[發明專利]一種基于電氣化鐵路設備的無線取能低壓電源系統

有效

• 申請號: 201710164076.1
• 申請日: 2017-03-20
• 公開（公告）號: CN106712314B
• 公開（公告）日: 2023-05-12
• 發明（設計）人: 馬書研;劉珺;傅軍棟;徐曉玲
• 申請（專利權）人: 華東交通大學
• 主分類號: H02J50/10
• 分類號: H02J50/10;H02J7/02;H02J7/00
• 代理公司: 南昌市平凡知識產權代理事務所 36122
• 代理人: 姚伯川

一種基于電氣化鐵路設備的無線取能低壓電源系統，包括非拉接線纜隔離式取電單元、直接功率變換單元、充電單元、電能存儲裝置和放電單元。所述系統通過安裝在兩個扼流變壓器之間的非拉接線纜隔離式取電單元，實現無線電能獲取；經過整流及電氣控制，形成穩定可靠的電源供給負載。本發明充分利用電氣化鐵路自身設備，實現無線能量獲取，無需拉接線纜且無需改造現有設備，當有電氣化機車經過時，就可獲取能量，可以全天候工作；也無需拉接電力電纜供電，安裝方便、結構簡單、可靠性高成本低、維護少、實用性強。本發明可提高電氣化鐵路的技術裝備能力和鐵路系統的靈活性與安全性，具備廣闊應用前景與市場空間。

技術領域

本發明涉及一種基于電氣化鐵路設備的無線取能低壓電源系統，屬于鐵路電氣技術領域。

背景技術

電氣化鐵路需要對鋼軌、路基、接觸網及周邊環境等進行適當監控并具備通訊能力，特別是有大量的路段環境復雜還需進行防災監控。在漫長的鐵路沿線中，雖有接觸網在內的高電壓供電設備，卻往往沒有低壓電源提供。而監控及通訊設備通常使用低壓電源供電，因此此類設備無法接入，極大地限制了現代化鐵路自動化與信息化水平的進一步提高與改善。

非電網供電的電源獲取方式有多種，比較常見的有光伏發電、風力發電等。然而此類綠色電源受制于外部天氣與氣候因素，比如光照強度、霧霾、溫度、風力、雨雪等等，具有間歇性、隨機性發電的特點。由于光伏及風電自身弱點，因而如需提供優質可靠的電源尚需采取大量措施進行彌補。光伏或風電等綠色電源的非電網供電的電源獲取方式受當地環境及氣候影響很大，而鐵路覆蓋地區幅員廣闊，地理環境復雜，甚至沒有條件實施此類綠色能源的安裝與使用。

公告號CN203537081公開了一種非接觸式供電系統，采用隔離變壓器方案進行能量獲取，“解決非接觸式供電系統不能提供交流電的問題”，“尤其涉及一種最終可輸出設備所需交流電的新型非接觸式供電系統”。此專利“包括供電側電路和取電側電路”，供電側電路連接交流電源經隔離變壓器后整流(第一整流單元)并逆變(第一逆變單元)為交流電再輸出給取電側電路。取電側電路通過取電側變壓器與供電側電路輸出連接，并進行后續處理得到需要的交流輸出。此專利電路結構復雜，而且從能量取得方式看，需具備交流電的輸入源即需拉接電纜獲得能量，后續通過變壓器進行隔離完成非接觸式電能獲得，不適用于高電壓工作下的電氣化鐵路進行能量獲取。

實際上，電氣化鐵路有大量電氣化設備可以利用獲取電能，完全可以由此獲得低壓電源，以解決電氣化鐵道沿線低壓電源獲取的技術問題。不同于風電與光伏等，本發明的取電方案不受天氣與氣候影響，對電氣化鐵路沿線的不拉線獲取電能提供了一個新思路。

發明內容

本發明的目的是，為了解決電氣化鐵道沿線全天候獲取低壓電源的技術問題，本發明提出一種基于電氣化鐵路設備的無線取能低壓電源系統，無需從電網拉接電力線纜供電的新型方案。

實現本發明的技術方案是，本發明一種基于電氣化鐵路設備的無線取能低壓電源系統包括：

非拉接線纜隔離式取電單元，利用現有電氣化鐵路設備在無需額外拉接線纜的前提下完成無線電能獲取，并將交流整流成直流輸出；

直接功率變換單元，將非拉接線纜隔離式取電單元直流電進行功率變換成所需的直流輸出給負載；

充電單元，用于對能量存貯裝置進行充電；

電能存儲裝置，存貯能量；

放電單元，將電能存貯裝置存貯的電能進行變換得到期望的直流供給負載。

所述系統通過安裝在兩個現有的電氣化鐵路設備--扼流變壓器之間的中性線上的非拉接線纜隔離式取電單元，實現非接觸式能量收集，經過整流及電氣控制，形成穩定可靠的電源以供給其它負載。