[發明專利]一種列車供電的控制系統冗余切換裝置及方法

在審

• 申請號: 201710144099.6
• 申請日: 2017-03-13
• 公開（公告）號: CN108574335A
• 公開（公告）日: 2018-09-25
• 發明（設計）人: 林波;郭建;蔡杰;謝佳彬;黃亮
• 申請（專利權）人: 株洲中車時代電氣股份有限公司
• 主分類號: H02J9/04
• 分類號: H02J9/04;H02J9/06;B60L1/00;B60L3/00
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 任重;馮振寧

本發明提供一種列車供電的控制系統冗余切換裝置及方法，裝置包括第一切換裝置和第二切換裝置，所述第一切換裝置分別與110V電源、A組電源輸入端和B組控制信號輸出端電連接，所述第二切換裝置分別與110V電源、B組電源輸入端和A組控制信號輸出端電連接；本發明實現列車供電的控制系統自動冗余切換，有效減少因人為因素沒有及時切換導致列車供電系統停止工作，進一步提高整個控制系統的可靠性，提升旅客列車的舒適度；在原有控制系統原理上變化較小，方案比較可靠，且系統的成本和體積增加不大。

技術領域

本發明涉及列車供電技術領域，更具體地，涉及一種列車供電的控制系統冗余切換裝置及方法。

背景技術

目前，列車供電系統已在SS8、HXD3C、HXD1D、HXD3D等交直電力機車上大規模使用。以往列車供電供控制系統的切換都是手動切換，如果控制系統發生故障，需要通過司機顯示屏提示來告知司機此時需要手動切換，如果司機未及時發現提示，可能會導致切換不及時而影響旅客客車正常供電。

列車供電控制系統半控橋整流調壓技術主要以HXD1D、HXD3C、HXD3C等交直電力機車為代表，目前在線運行機車達1500多臺。交直型電力機車列車供電控制裝置在原理上大同小異，都是1個集中式供電控制系統控制。各種不同的供電控制裝置差別僅在于結構、整流器件和接口方面不同。

以目前HXD3C電力機車使用的TPZ30型列車供電裝置為例，描述以往交直型電力機車相控整流的列車供電裝置的技術方案，其主控制電路原理介紹如下：

供電控制系統給定延時積分環節的預置值與電壓反饋信號比較，進行調節器運算得出晶閘管的觸發角，通過同步處理與功率放大環節控制晶閘管的觸發脈沖模塊，經隔離處理控制晶閘管的開通。為提高供電控制系統的可靠性，設置了A/B兩組完全相同的控制子系統進行冷備份冗余，某一組故障時由機車司機通過外部轉換開關切換到另外一組工作。

圖1通過機械轉換開關K1轉換A/B組的電源，開關的互鎖，只允許A/B組控制系統一個得電工作，實現了控制系統的冷備冗余。

以HXD3C電力機車列車供電控制裝置為例：

HXD3C電力機車列車供電控制裝置安裝在HXD3C電力機車列車供電柜上部。機箱內主要安裝各類控制插件，各插件間的信號傳遞采用背板連接。

如圖2所示，供電控制裝置采用5.08系列、高6U、長60R（R=5.08mm）的定制機箱，上部擴展對外連接插座、轉換開關、隔離開關等。機箱內部安裝6U標準結構插件，除開關電源插件面板寬度為12R（R=5.08mm）外，其余插件均為4R。

HXD3C電力機車列車供電控制裝置采用冷備份冗余，由2組功能完全一致的控制系統組成，其系統結構框圖如圖3所示。

列車供電柜/客車的DC110V數字量信號從數字入出板輸入,經數字入出板的110V/5V電平轉換后送入可編程邏輯器件，其再通過背板AMS總線傳送給供電控制板實現相關的邏輯控制；

供電控制板采用了DSP+ARM雙CPU架構，DSP完成AMS總線管理、AMS總線上各插件的數據交換以及特性、參數保護等控制功能，ARM完成人機接口等功能；板內配置高精度、高速率AD芯片；板內邏輯及外圍信號的采集與預處理由FPGA控制管理，將模擬量信號轉換為數字信號、從總線獲取其他數字量信息給控制軟件，然后由控制軟件完成控制功能。

供電控制板的對外控制數字開關量通過背板AMS總線送至數字入出板的可編程邏輯器件輸出，并經數字入出板完成5V/110V電平轉換后輸出驅動相關的繼電器和接觸器。