[发明专利]铁路车辆轴端发电系统用变流器及轴端发电系统

说明书

本发明公开了一种铁路车辆轴端发电系统用变流器，包括电源转换单元和控制单元，所述电源转换单元包括不可控整流模块和电压调节模块，所述不可控整流模块的输出端与所述电压调节模块的输入端相连；所述不可控整流模块的输出端与所述控制单元的电源端相连，用于为控制单元提供电源，所述控制单元的信号端与所述电压调节模块相连，用于控制所述电压调节模块输出负载所需电压。本发明还公开了一种铁路车辆轴端发电系统，包括一个以上的轴端发电机，还包括一个以上如上所述的变流器，各轴端发电机的输出端与各变流器的不可控整流模块的输入端相连。本发明的变流器及发电系统均具有结构简单、可自启动、运行可靠、体积小、成本低等优点。

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用变流器及轴端发电系统。

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途径。

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动启动、运行可靠的铁路车辆轴端发电系统用变流器及轴端发电系统。

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用变流器，包括电源转换单元和控制单元，所述电源转换单元包括不可控整流模块和电压调节模块，所述不可控整流模块的输出端与所述电压调节模块的输入端相连；所述不可控整流模块的输出端与所述控制单元的电源端相连，用于为控制单元提供电源，所述控制单元的信号端与所述电压调节模块相连，用于控制所述电压调节模块输出负载所需电压。

作为上述技术方案的进一步改进：

所述控制单元内设有DC-DC模块，所述DC-DC模块的输入端与所述不可控整流模块的输出端相连。

所述不可控整流模块的输出端与DC-DC模块之间设置有二极管D2，所述二极管D2的正极与所述不可控整流模块的输出端相连，负极与DC-DC模块相连。

所述不可控整流模块的输出端与DC-DC模块之间设有开关。