專利名稱:地鐵車輛變頻調(diào)速逆變器的供電系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型提供一種地鐵車輛變頻調(diào)速逆變器的供電系統(tǒng)，當列車控制和管理系統(tǒng)接收蓄電池牽引模式指令，控制DC1500V母線與VVVF逆變器之間設(shè)置的高速斷路器斷開，控制蓄電池組與VVVF逆變器之間設(shè)置的第一接觸器閉合，以便蓄電池組為VVVF逆變器提供牽引動力電源。實現(xiàn)了在接觸網(wǎng)無電的情況下通過蓄電池組完成地鐵車輛的應(yīng)急牽引，保障了乘客的生命安全，并且設(shè)備費用較低，實用性較強。
【專利說明】地鐵車輛變頻調(diào)速逆變器的供電系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型實施例涉及電力牽引【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種地鐵車輛變頻調(diào)速逆變器的供電系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]編組形式的地鐵車輛越來越多的出現(xiàn)在城市中，并且擔(dān)負著越來越多的城市交通運輸需求。
[0003]現(xiàn)有的編組形式的地鐵車輛的供電方案是通過接觸網(wǎng)為車輛的變頻調(diào)速系統(tǒng)(Variable Voltage and Variable Frequency，VVVF)逆變器提供牽引動力電源，具體為:動力電源DC1500V為車輛VVVF逆變器提供牽引動力電源，經(jīng)逆變模塊轉(zhuǎn)換成三相變壓變頻電源，驅(qū)動牽引電機。
[0004]由此可見，現(xiàn)有技術(shù)的供電方案中，如果地鐵在軌道運行過程中，發(fā)生接觸網(wǎng)無電的情況，地鐵車輛的VVVF逆變器將沒有動力來源，從而無法緊急運行到最近的車站，不能及時地疏散乘客，存在很大的安全隱患。
實用新型內(nèi)容
[0005]針對現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，本實用新型實施例提供一種地鐵車輛變頻調(diào)速逆變器的供電系統(tǒng)。
[0006]本實用新型一方面提供一種地鐵車輛變頻調(diào)速逆變器的供電系統(tǒng)，包括:
[0007]變頻調(diào)速系統(tǒng)VVVF逆變器，以及與接觸網(wǎng)連接的DC1500V母線，其特征在于，還包括:蓄電池組，所述蓄電池組與所述VVVF逆變器之間設(shè)有第一接觸器，所述DC1500V母線與所述VVVF逆變器之間設(shè)有高速斷路器，所述第一接觸器和所述高速斷路器與所述列車控制和管理系統(tǒng)相連接，
[0008]所述列車控制和管理系統(tǒng)，用于若接收蓄電池牽引模式指令，控制所述高速斷路器斷開，控制所述第一接觸器閉合；
[0009]所述蓄電池組，用于為所述VVVF逆變器提供牽引動力電源，其中，所述牽引動力電源大于等于預(yù)設(shè)的門限值。
[0010]如上所述的地鐵車輛變頻調(diào)速逆變器的供電系統(tǒng)，所述蓄電池組包括:至少兩個蓄電池模塊，設(shè)置于各蓄電池模塊之間的第一開關(guān)元件，所述第一開關(guān)元件與所述列車控制和管理系統(tǒng)相連；
[0011]所述列車控制和管理系統(tǒng)，具體用于若接收蓄電池牽引模式指令，控制所述高速斷路器斷開，控制所述第一接觸器閉合，并根據(jù)各蓄電池模塊輸出的電能特性控制對應(yīng)的第一開關(guān)元件的開啟和閉合，以調(diào)整各蓄電池模塊之間的連接關(guān)系，以便為所述VVVF逆變器提供牽引動力電源，其中，所述牽引動力電源大于等于預(yù)設(shè)的門限值。
[0012]如上所述的地鐵車輛變頻調(diào)速逆變器的供電系統(tǒng)，所述供電系統(tǒng)還包括:與接觸網(wǎng)連接的DCllOV母線，所述蓄電池組還包括:各蓄電池模塊通過第二開關(guān)元件與所述DCllOV母線和地線相連，所述第二開關(guān)元件與所述列車控制和管理系統(tǒng)相連；所述各蓄電池模塊的供電電壓為DCl 10V，
[0013]所述列車控制和管理系統(tǒng)，具體用于若接收蓄電池牽引模式指令，控制所述高速斷路器和所述第二開關(guān)元件斷開，控制所述第一接觸器閉合，并根據(jù)各蓄電池模塊輸出的電能特性控制各第一開關(guān)元件的開啟和閉合，以調(diào)整各蓄電池模塊之間的連接關(guān)系，以便為所述VVVF逆變器提供牽引動力電源，其中，所述牽引動力電源大于等于預(yù)設(shè)的門限值。
[0014]如上所述的地鐵車輛變頻調(diào)速逆變器的供電系統(tǒng)，當至少兩個蓄電池模塊串聯(lián)為所述VVVF逆變器提供牽引動力電源時，從每兩個串聯(lián)蓄電池組的中間抽頭與車輛上的各設(shè)備控制箱相連接，為所述設(shè)備控制箱供電。
[0015]本實用新型實施例提供的地鐵車輛變頻調(diào)速逆變器的供電系統(tǒng)，當列車控制和管理系統(tǒng)接收蓄電池牽引模式指令，控制DC1500V母線與VVVF逆變器之間設(shè)置的高速斷路器斷開，控制蓄電池組與VVVF逆變器之間設(shè)置的第一接觸器閉合，以便蓄電池組為VVVF逆變器提供牽引動力電源。實現(xiàn)了在接觸網(wǎng)無電的情況下通過蓄電池組完成地鐵車輛的應(yīng)急牽弓丨，保障了乘客的生命安全，并且設(shè)備費用較低，實用性較強。

【附圖說明】

[0016]圖1為本實用新型實施例提供的一個地鐵車輛變頻調(diào)速逆變器的供電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖2為本實用新型實施例提供的另一個地鐵車輛變頻調(diào)速逆變器的供電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖3為本實用新型實施例提供的一個地鐵車輛變頻調(diào)速逆變器的供電系統(tǒng)的電路圖。

【具體實施方式】
[0019]圖1為本實用新型實施例提供的一個地鐵車輛變頻調(diào)速逆變器的供電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖1所示，該供電系統(tǒng)包括:包括:變頻調(diào)速系統(tǒng)VVVF逆變器1，以及與接觸網(wǎng)連接的DC1500V母線2，還包括:蓄電池組3，蓄電池組3與VVVF逆變器I之間設(shè)有第一接觸器4，DC1500V母線2與VVVF逆變器I之間設(shè)有高速斷路器5，第一接觸器4和高速斷路器5與列車控制和管理系統(tǒng)6相連接，
[0020]列車控制和管理系統(tǒng)6，用于若接收蓄電池牽引模式指令，控制高速斷路器5斷開，控制第一接觸器4閉合；
[0021]蓄電池組3，用于為VVVF逆變器I提供牽引動力電源，其中，所述牽引動力電源大于等于預(yù)設(shè)的門限值。
[0022]具體地，正常牽引工況下，蓄電池牽引模式開關(guān)處于OFF位，DC1500V母線2高壓經(jīng)弓網(wǎng)通過受電弓傳送到高速斷路器5，高速斷路器5吸合，DC1500V高壓電傳送給VVVF逆變器1，VVVF逆變器I經(jīng)逆變模塊將DC1500V高壓轉(zhuǎn)換成三相變壓變頻電源，驅(qū)動牽引電機。
[0023]當接觸網(wǎng)出現(xiàn)故障不能供電時，列車控制和管理系統(tǒng)6接收到蓄電池牽引模式指令，蓄電池牽引模式開關(guān)處于on位，將VVVF逆變器I的供電由接觸網(wǎng)供電的正常牽引工況切換到蓄電池組供電的蓄電池牽引工況下。具體為:首先列車控制和管理系統(tǒng)6控制高速斷路器5斷開，其次控制蓄電池組3與VVVF逆變器I之間的第一接觸器4閉合，此時，蓄電池組電源為VVVF逆變器I供電，VVVF逆變器I將蓄電池組提供的電源轉(zhuǎn)換成三相變壓變頻電源，驅(qū)動牽引電機。
[0024]本實施例提供的地鐵車輛變頻調(diào)速逆變器的供電系統(tǒng)，當列車控制和管理系統(tǒng)接收蓄電池牽引模式指令，控制DC1500V母線與VVVF逆變器之間設(shè)置的高速斷路器斷開，控制蓄電池組與VVVF逆變器之間設(shè)置的第一接觸器閉合，以便蓄電池組為VVVF逆變器提供牽引動力電源。實現(xiàn)了在接觸網(wǎng)無電的情況下通過蓄電池組完成地鐵車輛的應(yīng)急牽引，保障了乘客的生命安全，并且設(shè)備費用較低，實用性較強。
[0025]圖2為本實用新型實施例提供的另一個地鐵車輛變頻調(diào)速逆變器的供電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖2所示，基于圖1所示實施例，蓄電池組3包括:至少兩個蓄電池模塊31，設(shè)置于各蓄電池模塊31之間的第一開關(guān)元件32，所述第一開關(guān)元件31與所述列車控制和管理系統(tǒng)6相連；
[0026]列車控制和管理系統(tǒng)6，具體用于若接收蓄電池牽引模式指令，控制高速斷路器5斷開，控制第一接觸器4閉合，并根據(jù)各蓄電池模塊31輸出的電能特性控制對應(yīng)的第一開關(guān)元件32的開啟和閉合，以調(diào)整各蓄電池模塊31之間的連接關(guān)系，以便為VVVF逆變器I提供牽引動力電源，其中，所述牽引動力電源大于等于預(yù)設(shè)的門限值。
[0027]具體地，當接觸網(wǎng)出現(xiàn)故障不能供電時，列車控制和管理系統(tǒng)6接收到蓄電池牽引模式指令，將VVVF逆變器I的供電由接觸網(wǎng)供電的正常牽引工況切換到蓄電池組供電的蓄電池牽引工況下。具體為:首先列車控制和管理系統(tǒng)6控制高速斷路器5斷開，其次控制蓄電池組3與VVVF逆變器I之間的第一接觸器4閉合，由于蓄電池組包括至少兩個蓄電池模塊31，需要說明的是，蓄電池模塊的數(shù)量和每個蓄電池模塊的電能特性可以根據(jù)實際的應(yīng)用需要進行部署，因此，列車控制和管理系統(tǒng)6可以根據(jù)VVVF逆變器I需要的牽引動力電源的大小，具體根據(jù)各蓄電池模塊31輸出的電能特性控制對應(yīng)的第一開關(guān)元件32的開啟和閉合，以調(diào)整各蓄電池模塊31之間的連接關(guān)系，各蓄電池模塊31之間的連接關(guān)系包括串聯(lián)和/或并聯(lián)，從而蓄電池組中的蓄電池模塊按照列車控制和管理系統(tǒng)6調(diào)控的連接關(guān)系為VVVF逆變器I提供牽引動力電源，其中，牽引動力電源大于等于預(yù)設(shè)的門限值，從而VVVF逆變器I將蓄電池組提供的電源轉(zhuǎn)換成三相變壓變頻電源，驅(qū)動牽引電機。
[0028]本實施例提供的地鐵車輛變頻調(diào)速逆變器的供電系統(tǒng)，當列車控制和管理系統(tǒng)接收蓄電池牽引模式指令，控制DC1500V母線與VVVF逆變器之間設(shè)置的高速斷路器斷開，控制蓄電池組與VVVF逆變器之間設(shè)置的第一接觸器閉合，并根據(jù)各蓄電池模塊輸出的電能特性控制對應(yīng)的第一開關(guān)元件的開啟和閉合，以調(diào)整各蓄電池模塊之間的連接關(guān)系，以便蓄電池組為VVVF逆變器提供牽引動力電源。實現(xiàn)了在接觸網(wǎng)無電的情況下通過靈活調(diào)整蓄電池組中的各蓄電池模塊的連接關(guān)系完成地鐵車輛的應(yīng)急牽引，保障了乘客的生命安全，并且設(shè)備費用較低，實用性較強。
[0029]進一步地，供電系統(tǒng)還包括:與接觸網(wǎng)連接的DCllOV母線7，蓄電池組3還包括:各蓄電池模塊通過第二開關(guān)元件33與DCl 1V母線7和地線8相連，第二開關(guān)元件33與列車控制和管理系統(tǒng)6相連，所述各蓄電池模塊的供電電壓為DC110V，
[0030]列車控制和管理系統(tǒng)6，具體用于若接收蓄電池牽引模式指令，控制高速斷路器5和第二開關(guān)元件33斷開，控制第一接觸器4閉合，并根據(jù)各蓄電池模塊31輸出的電能特性控制各第一開關(guān)元件32的開啟和閉合，以調(diào)整各蓄電池模塊31之間的連接關(guān)系，以便為VVVF逆變器I提供牽引動力電源，其中，牽引動力電源大于等于預(yù)設(shè)的門限值。
[0031]具體地，正常牽引工況下，蓄電池牽引模式開關(guān)處于OFF位，各蓄電池模塊通過第二開關(guān)元件33與DCl 1V母線7和地線8相連，第二開關(guān)元件33此時處于閉合狀態(tài)，DCl 1V母線7為各個蓄電池模塊31供電，當接觸網(wǎng)出現(xiàn)故障不能供電時，列車控制和管理系統(tǒng)6接收到蓄電池牽引模式指令，將VVVF逆變器I的供電由接觸網(wǎng)供電的正常牽引工況切換到蓄電池組供電的蓄電池牽引工況下。具體為:首先列車控制和管理系統(tǒng)6控制高速斷路器5和第二開關(guān)元件33斷開，其次控制蓄電池組3與VVVF逆變器I之間的第一接觸器4閉合，由于蓄電池組包括至少兩個蓄電池模塊31，需要說明的是，蓄電池模塊的數(shù)量和每個蓄電池模塊的電能特性可以根據(jù)實際的應(yīng)用需要進行部署，因此，列車控制和管理系統(tǒng)6可以根據(jù)VVVF逆變器I需要的牽引動力電源的大小，具體根據(jù)各蓄電池模塊31輸出的電能特性控制對應(yīng)的第一開關(guān)元件32的開啟和閉合，以調(diào)整各蓄電池模塊31之間的連接關(guān)系，各蓄電池模塊31之間的連接關(guān)系包括串聯(lián)和/或并聯(lián)，從而蓄電池組中的蓄電池模塊按照列車控制和管理系統(tǒng)6調(diào)控的連接關(guān)系為VVVF逆變器I提供牽引動力電源，其中，牽引動力電源大于等于預(yù)設(shè)的門限值，從而VVVF逆變器I將蓄電池組提供的電源轉(zhuǎn)換成三相變壓變頻電源，驅(qū)動牽引電機。
[0032]進一步地，若列車控制和管理系統(tǒng)6根據(jù)各蓄電池模塊31輸出的電能特性控制對應(yīng)的第一開關(guān)元件32的開啟和閉合，使得至少兩個蓄電池模塊串聯(lián)為VVVF逆變器I提供牽引動力電源時，當列車控制和管理系統(tǒng)6接收到車輛上待供電的設(shè)備控制箱發(fā)送的供電請求后，從每兩個串聯(lián)蓄電池組的中間抽頭與車輛上的各設(shè)備控制箱相連接，為待供電的設(shè)備控制箱供電。
[0033]本實施例提供的地鐵車輛變頻調(diào)速逆變器的供電系統(tǒng)，當列車控制和管理系統(tǒng)接收蓄電池牽引模式指令，控制DC1500V母線與VVVF逆變器之間設(shè)置的高速斷路器斷開，以及控制各蓄電池模塊與DCllOV母線之間設(shè)置的第二開關(guān)元件斷開，控制蓄電池組與VVVF逆變器之間設(shè)置的第一接觸器閉合，并根據(jù)各蓄電池模塊輸出的電能特性控制對應(yīng)的第一開關(guān)元件的開啟和閉合，以調(diào)整各蓄電池模塊之間的連接關(guān)系，以便蓄電池組為VVVF逆變器提供牽引動力電源。實現(xiàn)了在接觸網(wǎng)無電的情況下通過靈活調(diào)整蓄電池組中的各蓄電池模塊的連接關(guān)系完成地鐵車輛的應(yīng)急牽引，保障了乘客的生命安全，并且設(shè)備費用較低，實用性較強。并且通過蓄電池組為車輛上的設(shè)備控制箱供電，實現(xiàn)了列車短時間的應(yīng)急供電控制。
[0034]為了更加清楚的說明上述實施過程，圖3為本實用新型實施例提供的一個地鐵車輛變頻調(diào)速逆變器的供電系統(tǒng)的電路圖，如圖3所示，根據(jù)堿性鎘-鎳免維護蓄電池組容量計算，最終選擇兩個220Ah的蓄電池模塊作為列車的蓄電池組。
[0035]在蓄電池牽引工況下，蓄電池牽引模式開關(guān)處于ON位，列車控制和管理系統(tǒng)6接受到司機發(fā)出的蓄電池牽引模式指令，首先列車控制和管理系統(tǒng)6控制高速斷路器斷開，其次控制蓄電池組第一開關(guān)元件KMl閉合、第二開關(guān)元件KM2和KM3斷開、第一接觸器KM4閉合。此時，蓄電池的DC220V電源為VVVF逆變器I供電。VVVF逆變器I將DC220V電源轉(zhuǎn)換成三相變壓變頻電源，驅(qū)動牽引電機。
[0036]正常供電時采用兩組蓄電池組并聯(lián)充放電的工作方式；無高壓電源時，采用兩串的供電方式，為列車牽引設(shè)備提供DC220V的應(yīng)急電源。由于該種方式的牽引系統(tǒng)供電電壓達到DC220V，電機輸出轉(zhuǎn)矩具有帶動整列車的坡道自救。由于列車應(yīng)急工作設(shè)備電源均為DC110V，為保證蓄電池牽引過程中，列車直流設(shè)備的正常工作，采用從兩個串聯(lián)蓄電池組的中間抽頭的供電方式，作為列車短時間的應(yīng)急供電用。
[0037]最后應(yīng)說明的是:以上實施例僅用以說明本實用新型的技術(shù)方案，而非對其限制；盡管參照前述實施例對本實用新型進行了詳細的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當理解:其依然可以對前述各實施例所記載的技術(shù)方案進行修改，或者對其中部分技術(shù)特征進行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本實用新型各實施例技術(shù)方案的精神和范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種地鐵車輛變頻調(diào)速逆變器的供電系統(tǒng)，包括:變頻調(diào)速系統(tǒng)VVVF逆變器，以及與接觸網(wǎng)連接的DC1500V母線，其特征在于，還包括:蓄電池組，所述蓄電池組與所述VVVF逆變器之間設(shè)有第一接觸器，所述DC1500V母線與所述VVVF逆變器之間設(shè)有高速斷路器，所述第一接觸器和所述高速斷路器與列車控制和管理系統(tǒng)相連接， 所述列車控制和管理系統(tǒng)，用于若接收蓄電池牽引模式指令，控制所述高速斷路器斷開，控制所述第一接觸器閉合； 所述蓄電池組，用于為所述VVVF逆變器提供牽引動力電源，其中，所述牽引動力電源大于等于預(yù)設(shè)的門限值。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的地鐵車輛變頻調(diào)速逆變器的供電系統(tǒng)，其特征在于，所述蓄電池組包括:至少兩個蓄電池模塊，設(shè)置于各蓄電池模塊之間的第一開關(guān)元件，所述第一開關(guān)元件與所述列車控制和管理系統(tǒng)相連； 所述列車控制和管理系統(tǒng)，具體用于若接收蓄電池牽引模式指令，控制所述高速斷路器斷開，控制所述第一接觸器閉合，并根據(jù)各蓄電池模塊輸出的電能特性控制對應(yīng)的第一開關(guān)元件的開啟和閉合，以調(diào)整各蓄電池模塊之間的連接關(guān)系，以便為所述VVVF逆變器提供牽引動力電源，其中，所述牽引動力電源大于等于預(yù)設(shè)的門限值。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的地鐵車輛變頻調(diào)速逆變器的供電系統(tǒng)，其特征在于，所述供電系統(tǒng)還包括:與接觸網(wǎng)連接的DCllOV母線，所述蓄電池組還包括:各蓄電池模塊通過第二開關(guān)元件與所述DCllOV母線和地線相連，所述第二開關(guān)元件與所述列車控制和管理系統(tǒng)相連；所述各蓄電池模塊的供電電壓為DCl 10V， 所述列車控制和管理系統(tǒng)，具體用于若接收蓄電池牽引模式指令，控制所述高速斷路器和所述第二開關(guān)元件斷開，控制所述第一接觸器閉合，并根據(jù)各蓄電池模塊輸出的電能特性控制各第一開關(guān)元件的開啟和閉合，以調(diào)整各蓄電池模塊之間的連接關(guān)系，以便為所述VVVF逆變器提供牽引動力電源，其中，所述牽引動力電源大于等于預(yù)設(shè)的門限值。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的地鐵車輛變頻調(diào)速逆變器的供電系統(tǒng)，其特征在于，當至少兩個蓄電池模塊串聯(lián)為所述VVVF逆變器提供牽引動力電源時，從每兩個串聯(lián)蓄電池組的中間抽頭與車輛上的各設(shè)備控制箱相連接，為所述設(shè)備控制箱供電。
【文檔編號】H02J9-06GK204304595SQ201420742531
【發(fā)明者】于躍, 李云龍, 孫哲明, 李楊 [申請人]北車大連電力牽引研發(fā)中心有限公司