CN105501076A - 一种列车过分相能量再利用装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种列车过分相能量再利用的装置，包括：电动机和控制器；所述控制器，用于在确定列车过分相时，控制所述电动机工作于发电机状态；所述电动机与列车同轴连接，列车行驶过程中带动所述电动机旋转，使电动机工作于发电机状态，将机械能转换为电能为列车上的用电设备供电。由于列车上的电动机与列车是同轴连接的，列车的行驶速度与电动机的选择速度是一致的，因此，控制电动机作为发电机来使用，将机械能转换为电能，为列车上的用电设备供电，这样就不必像现有技术那样由于蓄电池的供电量有限而停止某些用电设备，由于本实施例提供的装置可以提供电能，因此，列车在过分相时，车上的用电设备可以照常使用，从而可以提高旅客的舒适度。

Description

一种列车过分相能量再利用装置和方法

技术领域

本发明涉及机车车辆技术领域，特别涉及一种列车过分相能量再利用装置和方法。

背景技术

铁路上的受电网并不是由一个供电所提供的，一般是一个供电所负责一定的区域，两个供电所之间电流的相位是不一定相同的，所以在连接两个供电所电网之间是一段没有电的“电网”。这一段“电网”叫分相。把机车通过这一段称之为过分相。现代铁路要求过分相的时间越小越好，尤其对于目前的动作组。

在电气化铁道牵引区段，牵引供电采用单工频交流供电方式。为使电力系统三相尽可能平衡，接触网采用分段换相供电。为防止相间短路，必须在各独立供电区之间建立分相区，各相间用空气或绝缘子分割。当列车运行至分相区时，无法从接触网受流，即过分相，此时列车仅能通过蓄电池维持少量必须设备用电，而空调等设备需断电，这样将给旅客带来不便。

因此，本领域技术人员需要提供一种过分相能量再利用装置和方法，能够实现在列车过分相时，继续为车上的设备进行供电，从而提高旅客的舒适度。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种列车过分相能量再利用装置和方法，能够实现在列车过分相时，继续为车上的设备进行供电，从而提高旅客的舒适度。

本发明实施例提供一种列车过分相能量再利用的装置，包括：电动机和控制器；

所述控制器，用于在确定列车过分相时，控制所述电动机工作于发电机状态；

所述电动机与列车同轴连接，列车行驶过程中带动所述电动机旋转，使电动机工作于发电机状态，将机械能转换为电能为列车上的用电设备供电。

优选地，还包括：双向逆变器、辅助逆变器和辅助变压器；

所述控制器，用于在确定列车过分相时，控制所述双向逆变器工作于整流器状态；

所述电动机输出的电能经过所述双向逆变器整流为直流到中间直流回路；

所述辅助逆变器，用于将所述中间直流回路上的直流逆变为交流；

所述辅助变压器，用于将所述辅助逆变器输出的交流进行变压后为列车上的用电设备进行供电。

优选地，还包括：真空断路器、主变压器、接触器和整流器；

所述主变压器的原边绕组通过所述真空断路器连接接触网；

所述主变压器的副边绕组通过所述接触器连接所述整流器的输入端；

所述整流器的输出端通过所述中间直流回路连接所述双向逆变器；

所述控制器，还用于在确定列车过分相时，控制所述接触器断开。

优选地，所述辅助变压器为三相交流380V变压器，所述辅助变压器的原边绕组和副边绕组的连接方式为星-三角连接。

优选地，所述电动机为三相异步感应电动机。

本发明还提供一种列车过分相能量再利用的方法，包括：

判断列车过分相时，控制电动机工作于发电机状态；所述电动机与列车同轴连接，列车行驶过程中带动所述电动机旋转，使电动机工作于发电机状态将机械能转换为电能；

将所述电动机输出的电能为列车上的用电设备供电。

优选地，所述将电动机输出的电能为列车上的用电设备供电，具体包括：

将电动机输出的电能整流为直流电；

将所述直流电逆变为交流电；

将所述交流电经过电压以后为列车上的用电设备供电。

优选地，还包括：

判断列车过分相时，控制列车与接触网断开。

优选地，还包括：

判断列车停止过分相时，控制电动机工作停止发电，控制列车与接触网连接。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

由于列车上的电动机与列车是同轴连接的，列车的行驶速度与电动机的选择速度是一致的，因此，控制电动机作为发电机来使用，将机械能转换为电能，为列车上的用电设备供电，这样就不必像现有技术那样由于蓄电池的供电量有限而停止某些用电设备，由于本实施例提供的装置可以提供电能，因此，列车在过分相时，车上的用电设备可以照常使用，从而可以提高旅客的舒适度。

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一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明提供的列车过分相能量再利用装置实施例一示意图；

图2是本发明提供的列车过分相能量再利用装置实施例二示意图；

图3是本发明提供的列车过分相能量再利用装置实施例三电路图；

图4是本发明提供的列车过分相能量再利用的方法实施例一流程图；

图5是本发明提供的列车过分相能量再利用的方法实施例二流程图。

具体实施方式

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，所描述的实施例仅仅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他实施例，都属于本发明保护的范围。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。

装置实施例一：

参见图1，该图为本发明提供的列车过分相能量再利用装置实施例一示意图。

本实施例提供的列车过分相能量再利用的装置，包括：电动机100和控制器200；

所述控制器200，用于在确定列车过分相时，控制所述电动机100工作于发电机状态；

所述电动机100与列车同轴连接，列车行驶过程中带动所述电动机100旋转，使电动机100工作于发电机状态，将机械能转换为电能为列车上的用电设备供电300。

现有技术中，列车过分相时，不能断电的用电设备是由蓄电池来供电的，而其他的用电设备是停止供电的，例如空调，这样当空调断电时，在炎热的夏季或寒冷的冬季，旅客的舒适度会降低。因此，本实施例提供的方法可以保证在列车过分相时，所有的用电设备正常使用不断电。

可以理解的是，列车在过分相时，虽然受电弓降下来，列车与接触网隔离了，不能从接触网受电，但是列车仍然在运行，没有停止。本发明实施例中正是利用了列车继续运行这个机械能，将这个机械能转换为电能。

由于列车上的电动机与列车是同轴连接的，列车的行驶速度与电动机的选择速度是一致的，因此，控制电动机作为发电机来使用，将机械能转换为电能，为列车上的用电设备供电，这样就不必像现有技术那样由于蓄电池的供电量有限而停止某些用电设备，由于本实施例提供的装置可以提供电能，因此，列车在过分相时，车上的用电设备可以照常使用，从而可以提高旅客的舒适度。

装置实施例二：

参见图2，该图为本发明提供的列车过分相能量再利用装置实施例二示意图。

可以理解的是，本发明实施例提供的过分相能量再利用装置可以最大限度地应用列车上已经设置的设备，这样需要增加的设备就比较少，可以最大限度地降低成本。

可以理解的是，列车没有过分相时，列车通过接触网进行供电，列车上的用电设备通过单独的变换器由接触网过来的电能进行供电。而本实施例提供的装置，列车在过分相时，列车上的用电设备不能通过变换器从接触网取电，而是经过本实施例提供的辅助逆变器和辅助变压器从发电机上来取电。

本实施例提供的列车过分相能量再利用装置，还包括：双向逆变器400、辅助逆变器500和辅助变压器600；

所述控制器200，用于在确定列车过分相时，控制所述双向逆变器600工作于整流器状态；

可以理解的是，双向逆变器600可以工作于整流模式，又可以工作于逆变模式，通过改变双向逆变器600桥臂的开关管的脉冲信号就可以改变其工作模式。

需要说明的是，双向逆变器600是列车上已经存在的设备，在列车行驶过程中，可以为列车提供交流电源从而为列车提供前进的动力，另外，当列车制动时，可以回收列车制动产生的电能。

所述电动机100输出的电能经过所述双向逆变器600整流为直流到中间直流回路500；

所述辅助逆变器600，用于将所述中间直流回路500上的直流逆变为交流；

所述辅助变压器700，用于将所述辅助逆变器600输出的交流进行变压后为列车上的用电设备300进行供电。

由于电动机100输出的电能不能直接供给用电设备，因此，需要对电能进行变流，即先整流，再逆变。此时，双向逆变器400作为整流器使用，辅助逆变器600将直流逆变为交流，但是辅助逆变器600输出的交流电压还是太高，因此，需要辅助变压器700进行降压，将降压后的电压给用电设备进行供电。

装置实施例三：

参见图3，该图为本发明提供的列车过分相能量再利用装置实施例三的电路图。

本实施例提供的列车过分相能量再利用装置，还包括：真空断路器10、主变压器900、接触器20和整流器800；

所述主变压器900的原边绕组通过所述真空断路器10连接接触网；

所述主变压器900的副边绕组通过所述接触器20连接所述整流器800的输入端；

所述整流器800的输出端通过所述中间直流回路500连接所述双向逆变器400；

所述控制器(图中未示出)，还用于在确定列车过分相时，控制所述接触器20断开。

当列车没有过分相时，接触器20闭合，接触网过来的交流高压电源经过整流器800、双向逆变器400给电动机100提供电源，电动机100驱动列车行驶。

当列车过分相时，接触器20断开，控制器控制电动机100作为发电机使用，发出的交流电经过双向逆变器400、辅助逆变器600和辅助变压器700为用电设备进行供电。

可以理解的是，所述辅助变压器700为三相交流380V变压器，所述辅助变压器700的原边绕组和副边绕组的连接方式为星-三角连接，如图3所示，当然，除了这种连接方式，辅助变压器700还可以为其他连接方式，可以根据需要来选择设置。

需要说明的是，所述电动机100可以为三相异步感应电动机，可以通过改变励磁方式，使其工作在电动状态和发电状态。

从图3中可以看出，本实施例提供的辅助逆变器700和双向逆变器400均为三相桥臂逆变器。整流器800为两相桥臂逆变器。

基于以上实施例提供的一种列车过分相能量再利用的装置，本发明实施例还提供一种列车过分相能量再利用的方法，下面结合附图来详细介绍其工作原理。

方法实施例一：

参见图4，该图为本发明提供的列车过分相能量再利用的方法实施例一流程图。

本实施例提供的一种列车过分相能量再利用的方法，包括：

S401：判断列车过分相时，控制电动机工作于发电机状态；所述电动机与列车同轴连接，列车行驶过程中带动所述电动机旋转，使电动机工作于发电机状态将机械能转换为电能；

现有技术中，列车过分相时，不能断电的用电设备是由蓄电池来供电的，而其他的用电设备是停止供电的，例如空调，这样当空调断电时，在炎热的夏季或寒冷的冬季，旅客的舒适度会降低。因此，本实施例提供的方法可以保证在列车过分相时，所有的用电设备正常使用不断电。

S402：将所述电动机输出的电能为列车上的用电设备供电。

可以理解的是，列车在过分相时，虽然受电弓降下来，列车与接触网隔离了，不能从接触网受电，但是列车仍然在运行，没有停止。本发明实施例中正是利用了列车继续运行这个机械能，将这个机械能转换为电能。

由于列车上的电动机与列车是同轴连接的，列车的行驶速度与电动机的选择速度是一致的，因此，控制电动机作为发电机来使用，将机械能转换为电能，为列车上的用电设备供电，这样就不必像现有技术那样由于蓄电池的供电量有限而停止某些用电设备，由于本实施例提供的装置可以提供电能，因此，列车在过分相时，车上的用电设备可以照常使用，从而可以提高旅客的舒适度。

方法实施例二：

参见图5，该图为本发明提供的列车过分相能量再利用的方法实施例二流程图。

由于电动机输出的电能列车上的用电设备不一定可以直接利用，因此需要对电动机输出的电能进行变换后再提供给用电设备。本实施例中对此进行介绍。

本实施例提供的方法，S501与S401相同，在此不再赘述。

本实施例中所述将电动机输出的电能为列车上的用电设备供电，具体包括：

S502：将电动机输出的电能整流为直流电；

S503：将所述直流电逆变为交流电；

S504：将所述交流电经过电压以后为列车上的用电设备供电。

另外，本发明提供的列车过分相能量再利用的方法，还包括：

判断列车过分相时，控制列车与接触网断开。

还包括：

判断列车停止过分相时，控制电动机工作停止发电，控制列车与接触网连接。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制。虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims (9)

1.一种列车过分相能量再利用的装置，其特征在于，包括：电动机和控制器；

所述控制器，用于在确定列车过分相时，控制所述电动机工作于发电机状态；

所述电动机与列车同轴连接，列车行驶过程中带动所述电动机旋转，使电动机工作于发电机状态，将机械能转换为电能为列车上的用电设备供电。

2.根据权利要求1所述的列车过分相能量再利用装置，其特征在于，还包括：双向逆变器、辅助逆变器和辅助变压器；

所述控制器，用于在确定列车过分相时，控制所述双向逆变器工作于整流器状态；

所述电动机输出的电能经过所述双向逆变器整流为直流到中间直流回路；

所述辅助逆变器，用于将所述中间直流回路上的直流逆变为交流；

所述辅助变压器，用于将所述辅助逆变器输出的交流进行变压后为列车上的用电设备进行供电。

3.根据权利要求1所述的列车过分相能量再利用装置，其特征在于，还包括：真空断路器、主变压器、接触器和整流器；

所述主变压器的原边绕组通过所述真空断路器连接接触网；

所述主变压器的副边绕组通过所述接触器连接所述整流器的输入端；

所述整流器的输出端通过所述中间直流回路连接所述双向逆变器；

所述控制器，还用于在确定列车过分相时，控制所述接触器断开。

4.根据权利要求1所述的列车过分相能量再利用装置，其特征在于，所述辅助变压器为三相交流380V变压器，所述辅助变压器的原边绕组和副边绕组的连接方式为星-三角连接。

5.根据权利要求1所述的列车过分相能量再利用装置，其特征在于，所述电动机为三相异步感应电动机。

6.一种列车过分相能量再利用的方法，其特征在于，包括：

判断列车过分相时，控制电动机工作于发电机状态；所述电动机与列车同轴连接，列车行驶过程中带动所述电动机旋转，使电动机工作于发电机状态将机械能转换为电能；

将所述电动机输出的电能为列车上的用电设备供电。

7.根据权利要求6所述的列车过分相能量再利用的方法，其特征在于，所述将电动机输出的电能为列车上的用电设备供电，具体包括：

将电动机输出的电能整流为直流电；

将所述直流电逆变为交流电；

将所述交流电经过电压以后为列车上的用电设备供电。

8.根据权利要求6或7所述的列车过分相能量再利用的方法，其特征在于，还包括：

判断列车过分相时，控制列车与接触网断开。

9.根据权利要求6或7所述的列车过分相能量再利用的方法，其特征在于，还包括：

判断列车停止过分相时，控制电动机工作停止发电，控制列车与接触网连接。