一種鐵路車輛外部電源接入裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明主要涉及軌道交通技術(shù)領(lǐng)域，特指一種鐵路車輛外部電源接入裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]車輛外部供電裝置的功能是在車輛沒(méi)有弓網(wǎng)受電的情況下，實(shí)現(xiàn)外部電源的快捷方便、安全可靠的接入車輛，滿足車輛日常維護(hù)及檢修用供電要求。目前外部電源的接入有如下三種方式:
方案一:最簡(jiǎn)單的車輛外部供電裝置就是一個(gè)安裝在車體上的電力連接器(插座)、通過(guò)電力連接器與車輛供電母線相連，當(dāng)外部供電插頭插入電力連接器，就可實(shí)現(xiàn)外部供電的接入。但是因電力連接器安裝在車體外延，連接器防護(hù)等級(jí)要求高，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)復(fù)雜、不方便安裝，產(chǎn)品的靈活性相對(duì)較差。該方案沒(méi)有任何電氣保護(hù)功能，安全操作措施完全沒(méi)有考慮，僅靠操作規(guī)程約束，有導(dǎo)致安全事故的風(fēng)險(xiǎn)。
[0003]方案二:不是一個(gè)獨(dú)立的裝置，但將該裝置的基本功能集成在車輛輔助供電單元APU中。由于是集成方案，對(duì)車輛整車設(shè)備布局有嚴(yán)格的限制，產(chǎn)品的靈活性相對(duì)較差。由于空間的限制，電氣保護(hù)功能嚴(yán)重不足，安全操作措施未考慮，僅操作規(guī)程約束，有導(dǎo)致安全事故的風(fēng)險(xiǎn)。同時(shí)，隨著主輔一體化變流器的推出，因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)限制，不可能再將該裝置功能集成到主變流器中。
[0004]方案三:目前較多的車輛外部供電裝置是一個(gè)獨(dú)立裝置，主要由專用電力連接器、低壓電器組件及箱體組成，吊裝在車體下，但不具備保護(hù)控制功能。此方案采用傳統(tǒng)的低壓電器控制，未采用微機(jī)控制技術(shù)，電氣保護(hù)功能弱，可維護(hù)性差，信息化水平低，同時(shí)在安全操作措施設(shè)計(jì)方面未過(guò)多考慮。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題就在于:針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供一種能夠?qū)χ麟娐返碾娫聪嘈蜻M(jìn)行監(jiān)控并自行切換的鐵路車輛外部電源接入裝置。
[0006]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提出的技術(shù)方案為:
一種鐵路車輛外部電源接入裝置，包括主電路以及控制單元，所述主電路的輸入端與外部電源相連，輸出端與鐵路車輛的輔助供電系統(tǒng)相連，所述主電路上設(shè)置有相序檢測(cè)單元以及相序切換單元，所述相序檢測(cè)單元以及相序切換單元均與所述控制單元相連，所述控制單元根據(jù)相序檢測(cè)單元所檢測(cè)到的主電路相序控制所述相序切換單元對(duì)主電路的輸出電源進(jìn)行相序切換。
[0007]作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn):
所述相序檢測(cè)單元包括隔離降壓電路、波形轉(zhuǎn)換電路、第一觸發(fā)器、第二觸發(fā)器和驅(qū)動(dòng)電路，所述隔離降壓電路的輸入端與主電路的三相電源相連，所述隔離降壓電路的輸出端與波形轉(zhuǎn)換電路的輸入端相連，所述波形轉(zhuǎn)換電路的輸出端的A相作為第一觸發(fā)器的時(shí)鐘信號(hào)，所述波形轉(zhuǎn)換電路的輸出端的B相作為第二觸發(fā)器的時(shí)鐘信號(hào)，所述波形轉(zhuǎn)換電路的輸出端的C相經(jīng)一微分電路與第一觸發(fā)器和第二觸發(fā)器的復(fù)位端相連，所述第一觸發(fā)器的輸出端與第二觸發(fā)器的輸入端相連，第一觸發(fā)器的輸入端接電源VCC，所述第二觸發(fā)器的輸出端經(jīng)驅(qū)動(dòng)電路與控制單元相連。
[0008]所述相序切換單元包括第一開關(guān)和第二開關(guān)，所述第一開關(guān)和第二開關(guān)均與所述控制單元相連，所述第一開關(guān)和第二開關(guān)并聯(lián)后共同串聯(lián)在主電路的三相電源中，且第一開關(guān)與第二開關(guān)之間形成互鎖；當(dāng)?shù)谝婚_關(guān)接通時(shí)，所述外部電源的相序按U-V-W接入輔助供電系統(tǒng)；當(dāng)?shù)诙_關(guān)接通時(shí)，所述外部電源的相序按W-V-U接入輔助供電系統(tǒng)。
[0009]所述主電路的零線回路中串聯(lián)有第三開關(guān)，所述第三開關(guān)與所述控制單元相連。
[0010]所述主電路的輸入端通過(guò)第一電力連接器與所述外部電源相連，所述輸出端通過(guò)第二電力連接器與輔助供電系統(tǒng)相連。
[0011]所述第一電力連接器內(nèi)設(shè)有一常開開關(guān)，所述常開開關(guān)串聯(lián)于鐵路車輛的降弓控制回路中。
[0012]還包括用于檢測(cè)主電路的漏電檢測(cè)電路，所述漏電檢測(cè)電路安裝在所述主電路中，所述漏電檢測(cè)電路的輸出端與所述控制單元相連。
[0013]所述漏電檢測(cè)電路包括依次相連的零序變流器、信號(hào)放大器、全波整流電路、濾波電路以及A/D轉(zhuǎn)換電路，所述零序變流器安裝于主電路中，所述A/D轉(zhuǎn)換電路與控制單元相連。
[0014]還包括電壓檢測(cè)電路，所述電壓檢測(cè)電路與控制單元相連。
[0015]還包括電源轉(zhuǎn)換電路，所述電源轉(zhuǎn)換電路將主電路的三相電源轉(zhuǎn)換成供控制單元所需的工作電源。
[0016]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于:
本發(fā)明的鐵路車輛外部電源接入裝置，具有相序檢測(cè)單元相序切換單元，在判斷相序不正常時(shí)，能夠及時(shí)對(duì)相序進(jìn)行切換，從而保證供電的正常進(jìn)行。相序檢測(cè)單元以及相序切換單元結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作簡(jiǎn)便、檢測(cè)以及控制可靠。主電路通過(guò)電力連接器與外部電源以及供電輔助系統(tǒng)相連，在外部電源接入時(shí)，相應(yīng)的電力連接器的常開開關(guān)閉合，此時(shí)降弓控制回路接通，受電弓降弓，從而保證外部供電與受電弓供電的安全聯(lián)鎖控制。本發(fā)明的鐵路車輛外部電源接入裝置還具有電壓檢測(cè)單元、漏電檢測(cè)電路以及電壓轉(zhuǎn)換單元，能夠?qū)﹄娫促|(zhì)量進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，從而保證供電的可靠性；因此，本裝置保護(hù)功能豐富、操作簡(jiǎn)便、安全性尚O
【附圖說(shuō)明】
[0017]圖1為本發(fā)明的方框結(jié)構(gòu)圖。
[0018]圖2為本發(fā)明的主電路的電路原理圖。
[0019]圖3為本發(fā)明中相序切換單元的控制電路原理圖。
[0020]圖4為本發(fā)明中各保護(hù)單元的方框結(jié)構(gòu)圖。
[0021]圖5為本發(fā)明中漏電檢測(cè)電路的方框結(jié)構(gòu)圖。
[0022]圖6為本發(fā)明中電壓檢測(cè)以及相序檢測(cè)的方框結(jié)構(gòu)圖。
[0023]圖7為本發(fā)明中相序檢測(cè)單元中各器件在相序正常時(shí)的輸出波形圖。
[0024]圖8為本發(fā)明中相序檢測(cè)單元中各器件在相序錯(cuò)誤時(shí)的輸出波形圖。
[0025]圖9為本發(fā)明中第一電力連接器串聯(lián)于降弓控制回路的方框結(jié)構(gòu)圖。
[0026]圖中標(biāo)號(hào)表示:1、外部電源；2、輔助供電系統(tǒng)；3、主電路；31、第一電力連接器；32、第二電力連接器；4、控制單元；5、相序檢測(cè)單元；6、相序切換單元；7、漏電檢測(cè)電路；8、電壓檢測(cè)電路；9、電源轉(zhuǎn)換電路。
【具體實(shí)施方式】
[0027]以下結(jié)合說(shuō)明書附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述。
[0028]如圖1至圖9所示，本實(shí)施例的鐵路車輛外部電源I接入裝置，包括主電路3以及控制單元4，主電路3的輸入端與外部電源I相連，輸出端與鐵路車輛的輔助供電系統(tǒng)2相連，主電路3上設(shè)置有相序檢測(cè)單元5以及相序切換單元6，相序檢測(cè)單元5以及相序切換單元6均與控制單元4相連，控制單元4根據(jù)相序檢測(cè)單元5所檢測(cè)到的主電路3相序控制相序切換單元6對(duì)主電路3的輸出電源進(jìn)行相序切換。本發(fā)明的鐵路車輛外部電源I接入裝置不僅能實(shí)時(shí)監(jiān)控主電路3三相電源的相序，同時(shí)在相序錯(cuò)誤時(shí)能自動(dòng)對(duì)相序進(jìn)行切換，從而保證供電的正常進(jìn)行。
[0029]如圖6至圖8所示，本實(shí)施例中，相序檢測(cè)單元5包括隔離降壓電路、波形轉(zhuǎn)換電路、第一觸發(fā)器、第二觸發(fā)器和驅(qū)動(dòng)電路，隔離降壓電路的輸入端與主電路3的三相電源相連，隔離降壓電路的輸出端與波形轉(zhuǎn)換電路的輸入端相連，波形轉(zhuǎn)換電路的輸出端的A相作為第一觸發(fā)器的時(shí)鐘信號(hào)，波形轉(zhuǎn)換電路的輸出端的B相作為第二觸發(fā)器的時(shí)鐘信號(hào)，波形轉(zhuǎn)換電路的輸出端的C相經(jīng)一微分電路與第一觸發(fā)器和第二觸發(fā)器的復(fù)位端相連，第一觸發(fā)器的輸出端與第二觸發(fā)器的輸入端相連，第一觸發(fā)器的輸入端接電源VCC，第二觸發(fā)器的輸出端經(jīng)驅(qū)動(dòng)電路與控制單元4相連。
[0030]具體檢測(cè)過(guò)程為:三相交流電經(jīng)隔離降壓電路、波形轉(zhuǎn)換電路后變換為低壓方波信號(hào)A、B、C，其中A、B方波信號(hào)分別作為兩個(gè)D觸發(fā)器(Ql和Q2)的時(shí)鐘信號(hào)，C信號(hào)經(jīng)微分電路變?yōu)榧饷}沖作用于兩觸發(fā)器的復(fù)位端R。若相位順序正確，即以A、B、C的順序出現(xiàn)正脈沖，如圖7所示，則A的上升沿首先使Ql輸出高電平，然后Q2在B的上升沿作用下變?yōu)楦唠娖?，最后C的上升沿在R端產(chǎn)生的尖脈沖使兩個(gè)D觸發(fā)器復(fù)位，QU Q2回到低電平，完成一次循環(huán)。由于三相交流電是周期信號(hào)，Q2輸出脈沖的頻率與三相交流電頻率相同，脈沖Q2經(jīng)過(guò)驅(qū)動(dòng)電路，轉(zhuǎn)換為高電平信號(hào)Q3。若相序不對(duì)，則Q2輸出保持低電平不變，即Q3信號(hào)也為低電平。所以當(dāng)Q3輸出高電平相序正確，否則相序錯(cuò)誤。
[0031 ] 如圖2和圖3所示，本實(shí)施例中，相序切換單元6包括第一開關(guān)和第二開關(guān)，第一開關(guān)和第二開關(guān)均與控制單元4相連，第一開關(guān)和第二開關(guān)并聯(lián)后共同串聯(lián)在主電路3的三相電源中，且第一開關(guān)與第二開關(guān)之間形成互鎖；當(dāng)?shù)谝婚_關(guān)接通時(shí)，外部