一种电力机车重联补机综合电源装置的制造方法
一种电力机车重联补机综合电源装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种铁路机车技术，尤其涉及一种电力机车重联补机综合电源装置。
【背景技术】
[0002]电力机车通过受电弓从接触网接收高压电流，驱动牵引电机产生牵引力。同时，将网侧单相25KV交流电降压劈相为三相380V交流电，对机车辅助系统供电。当电力机车双机或多机重联回送时，为保证行车安全，补机机车不升起受电弓，无法从接触网获得单相25KV交流电，机车电暖器、电炉子、电热水器等取暖、加热设施均不能开启。由于取暖、加热设施不能开启，在严寒天气长交路重联回送时，补机机车司机室内温度达零下十几度，高寒地区甚至达到零下三十几度。回送过程中，补机机车的乘务员长时间在寒冷的司机室里工作，无法开启电炉子加热食物和饮用水，无法保证精神状态和作业质量，同时，长时间在低温环境中工作,对机车乘务员身体健康不利。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是提供一种电力机车重联补机综合电源装置，在补机回送过程中，以本务机车辅助回路为电源，通过电源适配装置和重联电缆，分配给各补机机车，作为辅助回路电源，用以取暖。
[0004]为了实现以上目的，本发明在电力机车多机重联的情况下以本务机车三相380V交流电为电源，通过重联电缆和电源适配装置分配给各补机，用以辅助取暖。
[0005]一种电力机车重联补机综合电源装置，包括本务机车I的电源适配装置2，主变压器辅助绕组3，补机机车7、8的电源适配装置9、10，取暖装置15、16，以及本务机车I和补机机车7、8之间的重联电缆6，其中主变压器辅助绕组3提供三相380V交流电作为电源，本务机车I的电源适配装置2作为供电用，补机机车7、8的电源适配装置9、10作为负载分配用，取暖装置15、16包括闪存元件。
[0006]其中，本务机车I和补机机车7、8均设有“本务”和“补机”两种工作模式，都可以作为供电机车或用电机车，但不能有两台及以上机车同时处于“本务”模式。
【附图说明】
[0007]图1是电力机车重联示意图；
图2是各台机车中的电源适配装置示意图；
图3是电力机车重联取暖装置不意图。
【具体实施方式】
[0008]下面结合附图，以韶山型电力机车为例对本发明进行详细说明。
[0009]1、三相380V电压的获得
韶山型电力机车主变压器辅助绕组3容量大，辅助回路电压为交流三相380V，利用本务机车I主变压器辅助绕组3交流三相380V为电源，通过加装重联电缆6和电源适配装置
2、9、10为重联补机机车7、8的取暖装置15、16，如电暖器和电炉子等设备提供电源(如图1)。因此,本系统并不改变三相380V电源品质。从图1可以看出，多台韶山型电力机车重联后，通过重联电缆连接，组成电源系统。从图1可以看出，各台机车中的电源适配装置分别承担不同任务，本务机车I的电源适配装置2作为供电用，补机机车7、8的电源适配装置9、10作为负载分配用。
[0010]2、装置工作电源选取
利用本务机车辅助回路三相380V或重联电缆三相380V进行降压整流为装置自身双路供电。
[0011]3、技术要点
(I)从图1可以看出，多台韶山型电力机车重联后，通过重联电缆连接，将组成电源系统，从图2可以看出，各台机车中的电源适配装置分别承担不同任务，本务机车电源适配装置作为供电用，补机机车电源适配装置作为负载分配用。为了控制本务机车输出总功率在30KW范围内，补机机车负载功率在3KW范围内，系统内部装有电压和电流的测量设备，通过对电流和电压的监测与计算，实时控制功率输出。
[0012](2)工作模式设定
多台韶山型电力机车重联后，任何一台机车均可作为供电机车，或作为用电机车。因此，每台机车均设有“本务”和“补机”两种工作模式。机车重联后本务机车I选择“本务”模式，将主变压器辅助绕组3三相380V输送给重联电缆6，此时与本务机车I重联的所有补机机车7、8的重联电缆6均有三相380V电压，如图1所示。补机机车7、8选择“补机”模式，将重联电缆6的三相380V输送给补机辅助回路，向取暖装置15、16供电，如图1所示。重联机车中任意一台机车均可作为“本务”或“补机”模式工作，但不能有两台及以上同时处于“本务”模式。
[0013]①“本务”模式下的保护功能输入过压，线电压> 450V ；
重联输出总功率过功率保护，三相功率> 30KW ；
输出短路、过流保护；
输出前进行回路导通检测、对地绝缘检测、线间短路检测；
输出前进行模式校对，检测没有第二个机车处于“本务”模式(装置启动前检测重联电缆相电压为零，以防止相序短路)。
[0014]②“补机”模式下的保护功能输入欠压，线电压< 300V ；
单机输出过功率保护，三相功率> 1KW ;
输出短路、过流保护；
电钥匙开启自动关机保护，且需人工重启。
[0015]③特殊设计
过分相模式自动保持功能(过分相时三相将断电，需保持工作模式记忆一段时间，过分相重新上电后，自动按原模式工作)。
[0016]长时间待机自动关机功能(系统三相上电后，如I分钟后未选择工作模式，装置自动关机，需重新开机后方能工作)。
[0017](3)使用单片机控制系统输出
使用单片机控制各台机车电源适配装置的工作模式以及LED灯汉字显示、有较好的人机界面和安全保护。主要功能包括:
电力机车重联取暖装置包括输入输出模块和单片机控制模块。
[0018]其中，输入输出模块包括输入输出接触器KM,电源模块和电流/电压米样单兀。
[0019]KM4的闭合与断开受单片机控制模块的控制。当KM4断开时，该装置从机车电路中切除，这样，可以防止装置在待机时对机车电路造成的影响。当电源适配器处于“本务”模式工作时，KM4闭合经重联电缆向补机机车上的电源适配器输送三相380V电压。当 电源适配器处于“补机”模式工作时，KM13、14闭合，通过重联电缆自本务机车上的电源适配器获取三相380V电压，并输送给补机的取暖装置15、16。
[0020]电流/电压采样单元5、11、12是测量的关键控制部分。通过电压/电流计算，在电源适配器处于“本务”模式工作，输出功率大于30KW时，断开接触器KM4。在电源适配器处于“补机”模式工作，输出功率大于1KW时，断开接触器KM13、14。通过对于电压/电流的控制，完成对于功率输出的限制和过流/欠压保护。同时，在电源适配器处于“本务”模式工作时，在KM4接触器闭合前，检测负载电路三相电压为0V，方可闭合接触器KM4，以防止多台机车组建为供电系统后，两台机车电源适配器同时处于“本务”状态，发生相序短路。
[0021]电源模块用于相电压降压整流，作为电源适配器的工作电源，当电源适配器开机，电源模块输出I分钟后，如果电源适配器没有选择工作模式，电源适配器将自动关机。
[0022]单片机控制模块包括AD转换单元，微控制单元(MCU)，LED灯和闪存元件。
[0023]AD转换单元将输入输出模块的输出电压、电流通过隔离传入MCU，通过运算将输出电压、电流换算为功率进行限制。
[0024]MCU使用性价比较高的STC51系列。其芯片功耗小，抗干扰力强，并可进行系统编程，通过软件编程达到控制目的。
[0025]LED灯使用矩形汉字覆膜灯，其亮度高、稳定性好。汉字覆膜显示，便于操作者的使用，观察直观。
[0026]通过电力机车重联补机电源装置的使用，可以使多台电力机车重联运行，在补机机车不升弓的情况下，可以开启加热取暖装置，进行取暖加热。解决了韶山型电力机车重联后补机机车不升弓无法取暖的问题。通过性能试验和实车试验，本发明电力机车重联补机综合电源装置状态良好，性能可靠，质量稳定。通过工作模式转换、输出功率限制、采样信号、工况信号进行逻辑运算、单片机控制等技术手段的应用，电力机车重联补机综合电源装置可增加功率输出和操作的安全性，具有较好的人机界面，实现了多台韶山型电机重联后本务机车向补机机车供电取暖加热的功能。
[0027]主要技术参数
1、电源电压:三相AC380V
2、开关量控制输入:DC77V?127V
3、输出电压:三相AC380V、单相AC220V
4、输出功率:本务模式30KW，补机模式3KW
本发明电力机车重联补机综合电源装置的各个部件均选用工业级元件。元件选型时保留50%以上的容量系数。
【主权项】
1.一种电力机车重联补机综合电源装置，包括本务机车(I)的电源适配装置(2)，主变压器辅助绕组(3)，补机机车(7、8)的电源适配装置(9、10)，取暖装置(15、16)，以及本务机车(I)和补机机车(7、8 )之间的重联电缆(6 )，其中主变压器辅助绕组(3 )提供三相380V交流电作为电源，本务机车(I)的电源适配装置(2)作为供电用，补机机车(7、8)的电源适配装置(9、10)作为负载分配用，取暖装置(15、16)包括闪存元件。2.根据权利要求1所说的电力机车重联补机综合电源装置，其特征在于，本务机车(I)和补机机车(7、8)均设有“本务”和“补机”两种工作模式，都可以作为供电机车或用电机车，但不能有两台及以上机车同时处于“本务”模式。3.根据权利要求1所说的电力机车重联补机综合电源装置，其特征在于，“本务”模式下的保护功能包括:输入过压，线电压> 450V ;重联输出总功率过功率保护，三相功率>30KW;输出短路、过流保护；输出前进行回路导通检测、对地绝缘检测、线间短路检测；输出前进行模式校对，检测没有第二个机车处于“本务”模式。4.根据权利要求1所说的电力机车重联补机综合电源装置，其特征在于，“补机”模式下的保护功能包括:输入欠压，线电压< 300V ;单机输出过功率保护，三相功率> 1KW ;输出短路、过流保护；电钥匙开启自动关机保护，且需人工重启。5.根据权利要求1所说的电力机车重联补机综合电源装置，其特征在于，取暖装置(15、16)包括输入输出模块和单片机控制模块。6.根据权利要求5所说的电力机车重联补机综合电源装置,其特征在于,输入输出模块包括输入输出接触器KM，电源模块和电流/电压采样单元(5、11、12)，其中KM (4)的闭合与断开受单片机控制模块的控制。7.根据权利要求5所说的电力机车重联补机综合电源装置，其特征在于，所述单片机控制模块包括AD转换单元，微控制单元(MCU)，LED灯，其中AD转换单元将输入输出模块的输出电压、电流通过隔离传入MCU，LED灯汉字显示。8.根据权利要求7所说的电力机车重联补机综合电源装置，其特征在于，所述MCU为STC51系列。9.根据权利要求7所说的电力机车重联补机综合电源装置，其特征在于，所述LED灯为矩形汉字覆膜灯。10.根据权利要求1所说的电力机车重联补机综合电源装置，其特征在于，所述装置的电源电压为三相AC380V，开关量控制输入为DC77V?127V，输出电压为三相AC380V、单相AC220V，输出功率为本务模式30KW，补机模式3KW。
【专利摘要】一种电力机车重联补机综合电源装置，包括本务机车1的电源适配装置2，主变压器辅助绕组3，补机机车7、8的电源适配装置9、10，取暖装置15、16，以及本务机车1和补机机车7、8之间的重联电缆6，其中主变压器辅助绕组3提供三相380V交流电作为电源，本务机车1的电源适配装置2作为供电用，补机机车7、8的电源适配装置9、10作为负载分配用，取暖装置15、16包括闪存元件。电力机车重联补机综合电源装置可增加功率输出和操作的安全性，具有较好的人机界面，实现了机车的供电取暖加热目的。
【IPC分类】B61C17/00, B60L1/00
【公开号】CN104890683
【申请号】CN201410082223
【发明人】李欣毅, 韩群生, 安永琳, 黄增宇
【申请人】山西智济电子科技有限公司
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2014年3月7日
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种铁路机车技术，尤其涉及一种电力机车重联补机综合电源装置。
【背景技术】
[0002]电力机车通过受电弓从接触网接收高压电流，驱动牵引电机产生牵引力。同时，将网侧单相25KV交流电降压劈相为三相380V交流电，对机车辅助系统供电。当电力机车双机或多机重联回送时，为保证行车安全，补机机车不升起受电弓，无法从接触网获得单相25KV交流电，机车电暖器、电炉子、电热水器等取暖、加热设施均不能开启。由于取暖、加热设施不能开启，在严寒天气长交路重联回送时，补机机车司机室内温度达零下十几度，高寒地区甚至达到零下三十几度。回送过程中，补机机车的乘务员长时间在寒冷的司机室里工作，无法开启电炉子加热食物和饮用水，无法保证精神状态和作业质量，同时，长时间在低温环境中工作,对机车乘务员身体健康不利。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是提供一种电力机车重联补机综合电源装置，在补机回送过程中，以本务机车辅助回路为电源，通过电源适配装置和重联电缆，分配给各补机机车，作为辅助回路电源，用以取暖。
[0004]为了实现以上目的，本发明在电力机车多机重联的情况下以本务机车三相380V交流电为电源，通过重联电缆和电源适配装置分配给各补机，用以辅助取暖。
[0005]一种电力机车重联补机综合电源装置，包括本务机车I的电源适配装置2，主变压器辅助绕组3，补机机车7、8的电源适配装置9、10，取暖装置15、16，以及本务机车I和补机机车7、8之间的重联电缆6，其中主变压器辅助绕组3提供三相380V交流电作为电源，本务机车I的电源适配装置2作为供电用，补机机车7、8的电源适配装置9、10作为负载分配用，取暖装置15、16包括闪存元件。
[0006]其中，本务机车I和补机机车7、8均设有“本务”和“补机”两种工作模式，都可以作为供电机车或用电机车，但不能有两台及以上机车同时处于“本务”模式。
【附图说明】
[0007]图1是电力机车重联示意图；
图2是各台机车中的电源适配装置示意图；
图3是电力机车重联取暖装置不意图。
【具体实施方式】
[0008]下面结合附图，以韶山型电力机车为例对本发明进行详细说明。
[0009]1、三相380V电压的获得
韶山型电力机车主变压器辅助绕组3容量大，辅助回路电压为交流三相380V，利用本务机车I主变压器辅助绕组3交流三相380V为电源，通过加装重联电缆6和电源适配装置
2、9、10为重联补机机车7、8的取暖装置15、16，如电暖器和电炉子等设备提供电源(如图1)。因此,本系统并不改变三相380V电源品质。从图1可以看出，多台韶山型电力机车重联后，通过重联电缆连接，组成电源系统。从图1可以看出，各台机车中的电源适配装置分别承担不同任务，本务机车I的电源适配装置2作为供电用，补机机车7、8的电源适配装置9、10作为负载分配用。
[0010]2、装置工作电源选取
利用本务机车辅助回路三相380V或重联电缆三相380V进行降压整流为装置自身双路供电。
[0011]3、技术要点
(I)从图1可以看出，多台韶山型电力机车重联后，通过重联电缆连接，将组成电源系统，从图2可以看出，各台机车中的电源适配装置分别承担不同任务，本务机车电源适配装置作为供电用，补机机车电源适配装置作为负载分配用。为了控制本务机车输出总功率在30KW范围内，补机机车负载功率在3KW范围内，系统内部装有电压和电流的测量设备，通过对电流和电压的监测与计算，实时控制功率输出。
[0012](2)工作模式设定
多台韶山型电力机车重联后，任何一台机车均可作为供电机车，或作为用电机车。因此，每台机车均设有“本务”和“补机”两种工作模式。机车重联后本务机车I选择“本务”模式，将主变压器辅助绕组3三相380V输送给重联电缆6，此时与本务机车I重联的所有补机机车7、8的重联电缆6均有三相380V电压，如图1所示。补机机车7、8选择“补机”模式，将重联电缆6的三相380V输送给补机辅助回路，向取暖装置15、16供电，如图1所示。重联机车中任意一台机车均可作为“本务”或“补机”模式工作，但不能有两台及以上同时处于“本务”模式。
[0013]①“本务”模式下的保护功能输入过压，线电压> 450V ；
重联输出总功率过功率保护，三相功率> 30KW ；
输出短路、过流保护；
输出前进行回路导通检测、对地绝缘检测、线间短路检测；
输出前进行模式校对，检测没有第二个机车处于“本务”模式(装置启动前检测重联电缆相电压为零，以防止相序短路)。
[0014]②“补机”模式下的保护功能输入欠压，线电压< 300V ；
单机输出过功率保护，三相功率> 1KW ;
输出短路、过流保护；
电钥匙开启自动关机保护，且需人工重启。
[0015]③特殊设计
过分相模式自动保持功能(过分相时三相将断电，需保持工作模式记忆一段时间，过分相重新上电后，自动按原模式工作)。
[0016]长时间待机自动关机功能(系统三相上电后，如I分钟后未选择工作模式，装置自动关机，需重新开机后方能工作)。
[0017](3)使用单片机控制系统输出
使用单片机控制各台机车电源适配装置的工作模式以及LED灯汉字显示、有较好的人机界面和安全保护。主要功能包括:
电力机车重联取暖装置包括输入输出模块和单片机控制模块。
[0018]其中，输入输出模块包括输入输出接触器KM,电源模块和电流/电压米样单兀。
[0019]KM4的闭合与断开受单片机控制模块的控制。当KM4断开时，该装置从机车电路中切除，这样，可以防止装置在待机时对机车电路造成的影响。当电源适配器处于“本务”模式工作时，KM4闭合经重联电缆向补机机车上的电源适配器输送三相380V电压。当 电源适配器处于“补机”模式工作时，KM13、14闭合，通过重联电缆自本务机车上的电源适配器获取三相380V电压，并输送给补机的取暖装置15、16。
[0020]电流/电压采样单元5、11、12是测量的关键控制部分。通过电压/电流计算，在电源适配器处于“本务”模式工作，输出功率大于30KW时，断开接触器KM4。在电源适配器处于“补机”模式工作，输出功率大于1KW时，断开接触器KM13、14。通过对于电压/电流的控制，完成对于功率输出的限制和过流/欠压保护。同时，在电源适配器处于“本务”模式工作时，在KM4接触器闭合前，检测负载电路三相电压为0V，方可闭合接触器KM4，以防止多台机车组建为供电系统后，两台机车电源适配器同时处于“本务”状态，发生相序短路。
[0021]电源模块用于相电压降压整流，作为电源适配器的工作电源，当电源适配器开机，电源模块输出I分钟后，如果电源适配器没有选择工作模式，电源适配器将自动关机。
[0022]单片机控制模块包括AD转换单元，微控制单元(MCU)，LED灯和闪存元件。
[0023]AD转换单元将输入输出模块的输出电压、电流通过隔离传入MCU，通过运算将输出电压、电流换算为功率进行限制。
[0024]MCU使用性价比较高的STC51系列。其芯片功耗小，抗干扰力强，并可进行系统编程，通过软件编程达到控制目的。
[0025]LED灯使用矩形汉字覆膜灯，其亮度高、稳定性好。汉字覆膜显示，便于操作者的使用，观察直观。
[0026]通过电力机车重联补机电源装置的使用，可以使多台电力机车重联运行，在补机机车不升弓的情况下，可以开启加热取暖装置，进行取暖加热。解决了韶山型电力机车重联后补机机车不升弓无法取暖的问题。通过性能试验和实车试验，本发明电力机车重联补机综合电源装置状态良好，性能可靠，质量稳定。通过工作模式转换、输出功率限制、采样信号、工况信号进行逻辑运算、单片机控制等技术手段的应用，电力机车重联补机综合电源装置可增加功率输出和操作的安全性，具有较好的人机界面，实现了多台韶山型电机重联后本务机车向补机机车供电取暖加热的功能。
[0027]主要技术参数
1、电源电压:三相AC380V
2、开关量控制输入:DC77V?127V
3、输出电压:三相AC380V、单相AC220V
4、输出功率:本务模式30KW，补机模式3KW
本发明电力机车重联补机综合电源装置的各个部件均选用工业级元件。元件选型时保留50%以上的容量系数。
【主权项】
1.一种电力机车重联补机综合电源装置，包括本务机车(I)的电源适配装置(2)，主变压器辅助绕组(3)，补机机车(7、8)的电源适配装置(9、10)，取暖装置(15、16)，以及本务机车(I)和补机机车(7、8 )之间的重联电缆(6 )，其中主变压器辅助绕组(3 )提供三相380V交流电作为电源，本务机车(I)的电源适配装置(2)作为供电用，补机机车(7、8)的电源适配装置(9、10)作为负载分配用，取暖装置(15、16)包括闪存元件。2.根据权利要求1所说的电力机车重联补机综合电源装置，其特征在于，本务机车(I)和补机机车(7、8)均设有“本务”和“补机”两种工作模式，都可以作为供电机车或用电机车，但不能有两台及以上机车同时处于“本务”模式。3.根据权利要求1所说的电力机车重联补机综合电源装置，其特征在于，“本务”模式下的保护功能包括:输入过压，线电压> 450V ;重联输出总功率过功率保护，三相功率>30KW;输出短路、过流保护；输出前进行回路导通检测、对地绝缘检测、线间短路检测；输出前进行模式校对，检测没有第二个机车处于“本务”模式。4.根据权利要求1所说的电力机车重联补机综合电源装置，其特征在于，“补机”模式下的保护功能包括:输入欠压，线电压< 300V ;单机输出过功率保护，三相功率> 1KW ;输出短路、过流保护；电钥匙开启自动关机保护，且需人工重启。5.根据权利要求1所说的电力机车重联补机综合电源装置，其特征在于，取暖装置(15、16)包括输入输出模块和单片机控制模块。6.根据权利要求5所说的电力机车重联补机综合电源装置,其特征在于,输入输出模块包括输入输出接触器KM，电源模块和电流/电压采样单元(5、11、12)，其中KM (4)的闭合与断开受单片机控制模块的控制。7.根据权利要求5所说的电力机车重联补机综合电源装置，其特征在于，所述单片机控制模块包括AD转换单元，微控制单元(MCU)，LED灯，其中AD转换单元将输入输出模块的输出电压、电流通过隔离传入MCU，LED灯汉字显示。8.根据权利要求7所说的电力机车重联补机综合电源装置，其特征在于，所述MCU为STC51系列。9.根据权利要求7所说的电力机车重联补机综合电源装置，其特征在于，所述LED灯为矩形汉字覆膜灯。10.根据权利要求1所说的电力机车重联补机综合电源装置，其特征在于，所述装置的电源电压为三相AC380V，开关量控制输入为DC77V?127V，输出电压为三相AC380V、单相AC220V，输出功率为本务模式30KW，补机模式3KW。
【专利摘要】一种电力机车重联补机综合电源装置，包括本务机车1的电源适配装置2，主变压器辅助绕组3，补机机车7、8的电源适配装置9、10，取暖装置15、16，以及本务机车1和补机机车7、8之间的重联电缆6，其中主变压器辅助绕组3提供三相380V交流电作为电源，本务机车1的电源适配装置2作为供电用，补机机车7、8的电源适配装置9、10作为负载分配用，取暖装置15、16包括闪存元件。电力机车重联补机综合电源装置可增加功率输出和操作的安全性，具有较好的人机界面，实现了机车的供电取暖加热目的。
【IPC分类】B61C17/00, B60L1/00
【公开号】CN104890683
【申请号】CN201410082223
【发明人】李欣毅, 韩群生, 安永琳, 黄增宇
【申请人】山西智济电子科技有限公司
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2014年3月7日
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