WO2019114039A1 - 一种多制式动车组高压供电系统及列车 - Google Patents

Abstract

一种多制式动车组高压供电系统，包括：用于从供电网中取得相应制式供电的直流受电弓和交流受电弓；隔离开关，与直流受电弓相连，在判定有非直流制式供电的电流流经此处时断开与直流受电弓的连接；直流高压箱，与隔离开关相连，用于在检测流经的电压和电流不符合直流供电要求时断开与隔离开关的连接；交流高压箱，与交流受电弓相连，用于检测流经的电压和电流是否符合交流供电要求，并在不符合交流供电要求时断开与交流受电弓的连接。以及一种应用上述多制式动车组高压供电系统的列车。本发明能够切换不同制式的电能为列车设备供电，无需在跨地域时进行列车的更换。

Description

一种多制式动车组高压供电系统及列车

本申请要求于2017年12月13日提交中国专利局、申请号为201711331023.0、发明名称为“一种多制式动车组高压供电系统及列车”的中国专利申请的优先权，其全部内容通过引用结合在本申请中。

技术领域

本发明涉及列车供电技术领域，特别涉及一种多制式动车组高压供电系统及列车。

背景技术

随着我国在动车、高铁领域的不断发展，在满足国内的需求的同时，其高尖端的技术、到位的服务以及优质的乘车体验不断受到其它国家的关注的认可，也接到了其它国家的购买订单，是我国新“四大发明”逐步影响全球的重要一步。

但由于不同国家在地理位置、人文风俗、特殊时期形成的特殊要求等差异性因素的存在，出口到目标国家的动车或高铁需要符合该目标国家的相关参数要求，例如供电制式、铁轨宽度以及信号系统等等，而如何根据客户的实际情况将原先未设置于我国高铁、动车的相关设备良好的设置于出口列车当中，使得该出口列车在当地实现以国内标准进行效果良好的行驶，需要本领域技术人员进行重点研究。

所以，如何提供一种同时满足两种供电制式，并能够对供电制式进行检测以及时避免危险出现的多制式动车组高压供电系统是本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种多制式动车组高压供电系统，其能够利用不同地域提供的不同制式电能实现均能为列车设备供电，并能够检测是否提供了错误的供电制式以向上层反馈来及时调整连接的回路，良好的适应了存在两种供电 制式的情况，无需在跨地域时进行列车的更换，显著提升了旅客的乘坐体验。

本发明的另一目的是提供一种设置有上述多制式动车组高压供电系统的列车。

为实现上述目的，本发明提供一种多制式动车组高压供电系统，该多制式动车组高压供电系统包括：

直流受电弓，用于从供电接触网中得到直流制式的供电；

交流受电弓，用于从所述供电接触网中得到交流制式的供电；

隔离开关，与所述直流受电弓相连，用于判断是否流入了非所述直流制式的供电，并在判定结果为是时，断开与所述直流电弓的连接；

直流高压箱，与所述隔离开关相连，用于检测流经的电压和电流是否符合直流供电要求，并在不符合所述直流供电要求时断开与所述隔离开关的连接；

交流高压箱，与所述交流受电弓相连，用于检测流经的电压和电流是否符合交流供电要求，并在不符合所述交流供电要求时断开与所述交流受电弓的连接。

可选的，所述直流受电弓能够承受所述交流制式的供电。

可选的，所述隔离开关包括：

过流检测装置，与所述直流受电弓相连，用于检测流经的电流是否超过预设范围，若超过，则发送过流警报信号；

过流保护装置，与所述交过流检测装置相连，用于在接收到所述过流警报信号后断开与所述过流检测装置的连接。

可选的，所述直流高压箱包括：

直流电压互感器，与所述隔离开关相连，用于检测流经的电压是否符合直流电压要求，并在不符合所述直流电压要求时，发送电压预警信号；

直流电流互感器，与所述隔离开关和所述直流电压互感器均相连，用于检测流经的电流是否符合直流电流要求，并在不符合所述直流电流要求时，发送电流预警信号；传输所述电压预警信号；

高速断路器，与所述直流电流互感器相连用于根据是否接收到预警信号来对应断开或闭合与所述隔离开关的连接。

可选的，该多制式动车组高压供电系统还包括：

牵引变压器，与所述交流电压箱相连，用于降低传输来的交流制式的供电电压；

牵引辅助变流器，其输入端与所述牵引变压器相连、输出端与牵引电机相连，用于对所述牵引变压器传输来的供电进行辅助变流处理，得到所述牵引电机使用的牵引电压。

可选的，所述牵引辅助变流器包括：

整流器，用于将所述牵引变压器传输来的供电进行整流，得到整流电压；

逆变器，与所述整流器相连，用于将所述整流电压转换为所述牵引电机使用的牵引电压。

可选的，所述逆变器还与所述直流高压箱相连，用于将所述直流高压箱传输来的直流制式的供电转换为所述牵引电机所使用的牵引电压。

可选的，该多制式动车组高压供电系统还包括：

提醒装置，与所述交直流检测装置相连，用于将接收到的警报信号转换为相应的提醒信号。

可选的，所述直流受电弓为直流750V受电弓、直流1.5KV受电弓或直流3KV受电弓。

为实现上述目的，本申请还提供了一种列车，包括车体、列车用电设备和列车供电系统，其特征在于，所述列车供电系统设置有如上述内容所描述的多制式动车组高压供电系统。

本发明所提供的一种多制式动车组高压供电系统，包括：直流受电弓，用于从供电接触网中得到直流制式的供电；交流受电弓，用于从所述供电接触网中得到交流制式的供电；隔离开关，与所述直流受电弓相连，用于判断是否流入了非所述直流制式的供电，并在判定结果为是时，断开与所述直流电弓的连接；直流高压箱，与所述隔离开关相连，用于检测流经的电压和电流是否符合直流供电要求，并在不符合所述直流供电要求时断开与所述隔离开关的连接；交流高压箱，与所述交流受电弓相连，用于检测流经的电压和电流是否符合交流供电要求，并在不符合所述交流供电要求时断开与所述交流受电弓的连接。

显然，本发明所提供的技术方案，结合目标国家的特殊情况，在原有仅配置一套交流制式的供电装置基础上，加装了可使用直流制式供电的另一套供电 装置，改变了原有在经过提供不同供电制式的地域时需要更换相应标准列车的现状，并充分考虑到发生上错电的可能性，通过隔离开光来防止上错的高电压损坏没有高电压承受能力的设备。该多制式动车组高压供电系统良好的适应了存在两种供电制式的情况，无需在跨地域时进行列车的更换，显著提升了旅客的乘坐体验。本发明同时还提供了一种包括车体、列车用电设备和列车供电系统的列车，其中列车供电系统设置有上述多制式动车组高压供电系统，具有上述有益效果，在此不再赘述。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例所提供的一种多制式动车组高压供电系统的列车电路原理图。

具体实施方式

本发明的核心是提供一种多制式动车组高压供电系统及列车，其能够利用不同地域提供的不同制式电能实现均能为列车设备供电，并能够检测是否提供了错误的供电制式以向上层反馈来及时调整连接的回路，良好的适应了存在两种供电制式的情况，无需在跨地域时进行列车的更换，显著提升了旅客的乘坐体验。

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

以下结合图1，图1为本发明实施例所提供的一种多制式动车组高压供电系 统的列车电路原理图。

其具体包括：

直流受电弓，用于从供电接触网中得到直流制式的供电；

交流受电弓，用于从供电接触网中得到交流制式的供电；

受电弓，为包括高铁、动车在内的电力牵引机车从供电接触网中取得电能的电气设备，通常安装在机车或动车车顶上。受电弓可分单臂弓和双臂弓两种，均由滑板、上框架、下臂杆(双臂弓用下框架)、底架、升弓弹簧、传动气缸、支持绝缘子等部件组成。此处根据目标国家的特殊需求，在原有的交流受电弓的基础上，增设了另一个直流受电弓，如图1所示。而具体如何设置这两种受电弓，可以根据目标国家中如何在供电接触网上的特殊设置相应的设置，可以一前一后、可以在同一水平线等等，此处并不做具体限定，应视实际情况进行最合适的选择。

而现今各个国家在直流制式的使用上各不相同，存在直流750V供电、直流1.5KV供电和直流3KV供电等，而在交流制式上通常均使用交流25KV的供电，相应的也就存在直流750V受电弓、直流1.5KV受电弓、直流3KV受电弓以及交流25KV受电弓，不同电压代表着受电弓能够长时间承受相应的供电电压，而对高于设定的供电电压不能够长时间承受，因为不处于正常的工作状态。

由于存在两种供电制式，假设采用的是直流3KV和交流25KV这两种供电，就有直流3KV的受电弓错误的取到交流25KV的供电的可能性，因此，该直流3KV受电弓需要能够承受得住交流25KV的供电。因为，若无法承受交流25KV的供电，该直流3KV受电弓会在第一时间内损坏，从而使得直流3KV的这一套供电无法使用，列车无法行驶在使用直流3KV供电的区域。当然，该直流3KV受电弓也无需能够长时间的承受交流25KV的供电，因为后续的元器件会在检测到存在错误的供电制式时断开与直流3KV受电弓的连接。

隔离开关，与直流受电弓相连，用于判断是否流入了非直流制式的供电，并在判定结果为是时，断开与直流电弓的连接；

其中，隔离开关包括：

过流检测装置，与直流受电弓相连，用于检测流经的电流是否超过预设范围，若超过，则发送过流警报信号；

过流保护装置，与交过流检测装置相连，用于在接收到过流警报信号后断开与过流检测装置的连接。

包含交过流检测装置和过流保护装置的隔离开关与直流受电弓相连，利用过流检测装置来判别从直流受电弓传来的电流是否超过原定的直流制式供电所提供的电流范围，并在检测到流经此处的电流超过该电流的预设范围时，发出过流警报信号，以利用过流保护装置在接收到该过流警报信号时自动断开与过流检测装置的连接。

因为一旦错误的上了交流制式的供电，且在列车供电领域，交流制式的供电电流远大于直流制式的供电电流，不会出现比直流制式的供电电流还小的情况，过只需要进行过流检测即可判断是否上错电。具体的，可承担该过流检测功能的元器件多种多样，可以灵活选择最为合适的元器件；过流保护装置可以采用诸如直流避雷器等类似元器件。

进一步的，还可以将该过流警报信号传给列车司机室，以使列车驾驶人员在接收到该过流警报信号后及时更改供电制式，从源头及时改变错误的供电制式，以使直流受电弓不长时间的承受交流制式的高压供电，能够提升元器件的使用寿命。还可以与提醒装置相连，由该提醒装置根据接收到的警报信号的种类发出不同的提醒信号，更加方便驾驶人员的判断，以避免分心出现驾驶错误。

直流高压箱，与隔离开关相连，用于检测流经的电压和电流是否符合直流供电要求，并在不符合直流供电要求时断开与隔离开关的连接；

交流高压箱，与交流受电弓相连，用于检测流经的电压和电流是否符合交流供电要求，并在不符合交流供电要求时断开与交流受电弓的连接。

直流高压箱与交流高压箱的主要作用是检测流经此处的电压和电流是否符合相应制式供电要求，并在不符合供电要求时断开与上一层的连接。不符合要求即代表传输过来的电能异常，造成异常的原因可能有很多，中间某个元器件故障、上层供电异常等等，因为不符合要求的供电可能无法正常通过后续处理步骤，最终得到驱动列车前进的牵引力，故需要此处再次进行检测。

其中，直流高压箱包括：

直流电压互感器，与隔离开关相连，用于检测流经的电压是否符合直流电压要求，并在不符合直流电压要求时，发送电压预警信号；

直流电流互感器，与隔离开关和直流电压互感器均相连，用于检测流经的电流是否符合直流电流要求，并在不符合直流电流要求时，发送电流预警信号；传输电压预警信号；

高速断路器，与直流电流互感器相连用于根据是否接收到预警信号来对应断开或闭合与隔离开关的连接。

相应的，交流制式供电下对应的交流高压箱中包含的元器件与直流高压箱中的类似，只需将元器件都更换为交流标准的即可，例如：交流电流互感器、交流电压互感器等。

进一步的，多制式动车组高压供电系统除了上述的设备外，还需要下层的处理设备，可以包括：

牵引变压器，与交流电压箱相连，用于降低传输来的交流制式的供电电压；

牵引辅助变流器，其输入端与牵引变压器相连、输出端与牵引电机相连，用于对牵引变压器传输来的供电进行辅助变流处理，得到牵引电机使用的牵引电压。

其中，牵引电机，用于将牵引电压转换为相应的牵引力。

其中，牵引辅助变流器包括：

整流器，用于将牵引变压器传输来的供电进行整流，得到整流电压；

逆变器，与整流器相连，用于将整流电压转换为牵引电机使用的牵引电压。

其中，逆变器还与直流高压箱相连，因为直流高压箱传输来的直流制式供电不像交流制式供电的电压那么高，无需像交流制式供电那样先经过牵引变压器以及整流器的处理，可以直接接入逆变器，将直流高压箱传输来的直流制式供电转换为牵引电机所使用的牵引电压即可。

需要说明的是，由以上各元器件组成的多制式动车组高压供电系统，能够实现上述功能的具体各元器件多种多样，各种规格、各种型号可以根据不同列车制造商根据各厂家的制造习惯进行适应性更改，此处并不做具体限定。

基于上述实施例，本发明还提供了一种包括车体、列车用电设备和列车供电系统的列车，其中列车供电系统设置有上述多制式动车组高压供电系统。

基于上述技术方案，本发明实施例提供的一种多制式动车组高压供电系 统，在原有仅配置一套交流制式的供电装置基础上，加装了可使用直流制式供电的另一套供电装置，改变了原有在经过提供不同供电制式的地域时需要更换相应标准列车的现状，并充分考虑到发生上错电的可能性，通过隔离开光来防止上错的高电压损坏没有高电压承受能力的设备。该多制式动车组高压供电系统良好的适应了存在两种供电制式的情况，无需在跨地域时进行列车的更换，显著提升了旅客的乘坐体验。

说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

还需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其它变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其它要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

Claims (10)

1. 一种多制式动车组高压供电系统，其特征在于，包括：

   直流受电弓，用于从供电接触网中得到直流制式的供电；

   交流受电弓，用于从所述供电接触网中得到交流制式的供电；

   隔离开关，与所述直流受电弓相连，用于判断是否流入了非所述直流制式的供电，并在判定结果为是时，断开与所述直流电弓的连接；

   直流高压箱，与所述隔离开关相连，用于检测流经的电压和电流是否符合直流供电要求，并在不符合所述直流供电要求时断开与所述隔离开关的连接；

   交流高压箱，与所述交流受电弓相连，用于检测流经的电压和电流是否符合交流供电要求，并在不符合所述交流供电要求时断开与所述交流受电弓的连接。
2. 根据权利要求1所述的多制式动车组高压供电系统，其特征在于，所述直流受电弓能够承受所述交流制式的供电。
3. 根据权利要求2所述的多制式动车组高压供电系统，其特征在于，所述隔离开关包括：

   过流检测装置，与所述直流受电弓相连，用于检测流经的电流是否超过预设范围，若超过，则发送过流警报信号；

   过流保护装置，与所述交过流检测装置相连，用于在接收到所述过流警报信号后断开与所述过流检测装置的连接。
4. 根据权利要求3所述的多制式动车组高压供电系统，其特征在于，所述直流高压箱包括：

   直流电压互感器，与所述隔离开关相连，用于检测流经的电压是否符合直流电压要求，并在不符合所述直流电压要求时，发送电压预警信号；

   直流电流互感器，与所述隔离开关和所述直流电压互感器均相连，用于检测流经的电流是否符合直流电流要求，并在不符合所述直流电流要求时，发送电流预警信号；传输所述电压预警信号；

   高速断路器，与所述直流电流互感器相连用于根据是否接收到预警信号来对应断开或闭合与所述隔离开关的连接。
5. 根据权利要求4所述的多制式动车组高压供电系统，其特征在于，还 包括：

   牵引变压器，与所述交流电压箱相连，用于降低传输来的交流制式的供电电压；

   牵引辅助变流器，其输入端与所述牵引变压器相连、输出端与牵引电机相连，用于对所述牵引变压器传输来的供电进行辅助变流处理，得到所述牵引电机使用的牵引电压。
6. 根据权利要求5所述的多制式动车组高压供电系统，其特征在于，所述牵引辅助变流器包括：

   整流器，用于将所述牵引变压器传输来的供电进行整流，得到整流电压；

   逆变器，与所述整流器相连，用于将所述整流电压转换为所述牵引电机使用的牵引电压。
7. 根据权利要求6所述的多制式动车组高压供电系统，其特征在于，所述逆变器还与所述直流高压箱相连，用于将所述直流高压箱传输来的直流制式的供电转换为所述牵引电机所使用的牵引电压。
8. 根据权利要求7所述的多制式动车组高压供电系统，其特征在于，还包括：

   提醒装置，与所述交直流检测装置相连，用于将接收到的警报信号转换为相应的提醒信号。
9. 根据权利要求8所述的多制式动车组高压供电系统，其特征在于，所述直流受电弓为直流750V受电弓、直流1.5KV受电弓或直流3KV受电弓。
10. 一种列车，包括车体、列车用电设备和列车供电系统，其特征在于，所述列车供电系统设置有上述权利要求1至9任一项所述的多制式动车组高压供电系统。

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