正确与否， 可以在 15V 直流电信号的输出端串联一个分压电阻 R14 和一个发光二极管 LED2, LED2灯亮表示 15V直流电信号正常， 否则不正常。
本实施例提供的基于列车辅助电气系统的转换模块，通过交流转直流 转换单元 12, 将输入单元 11输入的列车辅助电气系统本身的辅助电源提 供的交流电信号转换为直流电信号， 再通过第一直流转直流转换单元 41 将直流电信号降压为另一路直流电信号， 并通过输出单元 13将两路直流 电信号输出至功能模块作为其工作电源， 降低了引线传输电信号的干扰， 提高了电信号的稳定性。
图 6 为本发明提供的基于列车辅助电气系统的转换模块又一个实施 例的结构示意图。 如图 6所示， 本实施例基于图 4所示的实施例， 图 4所 示实施例的基于列车辅助电气系统的转换模块还可以包括： 第二直流转直 流转换单元 61 ;
第二直流转直流转换单元 61 , 用于对第一直流转直流转换单元 41输 出的第二直流电信号进行降压处理， 得到第三直流电信号， 并将第三直流 电信号输入至输出单元 13 ;
相应的， 输出单元 13 , 还用于将第二直流转直流转换单元 61输出的 第三直流电信号输出至列车辅助电气系统中的至少一个功能模块， 以为至 少一个功能模块提供工作电源。
进一步的， 第二直流转直流转换单元 61 可以包括： 与第一直流转直 流转换单元 41输出的第二直流电信号的正极连接的三端稳压器 62， 分别 与第一直流转直流转换单元 41输出的第二直流电信号的负极和三端稳压 器 62的调整端连接的至少一个第一电阻 63 , 分别与三端稳压器 62的输 出端和三端稳压器 62的调整端连接的至少一个第二电阻 64。
三端稳压器 62用于， 通过至少一个第一电阻 63和至少一个第二电阻 64的阻值变化改变三端稳压器 62输出的第三直流电信号的电压。
图 7为图 6所示实施例中的第二直流转直流转换单元一种实现方法的 电路图。 如图 7所示， 15V直流电信号的正极和三端稳压器 U1的输入端 通过限流电阻 R1相连， 三端稳压器 U1 的输入端和调整端之间还可以并 联一个电解电容 C7和一个电感耦合电容 C 16组成滤波电路进行滤波； 15 V 直流电信号的负极串联两个第一电阻 R3、 R4后和三端稳压器 U1的调整 端相连， 三端稳压器 U1的输出端和调整端间并联一个第二电阻 R2, 通过 调整电阻 R2、 R3、 R4的阻值可以改变三端稳压器 Ul的输出电压， 选择 合适的阻值， 使三端稳压器 U1输出 5V直流电信号， 在 5V直流电信号的 输出端还可以并联一个电解电容 C8进行稳压 ,保证输出稳定的高品质 5 V 直流电信号， 提供给功能模块（例如信号转换模块）作为工作电源。 同时， 为了便于调试时直观判断输出的 5V直流电信号正确与否， 可以在 5V直 流电信号的输出端串联一个分压电阻 R13和一个发光二极管 LED3 , LED3 灯亮表示 5V直流电信号正常， 否则不正常。
本实施例提供的基于列车辅助电气系统的转换模块，通过交流转直流 转换单元 12, 将输入单元 11输入的列车辅助电气系统本身的辅助电源提 供的交流电信号转换为直流电信号， 再通过第一直流转直流转换单元 41 将直流电信号降压为另一路直流电信号， 通过第二直流转直流转换单元 61 将降压后的直流电信号再次降压为另一路直流电信号， 并通过输出单 元 13将多路直流电信号输出至功能模块作为其工作电源， 降低了引线传 输电信号的干扰， 提高了电信号的稳定性。
图 8 为本发明提供的基于列车辅助电气系统的转换模块又一个实施 例的结构示意图。 如图 8所示， 本实施例基于图 6所示的实施例， 图 6所 示实施例的基于列车辅助电气系统的转换模块还可以包括： 将光信号转换 为电信号的光电转换单元 81 ;
光电转换单元 81通过光接收器 82接收光信号， 通过电输出单元 83 输出电信号；
光电转换单元 81 , 用于接收输出单元 13输出的第二直流电信号和第 三直流电信号， 并作为工作电源。
图 9为图 8所示实施例中的光电转换单元一种实现方法的电路图。如 图 9所示， 光电转换单元 81可以由光接收器 U3 , 电阻 R9、 R10和 R1 1 , 二极管 D6 , 低电感耦合电容 C18、 C 19和 C20 , 集成电路 U4A和 U4B , 以及输出端子 1、 2、 3和 4组成。其中电阻 R9为上拉电阻， RE15V、 RE5V 和 RE0V分别为 15 V直流电信号的正极、 5 V直流电信号的正极和两路直 流电信号的负极的输入端口， 电阻 R10和 Rl 1 为限流电阻 , 防止电路中 电流过大。 光接收器 U3接收功能模块输入的光信号 （例如驱动模块输入 的状态反馈信号）， 并通过一系列的电路使得输出端子 1和 2之间产生波 形相反的电信号， 实现光信号到电信号的转换。 电信号可以输入至功能模 块 （例如辅助控制单元 ACU ) , 实现不同信号格式 （光信号或电信号） 的功能模块间的信号传输。 为了满足功能模块（例如辅助控制单元 ACU ) 对输入的电信号电平高低的要求，可以在光电转换单元的输出端设置四个 端子 1、 2、 3和 4, 根据实际需要设置四个端子 1、 2、 3和 4之间的连接 方式来实现不同的电平。
本实施例提供的基于列车辅助电气系统的转换模块， 通过交流转直流 转换单元 12, 将输入单元 11输入的列车辅助电气系统本身的辅助电源提 供的交流电信号转换为直流电信号， 再通过第一直流转直流转换单元 41 将直流电信号降压为另一路直流电信号，通过第二直流转直流转换单元 61 将降压后的直流电信号再次降压为另一路直流电信号，并通过输出单元 13 将多路直流电信号输出至光电转换单元 81作为其工作电源， 降低了引线 传输电信号的干扰， 提高了电信号的稳定性。
图 10为本发明提供的基于列车辅助电气系统的转换模块又一个实施 例的结构示意图。 如图 10所示， 本实施例基于上述各实施例， 上述各实 施例的基于列车辅助电气系统的转换模块还可以包括： 将电信号转换为光 信号的电光转换单元 91 ;
电光转换单元 91通过电输入单元 92输入电信号， 通过光发送器 93 输出光信号。
图 11为图 10所示实施例中的电光转换单元一种实现方法的电路图。 如图 11所示， 电光转换单元 91可以由电阻 R5、 R6、 R7和 R8 , 低电感 耦合电容 C17 , 齐纳二极管 D12和 D13 , 二极管 D7 , 以及光发送器 U2 组成。其中电阻 R5和 R8为保护电阻， 防止电路短路时对电路中各器件产 生影响， 电阻 R6和 R7为限流电阻， 防止电路中电流过大， 低电感耦合电 容 C17用于滤波， 齐纳二极管 D12和 D13用于稳压， 二极管 D7保证了输 入差分电信号的单向导通。 功能模块输入的电信号 （例如辅助控制单元 ACU输入的指令信号 )通过一系列的电路使得输出端光发送器 U2输出光 信号， 实现电信号到光信号的转换。 光信号可以输入至功能模块（例如驱 动模块）作为工作电源， 实现不同信号格式（光信号或电信号） 的功能模 块间的信号传输。
本实施例提供的基于列车辅助电气系统的转换模块， 通过交流转直流 转换单元 12将输入单元 1 1输入的列车辅助电气系统本身的辅助电源提供 的交流电信号转换为直流电信号， 并通过输出单元 13将直流电信号输出 至功能模块作为其工作电源， 降低了引线传输电信号的干扰， 提高了电信 号的稳定性。
需要说明的是， 上述图 8所示实施例中的光接收器 82和图 10所示实 施例中的光发送器 93可以釆用新型的光接收器和光发送器， 使得光电转 换单元 81和电光转换单元 91在超低温或超高温（ -40°C到 +85 °C )环境下， 仍能低功耗高可靠的运行， 保证信号传输的正确性。
需要说明的是， 上述各实施例的基于列车辅助电气系统的转换模块的 各输入端和输出端可以通过连接器的引脚和各功能模块相连。
最后应说明的是： 以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案， 而非 对其限制； 尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明， 本领域的 普通技术人员应当理解： 其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进 行修改， 或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换； 而这些修改或 者替换， 并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims

权 利 要 求 书
1、 一种基于列车辅助电气系统的转换模块， 其特征在于， 所述转换 模块设置在所述列车辅助电气系统中， 所述转换模块包括： 输入单元、 交 流转直流转换单元和输出单元， 其中：
所述输入单元，用于输入所述列车辅助电气系统中的辅助电源提供的 交流电信号；
所述交流转直流转换单元，用于将所述输入单元输入的所述交流电信 号转换为第一直流电信号， 并将所述第一直流电信号输入至所述输出单 元；
所述输出单元，用于将所述第一直流电信号输出至所述列车辅助电气 系统中的至少一个功能模块， 以为所述至少一个功能模块提供工作电源。
2、 根据权利要求 1 所述的基于列车辅助电气系统的转换模块， 其特 征在于， 所述交流转直流转换单元包括： 整流电路、 第一瞬态电压抑制器 和第一滤波电路， 其中：
所述整流电路，用于对所述输入单元输入的所述交流电信号进行交流 转直流转换；
所述第一瞬态电压抑制器，用于将所述整流电路输出的电信号的电压 保持在设定范围；
所述第一滤波电路，用于对所述第一瞬态电压抑制器输出的电信号进 行滤波处理， 得到所述第一直流电信号。
3、 根据权利要求 1或 2所述的基于列车辅助电气系统的转换模块， 其特征在于， 所述转换模块还包括： 第一直流转直流转换单元；
所述第一直流转直流转换单元，用于对所述交流转直流转换单元输出 的所述第一直流电信号进行降压处理， 得到第二直流电信号， 并将所述第 二直流电信号输入至所述输出单元；
所述输出单元，还用于将所述第二直流电信号输出至所述列车辅助电 气系统中的至少一个功能模块， 以为所述至少一个功能模块提供工作电 源。
4、 根据权利要求 3 所述的基于列车辅助电气系统的转换模块， 其特 征在于， 所述第一直流转直流转换单元包括： 隔离电源模块、 第二滤波电 路和第二瞬态电压抑制器， 其中： 所述隔离电源模块， 用于对所述交流转 直流转换单元输出的所述第一直流电信号进行隔离以及降压处理；
所述第二滤波电路，用于对所述隔离电源模块输出的电信号进行滤波 处理；
所述第二瞬态电压抑制器，用于将所述第二滤波电路输出的电信号的 电压保持在设定范围， 得到所述第二直流电信号。
5、 根据权利要求 4所述的基于列车辅助电气系统的转换模块， 其特 征在于， 所述交流转直流转换单元输出的所述第一直流电信号的正极和所 述隔离电源模块的输入端之间串联快速恢复二极管， 以防止所述第一直流 电信号的正负极接反。
6、 根据权利要求 4或 5所述的基于列车辅助电气系统的转换模块， 其特征在于， 所述转换模块还包括： 第二直流转直流转换单元；
所述第二直流转直流转换单元，用于对所述第一直流转直流转换单元 输出的第二直流电信号进行降压处理， 得到第三直流电信号， 并将所述第 三直流电信号输入至所述输出单元；
所述输出单元，还用于将所述第三直流电信号输出至所述列车辅助电 气系统中的至少一个功能模块， 以为所述至少一个功能模块提供工作电 源。
7、 根据权利要求 6所述的基于列车辅助电气系统的转换模块， 其特 征在于， 所述第二直流转直流转换单元包括： 与所述第一直流转直流转换 单元输出的所述第二直流电信号的正极连接的三端稳压器，分别与所述第 ―直流转直流转换单元输出的第二直流电信号的负极和所述三端稳压器 的调整端连接的至少一个第一电阻，分别与所述三端稳压器的输出端和所 述三端稳压器的调整端连接的至少一个第二电阻；
所述三端稳压器用于，通过所述至少一个第一电阻和所述至少一个第 二电阻的阻值变化改变所述三端稳压器输出的所述第三直流电信号的电 压。
8、 根据权利要求 7所述的基于列车辅助电气系统的转换模块， 其特 征在于， 所述转换模块还包括： 将光信号转换为电信号的光电转换单元； 所述光电转换单元通过光接收器接收所述光信号，通过电输出单元输 出所述电信号；
所述光电转换单元，用于接收所述输出单元输出的所述第二直流电信 号和所述第三直流电信号， 并作为工作电源。
9、 根据权利要求 1-2、 4-5或 7-8任一项所述的基于列车辅助电气系 统的转换模块， 其特征在于， 所述转换模块还包括： 将电信号转换为光信 号的电光转换单元；
所述电光转换单元通过电输入单元输入所述电信号，通过光发送器输 出所述光信号。
10、 一种列车辅助电气系统， 其特征在于， 包括如权利要求 1-9任一 项所述的基于列车辅助电气系统的转换模块， 还包括至少一个功能模块； 所述功能模块， 用于接收所述转换模块输出的第一直流电信号并作为 工作电源。
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