[發明專利]一種鐵路車輛軸端發電系統的控制裝置及軸端發電系統

在審

• 申請號: 201911148899.0
• 申請日: 2019-11-21
• 公開（公告）號: CN112825435A
• 公開（公告）日: 2021-05-21
• 發明（設計）人: 劉偉;李鵬;謝佳彬;劉燦;饒沛南;鄒建軍;蘇偉
• 申請（專利權）人: 株洲中車時代電氣股份有限公司
• 主分類號: H02J7/14
• 分類號: H02J7/14;G01D21/02;H03K17/687
• 代理公司: 湖南兆弘專利事務所(普通合伙) 43008
• 代理人: 廖元寶

本發明公開了一種鐵路車輛軸端發電系統的控制裝置及發電系統，包括控制管理模塊、主電路驅動模塊、電源轉換模塊和開關模塊；開關模塊的輸入端與變流器主電路的輸出端相連，開關模塊包括多個輸出端，開關模塊的輸入端與各輸出端之間設置有電子開關；控制管理模塊與開關模塊相連，用于控制所述開關模塊各電子開關的開關；電源轉換模塊的輸入端分別與軸端發電機的輸出端和開關模塊中與儲能設備相連的輸出端相連，電源轉換模塊的輸出端分別與控制管理模塊、主電路驅動模塊和開關模塊相連；控制管理模塊經主電路驅動模塊與變流器主電路相連。本發明的控制裝置及發電系統均具有可自啟動、體積小、功耗小、運行可靠性高等優點。

技術領域

本發明主要涉及鐵路車輛供電技術領域，特指一種鐵路車輛軸端發電系統的控制裝置及軸端發電系統。

背景技術

為解決鐵路車輛(指無動力拖車)的用電問題，采用軸驅式發電或軸端發電是一種可行的技術方案。其中軸驅發電是在輪軸末端加裝皮帶輪，車輛運行時輪軸通過皮帶帶動發電機發電。優點：發電機轉子與車軸不是剛性連接，車軸的振動不會傳遞到發電機，所發電能較為穩定。缺點：需要車軸有軸箱設計，不適用于無軸箱結構的傳統三大件式貨車轉向架。軸驅式直流發電機早期在客運車輛上廣泛應用，作為鉛酸電池的充電設備，間接為車內照明、風扇等電氣設備供電，隨著車輛用電負荷增大，后來逐漸被列車集中供電方式所取代。

近年來，隨著鐵路信息化要求提升，對貨運車輛實施軸溫監測、防滑監測、管壓監測、地理定位等功能陸續提出，需要增加相應電氣設備，而實現這些功能的首要前提是車輛具備供電能力。由于我國鐵路貨車存在隨解隨編的特點、貨運牽引機車也不具備對外供電能力，因此不適合采用集中供電方案?？紤]到貨運車輛配置的電氣設備普遍功率較小(除冷藏保溫車，需要專門的柴油發電機為空調供電)，無需太大供電能力，采用單車自供電方案比較適合。因此，軸端發電系統以其體積小、成本低、易于安裝和擴展、維護簡便等特點，成為目前解決貨運車輛供電難題的最佳方案。

軸端發電是將軸端發電機安裝在輪軸末端，發電機轉子與車軸直接相連，車輛運行時車軸直接驅動發電機發電，優點是體積小，適用于無軸箱結構的轉向架，缺點是受結構特點和運行環境限制，發電質量較差。但軸端發電系統受限于發電機結構和應用環境，發電的電壓、頻率均隨車輛運行速度變化，同時受彎道、鋼軌接縫振動沖擊影響，幅值和相位畸變嚴重，無法直接供給電氣設備使用，必須通過變流器進行調整。而變流器工作時需要穩定電源為其控制部分供電，且控制單元必須先于主電路啟動，需要配置專門的輔助電源(如蓄電池或地面電源)為其供電。但這在鐵路車輛軸端發電系統中難以實現，因為鐵路車輛的運用特點使得系統無法獲得地面供電持續支持；蓄電池受容量限制，在缺乏穩定充電環境下，無法保證變流器可靠運用，其典型問題就是車輛在野外長期停放后，可能出現電池虧電、系統無法啟動的情況。

發明內容

本發明要解決的技術問題就在于：針對現有技術存在的技術問題，本發明提供一種可自啟動、運行可靠性高的鐵路車輛軸端發電系統的控制裝置及軸端發電系統。

為解決上述技術問題，本發明提出的技術方案為：

一種鐵路車輛軸端發電系統的控制裝置，包括控制管理模塊、主電路驅動模塊、電源轉換模塊和開關模塊；

所述開關模塊的輸入端與鐵路車輛軸端發電系統的變流器主電路的輸出端相連，所述開關模塊包括多個輸出端，用于分別與車載設備和儲能設備相連，所述開關模塊的輸入端與各輸出端之間設置有電子開關；

所述控制管理模塊與所述開關模塊相連，用于控制所述開關模塊各電子開關的開關；

所述電源轉換模塊的輸入端分別與軸端發電機的輸出端和開關模塊中與儲能設備相連的輸出端相連，所述電源轉換模塊的輸出端分別與控制管理模塊、主電路驅動模塊和開關模塊相連，用于提供各模塊所需電源；

所述控制管理模塊經主電路驅動模塊與變流器主電路相連，用于輸出驅動信號經主電路驅動模塊處理后輸送至變流器主電路。