一种列车自供电电源系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种列车自供电电源系统，包括控制器、蓄电池和至少一条自发电供电支路；每一条自发电供电支路包括依次串联的发电模块、整流器和DC/DC变换单元；发电模块与车轴相连，由车轴的驱动产生交流电；DC/DC变换单元的输出端和蓄电池均与直流母线相接；直流母线为控制器供电；DC/DC变换单元受控于控制器。该列车自供电电源系统结构紧凑，易于实施，无需外接电源即可为列车的负载供电。

A self powered power supply system for trains

The utility model discloses a train from the power supply system, including controller, battery and at least one since the power supply branch; each branch comprises a self generating power supply module, power rectifier and DC/DC converter unit series; power module and axle is connected by the driving axle produces alternating current output and the battery DC/DC; transform unit are connected to the DC bus; DC bus controller for power supply unit is controlled by the controller; DC/DC transform. The self power supply system of the train is compact and easy to implement. It can supply power to the train without external power supply.

【技术实现步骤摘要】
一种列车自供电电源系统
本技术属于电子
，涉及一种列车自供电电源系统。
技术介绍
随着市场经济的发展，铁路、公路、水路、航空等运输日益发展，四大运输领域的竞争也越来越激烈，铁路货运受到了前所未有的挑战，为适应市场竞争和铁路总公司货运改革的要求，铁路列车车载动态安全监控设备、电子防滑器等被提出。然而，长期以来，由于铁路列车不断拆解编组，机车上的电能无法有效的传送到每节列车上，因此除机车外的其它车厢和转向架普遍没有电源，这一现状导致了列车车载动态安全监控设备、电子防滑器、通讯设备及照明等用电设备不方便被使用。近年来，由于太阳能、风能、蓄电池和其他电源的开发，列车的供电问题将得到逐步解决。现有的列车车载电源装置有安装蓄电池、太阳能电池、压缩空气发电装置、振动发电装置、风力发电、皮带轮传动轴端发电装置、轴端盘式永磁发电装置、轴端径向发电装置、轴承发电装置等多种方案。安装蓄电池供电的方式操作简单，供电质量好，但由于蓄电池容量有限，不能长期提供安全可靠的电源；太阳能电池受气候和运行时段的影响，不能长期提供安全可靠的电源；压缩空气发电装置是利用列车的气动刹车系统的压缩空气发电，由于气动刹车系统的工作是间断的，且间断时间不确定，这将导致发电量不能满足列车用电设备的需要；振动发电技术受压电材料限制，且输出功率太低，不能满足列车用电设备的需要；恶劣的作业条件限制了风力发电装置在列车上的使用；皮带轮传动轴端发电装置、轴端盘式永磁发电装置、轴端径向发电装置和轴承发电装置均利用列车车轴旋转的机械能转换为电能，其共同特点是由车轴的旋转速度决定发电量，在列车运行过程中可以实现连续发电，能为用电设备提供足够功率的电能。由于皮带轮传动轴端发电装置、轴端盘式永磁发电装置、轴端径向发电装置和轴承发电装置采用了同步发电机或异步发电机发电，根据发电机的原理，同步发电机或异步发电机发出的电压随着列车运行速度的变化而变化，且电压的频率也是变化的，因此，发电机发出的电能不能直接被用电设备使用，为了给列车用电负载提供安全可靠的电源，发电机发出的电能必须经过一系列的变换才能被负载使用。综上所述，如何能够利用列车车轴的机械能发电，实现对列车(尤其对货运列车)长时间提供稳定、可靠的电源是列车电源系统领域亟待解决的技术问题。因此，有必要设计一种列车自供电电源系统。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题是提供一种列车自供电电源系统，该列车自供电电源系统结构紧凑，易于实施，无需外接电源即可为列车的负载供电。技术的技术解决方案如下：一种列车自供电电源系统，包括控制器、蓄电池和至少一条自发电供电支路；每一条自发电供电支路包括依次串联的发电模块、整流器和DC/DC变换单元；发电模块与车轴相连，由车轴的驱动产生交流电；DC/DC变换单元的输出端和蓄电池均与直流母线相接；直流母线为控制器供电；DC/DC变换单元受控于控制器。自发电供电支路为多条；多条自发电供电支路的输出端与直流母线相连；多条自发电供电支路的发电模块分别对应与多个不同的车轴相连。直流母线为24V直流母线。直流母线还接有DC/DCO变换单元；DC/DCO变换单元用于输出5V和12V电压；DC/DCO变换单元为直流/直流变换输出单元。输出5V电压可以采用7805芯片，或采用ME6119A5.0PG芯片，或采用如图3所述的电路。蓄电池通过充/放电双向切换模块与直流母线相连。所述的列车自供电电源系统还包括控制器启动电源控制电路；控制器启动电源控制电路受控于控制器且用于为控制器供电；控制器启动电源控制电路由某一条自发电供电支路的整流器的输出端Ud1供电。控制器启动电源控制电路包括接触器KM、晶闸管SCR、NPN型的三极管T和稳压二极管DZ；各器件的连接关系如下：(1)直流母线经接触器KM的线圈接晶闸管SCR的阳极，晶闸管SCR阴极接地；晶闸管SCR的触发端接控制器的一个输出端口；(2)某一条自发电供电支路的整流器的输出端Ud1(也可以是Ud2等)经接触器KM的常闭开关接三极管T的c极；三极管T的e极接控制器的供电端(可以是多个供电端的一端)；三极管T的c极和e极之间跨接有电阻R；R是DZ的保护电阻，限制通过DZ的电流，起保护稳压管的作用，比如可以采用100欧姆，或1k欧姆，或根据稳压二极管DZ的最大容许电流计算器阻值；三极管T的b极接稳压二极管DZ的阴极；稳压二极管DZ的阳极接地。发电机为皮带轮传动轴端发电装置、轴端盘式永磁发电装置、轴端径向发电装置和轴承发电装置中的任一种。还可以在上述发电装置的基础上再采用微型风力发电机，列车开动时，风力发电机工作产生电能也能为系统供电。整流器包括整流电路及滤波电路；整流电路为三相桥式不可控整流电路或单相桥式不可控整流电路。根据轴承发电机或传动机构带动的发电机或风力发电机是三相发电机还是单相发电机，每个整流器相应的采用三相桥式不可控整流电路或单相桥式不可控整流电路。DC/DC变换单元采用全控型开关器件组成的电力电子电路。供电电源还包括连接控制器的电压检测电路，用于检测蓄电池电压，母线电压等。控制器的供电线路有3条：(1)由直流母线供电；(2)由蓄电池供电；(3)由控制器启动电源控制电路供电；通过切换电路(如继电器或接触器实现切换，为现有成熟技术)实现切换。所述的控制器为PLC或DSP等。本技术的电源系统包括：发电单元、整流器单元、DC/DC变换单元(即直流/直流变换单元)、控制器、充/放电双向切换模块、蓄电池、DC/DCO变换单元(即直流/直流变换输出单元)、控制器启动电源单元。所述发电单元由n个发电模块组成，每个发电模块分别与列车车轴连接，利用轴承发电机或传动机构带动的发电机发出交流电，所发出交流电的电压大小和频率均随列车速度变化而变化，实现将车轴的部分机械能转换为电能并传递给整流器单元。所述整流器单元由n个整流器组成，根据轴承发电机或传动机构带动的发电机是三相发电机还是单相发电机，每个整流器相应的采用三相桥式不可控整流电路或单相桥式不可控整流电路，整流输出电压采用电容滤波，将发电单元发出的交流电转化为直流电，该直流电压随着列车速度变化而变化。所述DC/DC变换单元由n个DC/DC模块组成，各个DC/DC模块采用升降压斩波电路，当列车车速比较低时，所发出的电压经不可控整流电路输出电压低于24V，采用升压控制模式，当列车车速增加，所发出的电压经过不可控整流电路输出电压高于24V，采用降压控制模式。各个DC/DC模块的升降压斩波电路采用全控型开关器件组成的电力电子电路，完成电压转换，使得输入的随着列车速度改变的直流电压转换为稳定的直流电压输出，且输出电压恒定为24V。所述控制器实现对DC/DC变换单元、充/放电双向切换模块、DC/DCO变换单元以及控制器启动电源单元内的可控硅SCR的控制，并检测蓄电池的充/放电电流和端电压，检测24Vdc直流母线上的电流。所述控制器对DC/DC变换单元进行控制，即控制各个DC/DC模块的全控型开关器件，同时检测各个DC/DC模块的输出电压，用于作为恒压控制的电压反馈，确保各个DC/DC模块输出电压恒定为24V，同时确保24Vdc直流母线的电压为24V。所述充/放电双向切换模块实现蓄电池的充/放电双向切换功能，当系本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种列车自供电电源系统，其特征在于，包括控制器、蓄电池和至少一条自发电供电支路；每一条自发电供电支路包括依次串联的发电模块、整流器和DC/DC变换单元；发电模块与车轴相连，由车轴的驱动产生交流电；DC/DC变换单元的输出端和蓄电池均与直流母线相接；直流母线为控制器供电；DC/DC变换单元受控于控制器。

【技术特征摘要】
1.一种列车自供电电源系统，其特征在于，包括控制器、蓄电池和至少一条自发电供电支路；每一条自发电供电支路包括依次串联的发电模块、整流器和DC/DC变换单元；发电模块与车轴相连，由车轴的驱动产生交流电；DC/DC变换单元的输出端和蓄电池均与直流母线相接；直流母线为控制器供电；DC/DC变换单元受控于控制器。2.根据权利要求1所述的列车自供电电源系统，其特征在于，自发电供电支路为多条；多条自发电供电支路的输出端与直流母线相连；多条自发电供电支路的发电模块分别对应与多个不同的车轴相连。3.根据权利要求1所述的列车自供电电源系统，其特征在于，直流母线为24V直流母线。4.根据权利要求3所述的列车自供电电源系统，其特征在于，直流母线还接有DC/DCO变换单元；DC/DCO变换单元用于输出5V和12V电压；DC/DCO变换单元为直流/直流变换输出单元。5.根据权利要求1所述的列车自供电电源系统，其特征在于，蓄电池通过充/放电双向切换模块与直流母线相连。6.根据权利要求1所述的列车自供电电源系统，其特征在于，还包括控制器启动电源控制电路；控制器启动电源控制电路受控于控制器且用于为控制器供电；控制...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱能飞，王翠，欧阳俊铭，张兴旺，曾瑄，
申请(专利权)人：南昌工程学院，
类型：新型
国别省市：江西,36