[发明专利]一种铁路车辆轴端发电系统的控制装置及轴端发电系统

说明书

本发明公开了一种铁路车辆轴端发电系统的控制装置及发电系统，包括控制管理模块、主电路驱动模块、电源转换模块和开关模块；开关模块的输入端与变流器主电路的输出端相连，开关模块包括多个输出端，开关模块的输入端与各输出端之间设置有电子开关；控制管理模块与开关模块相连，用于控制所述开关模块各电子开关的开关；电源转换模块的输入端分别与轴端发电机的输出端和开关模块中与储能设备相连的输出端相连，电源转换模块的输出端分别与控制管理模块、主电路驱动模块和开关模块相连；控制管理模块经主电路驱动模块与变流器主电路相连。本发明的控制装置及发电系统均具有可自启动、体积小、功耗小、运行可靠性高等优点。

技术领域

本发明主要涉及铁路车辆供电技术领域，特指一种铁路车辆轴端发电系统的控制装置及轴端发电系统。

背景技术

为解决铁路车辆(指无动力拖车)的用电问题，采用轴驱式发电或轴端发电是一种可行的技术方案。其中轴驱发电是在轮轴末端加装皮带轮，车辆运行时轮轴通过皮带带动发电机发电。优点：发电机转子与车轴不是刚性连接，车轴的振动不会传递到发电机，所发电能较为稳定。缺点：需要车轴有轴箱设计，不适用于无轴箱结构的传统三大件式货车转向架。轴驱式直流发电机早期在客运车辆上广泛应用，作为铅酸电池的充电设备，间接为车内照明、风扇等电气设备供电，随着车辆用电负荷增大，后来逐渐被列车集中供电方式所取代。

近年来，随着铁路信息化要求提升，对货运车辆实施轴温监测、防滑监测、管压监测、地理定位等功能陆续提出，需要增加相应电气设备，而实现这些功能的首要前提是车辆具备供电能力。由于我国铁路货车存在随解随编的特点、货运牵引机车也不具备对外供电能力，因此不适合采用集中供电方案。考虑到货运车辆配置的电气设备普遍功率较小(除冷藏保温车，需要专门的柴油发电机为空调供电)，无需太大供电能力，采用单车自供电方案比较适合。因此，轴端发电系统以其体积小、成本低、易于安装和扩展、维护简便等特点，成为目前解决货运车辆供电难题的最佳方案。

轴端发电是将轴端发电机安装在轮轴末端，发电机转子与车轴直接相连，车辆运行时车轴直接驱动发电机发电，优点是体积小，适用于无轴箱结构的转向架，缺点是受结构特点和运行环境限制，发电质量较差。但轴端发电系统受限于发电机结构和应用环境，发电的电压、频率均随车辆运行速度变化，同时受弯道、钢轨接缝振动冲击影响，幅值和相位畸变严重，无法直接供给电气设备使用，必须通过变流器进行调整。而变流器工作时需要稳定电源为其控制部分供电，且控制单元必须先于主电路启动，需要配置专门的辅助电源(如蓄电池或地面电源)为其供电。但这在铁路车辆轴端发电系统中难以实现，因为铁路车辆的运用特点使得系统无法获得地面供电持续支持；蓄电池受容量限制，在缺乏稳定充电环境下，无法保证变流器可靠运用，其典型问题就是车辆在野外长期停放后，可能出现电池亏电、系统无法启动的情况。

发明内容

本发明要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种可自启动、运行可靠性高的铁路车辆轴端发电系统的控制装置及轴端发电系统。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：

一种铁路车辆轴端发电系统的控制装置，包括控制管理模块、主电路驱动模块、电源转换模块和开关模块；

所述开关模块的输入端与铁路车辆轴端发电系统的变流器主电路的输出端相连，所述开关模块包括多个输出端，用于分别与车载设备和储能设备相连，所述开关模块的输入端与各输出端之间设置有电子开关；

所述控制管理模块与所述开关模块相连，用于控制所述开关模块各电子开关的开关；

所述电源转换模块的输入端分别与轴端发电机的输出端和开关模块中与储能设备相连的输出端相连，所述电源转换模块的输出端分别与控制管理模块、主电路驱动模块和开关模块相连，用于提供各模块所需电源；

所述控制管理模块经主电路驱动模块与变流器主电路相连，用于输出驱动信号经主电路驱动模块处理后输送至变流器主电路。