动力集中电动车组及其供电控制方法

技术领域

本发明涉及轨道交通领域，特别是一种动力集中电动车组及其供电控制方法。

背景技术

随着轨道交通产业的迅猛发展，以蓄电池作为辅助电源的动力集中动车组应用越来越广泛。动力集中电动车组动力车蓄电池作为动力车当中的重要部件，主要为控制电路、生活用电提供电源，因此，蓄电池的持续稳定运行能力，对动车组安全可靠运用具有重要意义。

国内主流动力车一直存在蓄电池检修库内维护困难的问题。因检修库内无网压，无法升弓合主断，控制电源柜无法对蓄电池进行充电维护，一旦机车长时间闲置，将导致机车蓄电池深度亏电，大大缩短蓄电池的寿命周期。

当前动力车蓄电池深度馈电后，需将地面充电设备与机车蓄电池连接，完成对深度馈电蓄电池的充电过程。而限于用户场地、设备等条件因素，机车检修库内并未配备蓄电池地面AC380V充电设备，无法对机车蓄电池进行深度充电，只能拆卸深度亏电蓄电池，送往蓄电池厂家进行维护保养。如果动力车控制电源柜(充电模块)发生故障，无法为蓄电池供电，则在动车组运用过程中，蓄电池存在亏电风险，影响动车组的安全运行。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，针对现有技术不足，提供一种动力集中电动车组及其供电控制方法，解决动力车控制电源柜(充电模块)自身充电功能故障后无法为蓄电池充电，影响动车组运行的问题。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种动力集中电动车组，包括动力车、拖车和控制车；所述动力车内的电源模块与所述控制车内的电源模块双向连接；所述动力车内的电源模块、控制车内的电源模块均与所述拖车内的电源模块单向连接，且所述拖车内的电源模块能为所述动力车内的电源模块/控制车内的电源模块充电。

通过上述结构，动车组控制电源柜自身充电功能故障后，可以由拖车蓄电池为动力车蓄电池充电，从而解决了动力车控制电源柜(充电模块)自身充电功能故障后无法为蓄电池充电，影响动车组运行的问题。

所述动力车内的电源模块通过第一接触器接列车DC110V电源母线，控制车内的电源模块分别通过第二接触器接列车DC110V电源母线；所述拖车内的电源模块接所述列车DC110V电源母线。通过第一接触器、第二接触器，便于控制拖车内的电源模块向动力车蓄电池或控制车蓄电池充电。通过DC110V母线贯通动力车、拖车和控制车的电源模块，解决了动车组长期存放后，蓄电池深度亏电但由于无网无法充电的问题。

本发明中，所述动力车内的电源模块与所述控制车内的电源模块结构相同；所述动力车内的电源模块包括蓄电池；所述蓄电池与充电机连接；所述充电机与拖车内的电源模块、列车交流电源连接。可见，本发明结构简单，实现成本低。

所述充电机包括与所述列车交流电源连接的逆变器；所述逆变器输出端通过转换开关接所述动力车内的蓄电池；所述控制车内的负载并联接入所述转换开关与所述蓄电池之间；所述拖车内的电源模块与所述控制车内的负载并联。所述拖车内的电源模块依次通过重联转换开关、重联接触器并联接入所述转换开关与所述蓄电池之间。通过重联转换开关，便于自动或手动控制拖车内的电源模块向动力车蓄电池或控制车蓄电池充电。

所述动力车内的电源模块与所述控制车内的控制系统通信。控制系统与司机室显示屏连接，可以显示蓄电池状态以及动力车/控制车信息。

本发明还提供了一种上述动力集中电动车组的供电控制方法，该方法实现过程包括：当动力车/控制车蓄电池电压低于设定值，或者动力车/控制车电源模块内充电机故障时，由所述拖车内的电源模块为所述动力车/控制车蓄电池供电。

上述方法解决了动力车控制电源柜(充电模块)自身充电功能故障后无法为蓄电池充电，影响动车组运行的问题；同时解决了动车组长期存放后，蓄电池深度亏电但由于无网无法充电的问题。

为便于实现充电控制，本发明中，通过手动/自动模式控制所述拖车内的电源模块为所述动力车/控制车蓄电池供电。手动模式下，闭合与拖车内的电源模块连接的重联转换开关，由拖车内的电源模块为所述动力车/控制车蓄电池供电。自动模式下，控制车内的控制系统控制与拖车内的电源模块连接的重联转换开关闭合，由拖车内的电源模块为所述动力车/控制车蓄电池供电；或者控制车内的控制系统控制与拖车内的电源模块连接的重联转换开关断开，断开拖车内的电源模块与动力车/控制车内电源模块之间的连接。在自动/手动模式下，可实现动车组蓄电池在DC110V母线上投切，从而满足动力车/控制车的蓄电池用电需求。

与现有技术相比，本发明所具有的有益效果为：

1)本发明可实现动车组控制电源柜自身充电功能故障后，由拖车蓄电池为动力车蓄电池充电的功能，解决了动力车控制电源柜(充电模块)自身充电功能故障后无法为蓄电池充电，影响动车组运行的问题；

2)本发明解决了动车组长期存放后，蓄电池深度亏电但由于无网无法充电问题；

3)本发明可“自动”模式和“手动”模式切换，且可以控制自动模式优先，增加冗余性，提高了动车组运行时，蓄电池的持续稳定运行能力和供电冗余能力；

4)本发明的方法不受限于用户场地、设备等条件因素进行运用,编组型式下可保证动力车蓄电池正常运用。

附图说明

图1为本发明实施例电路结构框图；

图2为本发明实施例动力车/控制车内充电模块电路原理图；

图3为本发明实施例充电控制方法流程图。

具体实施方式

如图1所示，本发明实施例动力集中电动车组包括动力车、拖车和控制车；所述动力车内的电源模块与所述控制车内的电源模块双向连接；所述动力车内的电源模块、控制车内的电源模块均与所述拖车内的电源模块单向连接，且所述拖车内的电源模块能为所述动力车内的电源模块/控制车内的电源模块充电。

动力车内的电源模块包括充电模块(充电机)、蓄电池，拖车内的电源模块包括充电模块(该充电模块为逆变器)、拖车备用电池；控制车内的电源模块包括充电模块(充电机)、蓄电池。

在动力集中动车组基础上增加DC110V贯穿母线。动力车内的电源模块通过第一接触器(即图1左侧动力车内的保护接触器)接列车DC110V电源母线，控制车内的电源模块分别通过第二接触器(即图1右侧控制车内的保护接触器)接列车DC110V电源母线；所述拖车内的电源模块直接接所述列车DC110V电源母线。

动力车内的电源模块与控制车内的电源模块结构相同。

如图2所示，动力车内的电源模块包括蓄电池；蓄电池与充电机连接；充电机与拖车内的电源模块(拖车备用电源)、列车交流电源(3AC电源输入)连接。充电机包括与所述列车交流电源连接的逆变器(AC/DC逆变器或DC/DC逆变器)；逆变器输出端通过转换开关(即图2中的蓄电池充电转换开关，为闸刀式开关)接动力车内的蓄电池；控制车内的负载(控制系统负载)并联接入所述转换开关与所述蓄电池之间；拖车内的电源模块与控制车内的负载并联。

拖车内的电源模块依次通过重联转换开关(QF3)、重联接触器(K1)并联接入转换开关与所述蓄电池之间。

动力车、控制车配置酸性电池，拖车配置碱性电池，动力车、控制车的DC 110V重联通过控制电源柜内接触器来实现，并配置断路器、二极管等外围设备。

司机室显示屏控制包括投入、切除及自动三个模式：时速160公里动力集中动车组DC 110V母线贯通整列，动力车、控制车低压负载可自动或手动投入DC 110V母线，当动力车控制电源柜(充电模块)充电功能故障时，可由拖车蓄电池作为电源给动力车蓄电池供电，从而保证动力车正常运行。

当动车组上电后，系统自检，网络控制系统判断模式开关的位置，根据“自动”、“手动”及控制电源柜状态完成控制流程结构的转换。上述实施例工作原理如下：

在“自动”模式下，由网络控制系统控制重联接触器：

司机室显示单元软按键“自动”位：当蓄电池电压低于88V或报出充电机不工作故障，由拖车蓄电池给动力车蓄电池供电。

司机室显示单元软按键“投入”位：CCU控制驱动DC 110V重联接触器闭合，由拖车蓄电池给动力车蓄电池供电，直至被手动切除。

司机室显示单元软按键“切除”位：CCU控制驱动DC 110V重联接触器断开，断开拖车蓄电池给动力车蓄电池供电电路。

在“手动”模式下，网络控制系统对DC 110V重联接触器的控制电路被切除，直接由拖车蓄电池给动力车蓄电池供电。

具体地，如图3所示，本发明实施例结构对应的充电控制方法具体实现过程包括：

动力集中电动车组蓄电池应急供电重联接触器受中央处理单元(下简称“CCU”)及充电机的DC110V重联转换开关QF3共同控制。

a)充电机内的DC 110V重联转换开关QF3置于“投入”位：

CCU对DC110V重联接触器的控制电路被切除，由DC110V母线电源直接驱动DC 110V重联接触器K1闭合，动力车/控制车进入DC110V重联模式。重联转换开关投入时，司机室显示单元的DC110V重联界面被锁定，无法操作。

b)充电机内的DC110V重联转换开关QF3置于“自动”位：

由CCU控制驱动DC110V重联接触器，司机室显示单元设置DC 110V重联的自动、投入和切除界面，该界面设置在动力车/控制车司机室，通过WTB传送自动、投入和切除的设置指令及状态反馈。

司机室显示单元软按键“自动”位：当蓄电池电压低于88V或报出充电机不工作故障，CCU控制驱动DC 110V重联接触器闭合并保持闭合状态直至手动切除。

司机室显示单元软按键“投入”位：CCU控制驱动DC 110V重联接触器闭合并保持闭合状态直至手动切除。

司机室显示单元软按键“切除”位：CCU控制驱动DC 110V重联接触器断开。

CCU收到DC 110V重联接触器反馈时(包括手动投入、自动投入或DC 110重联转换开关“投入”位)显示屏主界面提示：“XX车DC110V重联供电投入”；应急电源切除时(显示屏的按钮在切除位且DC 110重联转换开关“自动”位)显示屏主界面提示：“XX车DC110V重联供电切除”。

DC 110V重联断路器断开时，显示屏主界面故障提示：“XX车DC110V重联断路器断开”。