专利摘要

专利摘要

本发明公开了一种中低速磁浮列车的车载电源系统，所述列车包括两辆头车和N辆中间车；所述车载电源系统采用分散布置，为列车的各子车分别设置独立的牵引高压供电装置和辅助电源装置；各子车上设置的牵引高压供电装置和辅助电源装置结构相同；相邻两辆子车的牵引高压供电装置通过DC1500V母线相连；相邻两辆子车的辅助电源装置分别通过DC330V母线、AC380V母线、DC110V母线相连。采用本发明实施例，能够使得列车的牵引与电制动、悬浮导向和辅助系统都能取得稳定的供电功能，确保磁浮列车的运行安全和高质量的运行品质。

说明书

技术领域

本发明涉及中低速磁浮列车技术领域，特别是涉及一种中低速磁浮列车的车载电源系统。

背景技术

磁浮列车是一种采用无接触的电磁悬浮、导向和驱动系统的新型的交通运输方式。高速磁浮列车的最高时速可达到500公里以上，是当今世界最快的地面客运交通工具。中低速磁浮列车的时速在100-120公里之间，具有节能、环保、噪音小、转弯半径小，爬坡能力高等特性，造价略高于轻轨，而远低于地铁。

如今，交通拥堵已成为城市的固疾，轨道交通是解决大中城市交通问题的较优选择，而中低速磁浮列车凭借其优良特性，在轨道交通发展中具有优势。

列车牵引与电制动功能、悬浮导向功能和辅助供电功能是中低速磁浮列车最为基本的三大功能，也是影响列车运行品质的三个根本性因素。因此，设计最为优化、最为故障导向安全的车载电源方案是确保中低速磁浮列车安全和高品质运行的重要保证之一。

以日本HSST-100(Linimo)中低速磁浮列车为例说明现有的中低速磁浮列车车载电源系统。HSST-100(Linimo)中低速磁浮列车为3辆固定编组，包括两辆头车和一辆中间车。该列车的车载电源系统包括牵引与电制动电源系统和辅助供电系统。

HSST-100(Linimo)中低速磁浮列车的牵引与电制动电源系统的设置方式为：在中间车设有列车牵引高压供电系统(包括高压隔离开关箱、高压电气柜和直流滤波电抗器)分别向两个头车和中车的三个牵引逆变单元集中供电。该列车的辅助供电系统由两个辅助电源组成，分别向悬浮系统、空调、空气压缩机等电源装置供电。

现有的中低速磁浮列车车载电源系统可以满足一般情况下列车的正常运行。但是，现有车载电源系统存在以下问题：当列车的牵引高压供电系统发生故障时，整个列车将无法运行；辅助电源承担的负载过多，如其中一辅助电源出现故障，将导致整个列车无法正常悬浮和辅助供电。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种中低速磁浮列车的车载电源系统，能够使得列车的牵引与电制动、悬浮导向和辅助系统都能取得稳定的供电功能，确保磁浮列车的运行安全和高质量的运行品质。

本发明实施例提供一种中低速磁浮列车的车载电源系统，所述车载电源系统包括：设置在所述列车的各子车上的相互独立的牵引高压供电装置和辅助电源装置；各子车上设置的牵引高压供电装置结构相同，各子车上设置的辅助电源装置结构相同；

相邻两辆子车的牵引高压供电装置通过DC1500V母线相连；相邻两辆子车的辅助电源装置分别通过DC330V母线、AC380V母线、和DC110V母线相连。

优选地，所述牵引高压供电装置包括：受流器、高压隔离开关柜、高压电气柜、平波电抗器、牵引变流器、以及直线牵引电动机组；

所述受流器接所述高压隔离开关柜的一端；所述高压隔离开关柜的另一端接所述高压电气柜的一端；所述高压电气柜的另一端接所述平波电抗器的一端；所述平波电抗器的另一端接所述牵引变流器的一端；所述牵引变流器的另一端接所述直线牵引电动机组；

相邻两辆子车的牵引变流器通过DC1500V母线相连。

优选地，所述直线牵引电动机组包括10台直线牵引电动机；

所述10台直线牵引电动机的接线方式为：每5台直线牵引电动机串联成一组，两组电机并联后接所述牵引变流器。

优选地，所述辅助电源装置包括：悬浮电源单元、交流电源单元和控制电源单元；

各子车的所述悬浮电源单元并网形成DC330V直流供电网，分别为各子车的悬浮系统供电；

各子车的所述交流电源单元并网形成3AC380V交流供电网，分别为各子车的交流辅助设备供电；

各子车的所述控制电源单元并网形成DC110V直流供电网，分别为各子车的控制系统供电。

优选地，所述悬浮电源单元包括：高压隔离开关柜、悬浮电源、电源分配器；

所述高压隔离开关柜接悬浮电源的一端；所述悬浮电源的另一端接所述电源分配器；

相邻两辆子车的电源分配器通过DC330V母线相连；

所述悬浮电源用于将DC1500V高压电转化为DC330V直流电压。

优选地，所述悬浮电源单元还包括：与所述悬浮电源相连的悬浮蓄电池；

所述悬浮蓄电池用于提供DC330V直流电压。

优选地，交流电源单元包括：高压隔离开关柜、辅助电源、电源分配器；

所述高压隔离开关柜接辅助电源的一端；所述辅助电源的另一端接电源分配器；

相邻两辆子车的电源分配器通过AC380V母线相连；

所述辅助电源用于将DC1500V高压电转换为AC380V交流电压。

优选地，所述控制电源单元包括：控制电源和与所述控制电源相连的电源分配器；

相邻两辆子车的电源分配器通过DC110V母线相连；

所述控制电源用于将3AC380V交流电压转化为DC110V直流电压。

优选地，所述控制电源单元还包括：与所述控制电源相连的控制蓄电池；

所述控制蓄电池用于提供DC110V直流电压。

优选地，所述列车的子车包括两辆头车和N辆中间车；N为正整数。

根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：

本发明实施例中，所述车载电源系统采用分散式供电方式，为中低速磁浮列车的各辆子车分别设置相互独立的牵引高压供电装置和辅助电源装置。当某辆子车的牵引高压供电或辅助电源发生故障时，该列车仍然能够实现正常高压供电或辅助供电。由此能够解决磁浮列车集中布置牵引高压供电装置所带来的不安全性，保证所述列车的牵引与电制动、悬浮导向和辅助系统均能取得稳定的供电功能，确保列车的安全运行和高质量的运行品质。

附图说明

图1为本发明实施例提供的列车牵引与电制动电源系统结构图；

图2为本发明实施例提供的列车辅助供电系统结构图；

图3为本发明实施例提供的中低速磁浮列车的悬浮系统结构图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种中低速磁浮列车的车载电源系统，能够使得列车的牵引与电制动、悬浮导向和辅助系统都能取得稳定的供电功能，确保磁浮列车的运行安全和高质量的运行品质。

本发明实施例所述中低速磁浮列车包括：两辆头车和N辆中间车。其中，N为正整数。需要说明的是，下文将所述头车和中间车统称为所述列车的子车。

本发明实施例所述中低速磁浮列车的车载电源系统包括：列车牵引与电制动电源系统和列车辅助供电系统。

所述列车牵引与电制动电源系统用于实现所述列车的牵引与电制动功能的供电；所述列车辅助供电系统用于实现所述列车的悬浮导向和辅助设备的供电。

所述车载电源系统采用分散布置的形式，所述列车牵引与电制动电源系统为：为所述列车的各辆子车分别设置相互独立的牵引高压供电装置；各子车上设置的牵引高压供电装置结构相同。相邻两辆子车的牵引高压供电装置通过DC1500V集连母线相连。

所述列车辅助供电系统为：为所述列车的各辆子车分别设置一套独立的辅助电源装置；各子车上设置的辅助电源装置结构相同。相邻两辆子车的辅助电源装置分别通过DC330V母线、AC380V母线、和DC110V母线相连。

本发明实施例中，所述车载电源系统采用分散式供电方式，为中低速磁浮列车的各辆子车分别设置相互独立的牵引高压供电装置和辅助电源装置。当某辆子车的牵引高压供电或辅助电源发生故障时，该列车仍然能够实现正常高压供电或辅助供电。由此能够解决磁浮列车集中布置牵引高压供电装置所带来的不安全性，从而杜绝了列车因牵引高压供电装置故障而无法运行的弊病。

参照图1，为本发明实施例提供的列车牵引与电制动电源系统结构图。如图1所示，所述列车以三辆子车编组为例进行说明。所述中低速磁浮列车包括两辆头车Mc1和Mc2、一辆中间车M，即为N＝1。

为所述中低速磁浮列车的各辆子车分别设置一套独立的牵引高压供电装置10，且各子车上设置的牵引高压供电装置10结构相同。

相邻两辆子车的牵引高压供电装置10通过DC1500V集连母线相连。

如图1所示，所述牵引高压供电装置10可以包括：受流器A11、高压隔离开关柜A12、高压电气柜A13、平波电抗器A14、牵引变流器A15、以及直线牵引电动机组。

所述受流器A11连接高压隔离开关柜A12的一端；所述高压隔离开关柜A12的另一端接高压电气柜A13的一端；所述高压电气柜A13的另一端接平波电抗器A14的一端；所述平波电抗器A14的另一端接牵引变流器A15的一端；所述牵引变流器A15的另一端接所述直线牵引电动机组。

相邻两辆子车的牵引高压供电装置10的牵引变流器A15通过DC1500V集连母线相连，从而形成DC1500V列车供电电网。

如图1所示，本发明实施例中所述直线牵引电动机组可以包括10台直线牵引电动机D01-D10。其中，该10台直线牵引电动机按照五串两并的接线方式进行工作。所述五串两并的接线方式为：每5台直线牵引电动机串联成一组，两组电机再并联后接所述牵引变流器A15。

具体为：直线牵引电动机D01、D03、D05、D07、D09依次串联成一组；直线牵引电动机D02、D04、D06、D08、D10依次串联成一组；两组电机并联后再接所述牵引变流器A15。

本发明实施例所述牵引高压供电装置10，DC1500V直流电源通过受流器A11进入所述高压隔离开关柜A12，并通过高压隔离开关柜A12进行该列车的所有子车的DC1500V供电系统的集中连接，从而形成DC1500V列车供电电网。

其中，所述受流器A11是该列车与地面供电轨连接受流的中介，起到为列车受流的作用。所述高压隔离开关柜A12具有高压供电、高压隔离和高压集连等作用。

对本发明实施例所述列车牵引与电制动电源系统的工作原理分析如下：

对于各子车而言，当该子车对应的牵引高压供电装置10中的高压隔离开关柜A12检测到该子车的车载电气系统正常，没有发生接地或短路等故障时，闭合该子车的供电开关向该子车供电，从而实现各子车的正常高压供电。

具体的，对于各子车，高压隔离开关柜A12供电正常后闭合该子车的高压隔离开关，向高压电气柜A13供电。当所述高压电气柜A13检测到牵引变流器A15正常后，闭合该子车的牵引与制动快速短路器向所述平波电抗器A14供电，再由所述平波电抗器A14向牵引变流器A15供电。所述牵引变流器A15按照预先设定的牵引与电制动控制模式控制各直线牵引电动机，实现所述中低速磁浮列车的牵引与电制动功能。

当所述列车的某一子车的高压隔离开关柜A12检测到该子车的受流器A11侧发生短路或接地故障时，切除该子车的受流器A11；当某子车的高压隔离开关柜A12检测到该子车的车载供电系统不正常时，切除向该子车的高压电气柜A13供电，从而确保整个DC1500V列车供电电网工作正常。

本发明实施例中，所述车载电源系统采用分散式供电方式，为中低速磁浮列车的各辆子车分别设置一套独立的牵引高压供电装置，并将各子车的牵引高压供电装置通过DC1500V供电系统的集中连接。当某辆子车的牵引高压供电发生故障时，该列车仍然能够实现正常高压供电。由此能够解决磁浮列车集中布置牵引高压供电装置所带来的不安全性，从而杜绝了列车因牵引高压供电装置故障而无法运行的弊病。

参照图2，为本发明实施例提供的列车辅助供电系统结构图。如图2所示，所述中低速磁浮列车仍以三辆子车编组为例进行说明。

为所述中低速磁浮列车的各辆子车分别设置一套独立的辅助电源装置20，且各子车上设置的辅助电源装置20结构相同。

相邻两辆子车的辅助电源装置20分别通过DC330V母线、AC380V母线、DC110V母线相连。

所述辅助电源装置包括：悬浮电源单元、交流电源单元和控制电源单元。

各子车的所述悬浮电源单元并网形成DC330V直流供电网，分别用于为各子车提供悬浮系统所需的DC330V直流电压，实现列车的悬浮与导向功能。

各子车的所述交流电源单元并网形成3AC380V交流供电网，分别用于为各子车提供交流辅助设备所需AC380V交流电压，为列车的交流辅助设备供电。

各子车的所述控制电源单元并网形成DC110V直流供电网，分别用于为各子车提供控制系统所需DC110V直流电压，为各子车的控制系统供电。

本发明实施例中，对于设置在所述列车的各子车上的辅助电源装置，其形成3套相互独立的供电网分别向各子车的悬浮系统、辅助交流设备和控制系统供电。由此使得，当所述列车的悬浮系统、辅助交流设备和控制系统中某一系统发生供电故障时，其他系统还能正常工作。

如图2所示，所述悬浮电源单元用于提供DC330V直流电压，包括：高压隔离开关柜A12、悬浮电源A21、悬浮蓄电池A22、电源分配器A16。

需要说明的是，所述悬浮电源A21为DC1500V/DC330V，用于将DC1500V高压电转化为满足悬浮工作的DC330V直流电压。所述悬浮蓄电池A22提供DC330V直流电压。

其中，所述高压隔离开关柜A12通过DC1500V母线接悬浮电源A21的一端；所述悬浮电源A21的另一端接所述悬浮蓄电池A22和电源分配器A16。

相邻两辆子车的辅助电源装置20的电源分配器A16通过DC330V母线相连，形成DC330V直流供电网络。

其中，所述悬浮蓄电池A22为备用电源，用于当悬浮电源A21发生故障时提供紧急供电，使得列车仍然能够正常悬浮一定时间，确保该列车能够安全运行至下一个维修站。

对于所述列车的各子车，当所述高压隔离开关柜A12检测到该子车的悬浮系统正常时，闭合悬浮供电高压隔离开关，向高压隔离开关柜A12供电。所述高压隔离开关柜A12将DC1500V高压电转换为满足悬浮工作的DC330V直流电压，并与悬浮蓄电池A22并联后进入电源分配器A16，由电源分配器A16分别向该子车的悬浮控制器LCU供电。所述悬浮控制器LCU按照预设的控制模式向该子车的悬浮电磁铁供电，实现该列车的悬浮与导向功能。

参照图3，为本发明实施例提供的中低速磁浮列车的悬浮系统的结构图。如图3所示，本发明实施例所述列车的每辆子车均设置有10台悬浮控制器LCU。各子车配置的悬浮电源单元的电源分配器A16分别向1#LCU至10#LCU供电。各悬浮控制器LCU分别向与之对应的电磁铁YA供电。

其中，每辆子车各设置有5个转向架，各转向架对称设置有8个电磁铁YA。即为，对于各转向架，其左右各设置4个电磁铁，且每侧的4个电磁铁的连接方式为两两串联后再并联。每个悬浮控制器LCU分两路向并联的两组电磁铁供电。

如图3所示，以1#LCU和2#LCU为例进行说明。所述1#LCU和2#LCU、以及分别对应的电磁铁YA1至YA8构成一转向架。其中，所述8个电磁铁分为设置在转向架左右两侧，其中，一侧为YA1至YA4，一侧为YA5至YA8。1#LCU为电磁铁YA1至YA4供电，2#LCU为电磁铁YA5至YA8供电。

具体的，所述电磁铁YA1和YA2串联后接1#LCU，电磁铁YA3和YA4串联后接1#LCU。所述电磁铁YA5和YA6串联后接2#LCU，电磁铁YA7和YA8串联后接2#LCU。

其他各转向架的连接关系与之相同，在此不再赘述。

本发明实施例中，所述电源分配器A16通过DC330V母线集中连接形成所述中低速磁浮列车的DC330V直流供电网络，且该列车在某一子车的悬浮电源A21故障的情况下仍然能够正常运行。同时，当该列车的所有子车的悬浮电源A21均故障或列车的DC1500V供电网络故障(即整列车的DC1500V电网突然断电)的情况下，所述悬浮蓄电池A22能够满足该列车仍然能够正常悬浮15分钟，确保该列车能够安全运行至下一个维修站。

本发明实施例中，通过为所述列车的各子车分别设置独立的悬浮电源单元，且将各子车的悬浮电源单元并网形成DC330V直流供电网，能够保证列车的某一子车悬浮电源故障的情况下列车仍然能够正常运行。同时，所述DC330V直流供电网与列车的3AC380V交流供电网和DC110V直流供电网相互独立，确保了列车的悬浮导向供电的稳定性。

优选地，通过设置悬浮蓄电池提供紧急供电，能够进一步提高列车悬浮导向供电的稳定性。

如图2所示，所述交流电源单元包括：高压隔离开关柜A12、辅助电源A31、电源分配器A16。

需要说明的是，所述辅助电源A31为DC1500V/3AC380V，用于将DC1500V高压电转换为AC380V交流电压。

其中，所述高压隔离开关柜A12通过DC1500V母线接辅助电源A31的一端；所述辅助电源A31的另一端通过3AC380V母线接电源分配器A16。

相邻两辆子车的辅助电源装置20的电源分配器A16通过AC380V母线相连，形成AC380V交流集连并网。

对于各子车，当所述高压隔离开关柜A12检测到该子车的辅助交流系统正常后，闭合辅助交流供电高压隔离开关，向辅助电源A31供电。所述辅助电源A31将DC1500V高压电转换为满足AC380V交流电后进入所述电源分配器A16。由电源分配器A16完成该列车的AC380V交流集连并网。并网工作后由各子车的电源分配器A16分别向该子车的空调、空气压缩机、照明等交流负载供电。

本发明实施例中，通过电源分配器A16构成该列车的交流集连并网，使得该列车在某一子车的辅助电源A31故障的情况下仍然能够正常运行。当所述列车的交流集连并网供电功能故障时，本实施例所述列车采用独立的交流电源单元分别向各子车供电。当其中某一子车的辅助电源A31发生故障时，列车通过相邻车扩展供电功能实现磁浮列车的交流辅助供电。

本发明实施例中，通过为所述列车的各子车分别设置独立的交流电源单元，且将各子车的交流电源单元并网形成3AC380V交流供电网，能够保证列车的某一子车交流电源故障的情况下列车仍然能够正常运行。同时，所述3AC380V交流供电网与列车的DC330V直流供电网和DC110V直流供电网相互独立，确保了列车的交流辅助设备供电的稳定性。

如图2所示，所述控制电源单元包括：控制电源A41、控制蓄电池A42、电源分配器A16。

需要说明的是，所述控制电源A41用于将3AC380V交流电压转化为满足列车控制系统用的DC110V直流电压。所述控制蓄电池A42提供DC110V直流电压。

其中，所述控制电源A41一端接控制蓄电池A42，所述控制电源A41的另一端接电源分配器A16。

相邻两辆子车的辅助电源装置20的电源分配器A16通过DC110V母线相连，形成DC110V供电网。

其中，所述控制蓄电池A42为备用电源，用于当控制电源A41发生故障时提供紧急供电，使得列车的控制系统仍然能够正常工作一定时间，确保该列车能够安全运行至下一个维修站。

对于各子车，当电源分配器A16检测到该子车的控制系统正常时，所述电源分配器A16闭合向控制电源A41供电的交流接触器，向控制电源A41供电。所述控制电源A41将3AC380V交流电转换成满足列车控制系统用的DC110V直流电，并与控制蓄电池A42并联后送入电源分配器A16，由电源分配器A16完成列车DC110V的集中连接，形成全列的DC110V供电网，向全列车控制系统供电。

本发明实施例中，通过电源分配器A16构成该列车的DC110V供电网，使得该列车在某一子车的控制电源A41故障的情况下仍然能够正常运行。当该列车的所有子车的控制电源A41均故障或列车的DC1500V供电网络故障(即整列车的DC1500V电网突然断电)的情况下，所述控制蓄电池A42能够满足该列车控制系统仍然能够正常工作20分钟，确保该列车能够安全运行至下一个维修站。

本发明实施例中，通过为所述列车的各子车分别设置独立的控制电源单元，且将各子车的悬浮电源单元并网形成DC110V直流供电网，能够保证列车的某一子车控制电源故障的情况下列车仍然能够正常运行。同时，所述DC110V直流供电网与列车的3AC380V交流供电网和DC330V直流供电网相互独立，确保了列车的控制系统供电的稳定性。

优选地，通过设置控制蓄电池提供紧急供电，能够进一步提高列车控制系统供电的稳定性。

本发明实施例中，所述车载电源系统采用分散式供电方式，为中低速磁浮列车的各辆子车分别设置相互独立的牵引高压供电装置和辅助电源装置。当某辆子车的牵引高压供电或辅助电源发生故障时，该列车仍然能够实现正常高压供电或辅助供电。由此能够保证所述列车的牵引与电制动、悬浮导向和辅助系统均能取得稳定的供电功能，确保列车的安全运行和高质量的运行品质。

本发明上述实施例中，所述中低速磁浮列车均是以三辆子车编组为例进行说明的。在本发明其他实施例中，所述列车的子车数量可以根据实际需要具体设置。对于具有不同数量的子车的中低速磁浮列车，本发明实施例所述车载电源系统同样适用。与现有三组固定编组的方式相比，本发明实施例所述中低速磁浮列车的编组数目不受限制，能够根据客流量灵活编组。

以上对本发明所提供的一种中低速磁浮列车的车载电源系统，进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

一种中低速磁浮列车的车载电源系统专利购买费用说明

Q：办理专利转让的流程及所需资料

A：专利权人变更需要办理著录项目变更手续，有代理机构的，变更手续应当由代理机构办理。

1：专利变更应当使用专利局统一制作的“著录项目变更申报书”提出。

2：按规定缴纳著录项目变更手续费。

3：同时提交相关证明文件原件。

4：专利权转移的，变更后的专利权人委托新专利代理机构的，应当提交变更后的全体专利申请人签字或者盖章的委托书。

Q:专利著录项目变更费用如何缴交

A：（1）直接到国家知识产权局受理大厅收费窗口缴纳,（2）通过代办处缴纳，（3）通过邮局或者银行汇款,更多缴纳方式

Q：专利转让变更，多久能出结果

A：著录项目变更请求书递交后，一般1-2个月左右就会收到通知，国家知识产权局会下达《转让手续合格通知书》。