[发明专利]一种基于电气化铁路设备的无线取能低压电源系统

说明书

一种基于电气化铁路设备的无线取能低压电源系统，包括非拉接线缆隔离式取电单元、直接功率变换单元、充电单元、电能存储装置和放电单元。所述系统通过安装在两个扼流变压器之间的非拉接线缆隔离式取电单元，实现无线电能获取；经过整流及电气控制，形成稳定可靠的电源供给负载。本发明充分利用电气化铁路自身设备，实现无线能量获取，无需拉接线缆且无需改造现有设备，当有电气化机车经过时，就可获取能量，可以全天候工作；也无需拉接电力电缆供电，安装方便、结构简单、可靠性高成本低、维护少、实用性强。本发明可提高电气化铁路的技术装备能力和铁路系统的灵活性与安全性，具备广阔应用前景与市场空间。

技术领域

本发明涉及一种基于电气化铁路设备的无线取能低压电源系统，属于铁路电气技术领域。

背景技术

电气化铁路需要对钢轨、路基、接触网及周边环境等进行适当监控并具备通讯能力，特别是有大量的路段环境复杂还需进行防灾监控。在漫长的铁路沿线中，虽有接触网在内的高电压供电设备，却往往没有低压电源提供。而监控及通讯设备通常使用低压电源供电，因此此类设备无法接入，极大地限制了现代化铁路自动化与信息化水平的进一步提高与改善。

非电网供电的电源获取方式有多种，比较常见的有光伏发电、风力发电等。然而此类绿色电源受制于外部天气与气候因素，比如光照强度、雾霾、温度、风力、雨雪等等，具有间歇性、随机性发电的特点。由于光伏及风电自身弱点，因而如需提供优质可靠的电源尚需采取大量措施进行弥补。光伏或风电等绿色电源的非电网供电的电源获取方式受当地环境及气候影响很大，而铁路覆盖地区幅员广阔，地理环境复杂，甚至没有条件实施此类绿色能源的安装与使用。

公告号CN203537081公开了一种非接触式供电系统，采用隔离变压器方案进行能量获取，“解决非接触式供电系统不能提供交流电的问题”，“尤其涉及一种最终可输出设备所需交流电的新型非接触式供电系统”。此专利“包括供电侧电路和取电侧电路”，供电侧电路连接交流电源经隔离变压器后整流(第一整流单元)并逆变(第一逆变单元)为交流电再输出给取电侧电路。取电侧电路通过取电侧变压器与供电侧电路输出连接，并进行后续处理得到需要的交流输出。此专利电路结构复杂，而且从能量取得方式看，需具备交流电的输入源即需拉接电缆获得能量，后续通过变压器进行隔离完成非接触式电能获得，不适用于高电压工作下的电气化铁路进行能量获取。

实际上，电气化铁路有大量电气化设备可以利用获取电能，完全可以由此获得低压电源，以解决电气化铁道沿线低压电源获取的技术问题。不同于风电与光伏等，本发明的取电方案不受天气与气候影响，对电气化铁路沿线的不拉线获取电能提供了一个新思路。

发明内容

本发明的目的是，为了解决电气化铁道沿线全天候获取低压电源的技术问题，本发明提出一种基于电气化铁路设备的无线取能低压电源系统，无需从电网拉接电力线缆供电的新型方案。

实现本发明的技术方案是，本发明一种基于电气化铁路设备的无线取能低压电源系统包括：

非拉接线缆隔离式取电单元，利用现有电气化铁路设备在无需额外拉接线缆的前提下完成无线电能获取，并将交流整流成直流输出；

直接功率变换单元，将非拉接线缆隔离式取电单元直流电进行功率变换成所需的直流输出给负载；

充电单元，用于对能量存贮装置进行充电；

电能存储装置，存贮能量；

放电单元，将电能存贮装置存贮的电能进行变换得到期望的直流供给负载。

所述系统通过安装在两个现有的电气化铁路设备--扼流变压器之间的中性线上的非拉接线缆隔离式取电单元，实现非接触式能量收集，经过整流及电气控制，形成稳定可靠的电源以供给其它负载。