一種鐵路貨車自供電裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及鐵路機(jī)車車輛電氣設(shè)備領(lǐng)域，尤其是涉及一種應(yīng)用于鐵路貨車車輛的自供電裝置，用于解決貨車自動化、智能化所需的電子監(jiān)控與保護(hù)等車載設(shè)備的供電需求。
【背景技術(shù)】
[0002]鐵路是國家重要的基礎(chǔ)性設(shè)施，國民經(jīng)濟(jì)的大動脈，交通運(yùn)輸體系的骨干，具有運(yùn)量大、成本低、節(jié)能環(huán)保等優(yōu)勢。近年來，隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，鐵路運(yùn)輸業(yè)取得了令人矚目的成效。在客運(yùn)方面，高速鐵路和動車組取得巨大的發(fā)展飛躍，尤其是動車組，由于每節(jié)車廂都有供電系統(tǒng)作電源，電子監(jiān)測與保護(hù)等車載設(shè)備在自動化、智能化方面得到很大的提升，確保了動車組運(yùn)行的安全可靠，提高了乘坐的舒適度。而在貨運(yùn)方面，“和諧型”交流傳動電力機(jī)車正逐步取代“韶山”系列直流傳動電力機(jī)車，貨物列車的速度和運(yùn)量正在逐步提升。由于貨物列車與旅客列車在車輛結(jié)構(gòu)、運(yùn)用維護(hù)體制上存在較大差別，目前在鐵路貨車上尚未設(shè)計(jì)常規(guī)的供電系統(tǒng)，因此無法安裝電子監(jiān)測與保護(hù)等車載設(shè)備，嚴(yán)重制約了鐵路重載及提速貨車安全運(yùn)行性能的提高。
[0003]長期的運(yùn)營經(jīng)驗(yàn)表明，采用電子監(jiān)控與保護(hù)等車載設(shè)備，如電子防滑器，是提高鐵路貨車運(yùn)行安全的有效手段。因此，亟待發(fā)明一種應(yīng)用可靠且便于安裝的鐵路貨車自供電裝置，用于滿足貨車自動化、智能化所需的電子監(jiān)控與保護(hù)等車載設(shè)備的供電需求。
[0004]目前，針對上述技術(shù)問題，有的學(xué)者提出采用振動發(fā)電裝置方案解決車載設(shè)備供電問題。該方案原理為，當(dāng)貨車運(yùn)行時(shí)車輛上會產(chǎn)生多種振動，通過將振動產(chǎn)生的能量轉(zhuǎn)化為電能來為車載電子裝置供電。該振動發(fā)電裝置主要包括滾珠絲桿、行星齒輪、離合器軸承和發(fā)電機(jī)等。然而，此類裝置結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜、安裝不便，能量轉(zhuǎn)化存在較大的困難，因此在工程上較難實(shí)現(xiàn)。也有學(xué)者提出采用氣動馬達(dá)發(fā)電方案，該方案主要包括氣動馬達(dá)和發(fā)電機(jī)，氣動馬達(dá)由車輛制動缸排放的氣體驅(qū)動，發(fā)電機(jī)與馬達(dá)之間依靠軸承傳遞能量。但該裝置只有在列車制動或緩解時(shí)才能發(fā)出電來，且其輸出的電能十分有限，因此實(shí)用性也不強(qiáng)。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005]有鑒于此，本實(shí)用新型的目的在于提供一種鐵路貨車自供電裝置，結(jié)構(gòu)簡單、環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)、電氣性能好、可靠性高、維護(hù)檢修方便，能夠?qū)④囕S能量部分轉(zhuǎn)化為電能并儲存，以滿足貨車自動化、智能化所需的電子監(jiān)控與保護(hù)等車載設(shè)備的供電需求。
[0006]為了實(shí)現(xiàn)上述實(shí)用新型目的，本實(shí)用新型具體提供了一種鐵路貨車自供電裝置的技術(shù)實(shí)現(xiàn)方案，鐵路貨車自供電裝置，包括:傳動單元、直流發(fā)電單元、儲能單元、控制單元和電壓變換單元。所述傳動單元、直流發(fā)電單元、儲能單元和電壓變換單元依次相連，所述控制單元與所述儲能單元相連。
[0007]所述傳動單元與車軸相連，將來自于所述車軸的機(jī)械能傳遞至所述直流發(fā)電單元；
[0008]所述直流發(fā)電單元將所述傳動單元傳遞的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為直流電能后輸出至所述儲能單元；
[0009]所述儲能單元根據(jù)所述控制單元發(fā)出的充電和停止充電控制信號進(jìn)行充電和停止充電操作，并向所述電壓變換單元輸出直流電壓；
[0010 ]所述控制單元根據(jù)所述儲能單元輸出的直流電壓，向所述儲能單元發(fā)出充電和停止充電控制信號；
[0011]所述電壓變換單元對所述儲能單元輸出的直流電壓進(jìn)行變換，并向貨車電子設(shè)備輸出所需的直流電壓。
[0012]優(yōu)選的，所述控制單元還與所述電壓變換單元相連，所述電壓變換單元向所述控制單元輸出所需的直流電壓。
[0013]優(yōu)選的，所述直流發(fā)電單元進(jìn)一步包括發(fā)電機(jī)、整流器和調(diào)節(jié)器，所述發(fā)電機(jī)采用他勵異步發(fā)電機(jī)。所述發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的交流電通過所述整流器整流成直流電并輸出至所述儲能單元。所述調(diào)節(jié)器分別與所述整流器，以及所述發(fā)電機(jī)的勵磁線圈相連，所述調(diào)節(jié)器根據(jù)所述整流器輸出的直流電壓調(diào)整所述勵磁線圈的勵磁電流，從而使所述整流器輸出的直流電壓保持恒定。
[0014]優(yōu)選的，所述直流發(fā)電單元進(jìn)一步包括發(fā)電機(jī)和可控整流器，所述發(fā)電機(jī)采用永磁同步發(fā)電機(jī)。所述發(fā)電機(jī)與所述可控整流器相連，所述可控整流器采用基于可關(guān)斷器件的PffM脈沖整流電路，通過調(diào)節(jié)所述可關(guān)斷器件門極脈沖的占空比使所述可控整流器輸出穩(wěn)定的直流電壓。
[0015]優(yōu)選的，所述儲能單元進(jìn)一步包括第一開關(guān)和蓄電池，所述第一開關(guān)與所述蓄電池相連，所述蓄電池并聯(lián)在所述電壓變換單元的輸入端。所述第一開關(guān)的開/合狀態(tài)由所述控制單元通過檢測所述蓄電池的輸出電壓進(jìn)行控制，當(dāng)所述蓄電池的輸出電壓低于第一電壓設(shè)定值時(shí)，所述控制單元控制所述第一開關(guān)閉合，所述直流發(fā)電單元向所述蓄電池充電。當(dāng)所述蓄電池的輸出電壓達(dá)到第二電壓設(shè)定值時(shí)，所述控制單元控制所述第一開關(guān)斷開，從而使所述蓄電池停止充電。
[0016]優(yōu)選的，所述儲能單元進(jìn)一步包括第一開關(guān)和電容，所述第一開關(guān)與所述電容相連，所述電容并聯(lián)在所述電壓變換單元的輸入端。所述第一開關(guān)的開/合狀態(tài)由所述控制單元通過檢測所述電容的輸出電壓進(jìn)行控制，當(dāng)所述電容的輸出電壓低于第一電壓設(shè)定值時(shí)，所述控制單元控制所述第一開關(guān)閉合，所述直流發(fā)電單元向所述電容充電。當(dāng)所述電容的輸出電壓達(dá)到第二電壓設(shè)定值時(shí)，所述控制單元控制所述第一開關(guān)斷開，從而使所述電容停止充電。
[0017]優(yōu)選的，所述儲能單元還包括與所述蓄電池并聯(lián)的電容。
[0018]優(yōu)選的，所述裝置還包括溫控單元，溫控單元分別與所述直流發(fā)電單元、控制單元相連。所述直流發(fā)電單元為所述溫控單元提供工作電源，所述溫控單元將溫度信號傳送至所述控制單元，所述控制單元對溫度信號進(jìn)行處理后對所述溫控單元進(jìn)行散熱或加熱控制。
[0019]優(yōu)選的，所述溫控單元包括散熱器、溫度傳感器和第二開關(guān)，所述第二開關(guān)與所述散熱器相連。所述鐵路貨車自供電裝置設(shè)置在密封箱中，所述溫度傳感器檢測所述密封箱內(nèi)的溫度并將溫度信號傳送至所述控制單元，所述控制單元根據(jù)溫度信號進(jìn)行判別。當(dāng)所述密封箱內(nèi)的溫度低于第一溫度設(shè)定值時(shí)，所述控制單元控制所述第三開關(guān)閉合，啟動所述加熱器。
[0020]優(yōu)選的，所述溫控單元還包括加熱器和第三開關(guān)，所述第三開關(guān)與所述加熱器相連。當(dāng)所述溫度傳感器檢測到所述密封箱內(nèi)的溫度高于第二溫度設(shè)定值時(shí)，所述控制單元控制所述第二開關(guān)閉合，啟動所述散熱器。當(dāng)所述密封箱內(nèi)的溫度高于第一溫度設(shè)定值而低于第二溫度設(shè)定值時(shí)，所述散熱器和所述加熱器均不工作。
[0021]優(yōu)選的，所述鐵路貨車自供電裝置包括兩個(gè)以上由所述傳動單元、直流發(fā)電單元、儲能單元、控制單元和電壓變換單元組成的模塊，每節(jié)鐵路貨車上均獨(dú)立設(shè)置有所述模塊，每個(gè)模塊的傳動單元均與本節(jié)鐵路貨車的車軸相連。
[0022]通過實(shí)施上述本實(shí)用新型提供的鐵路貨車自供電裝置的技術(shù)方案，具有如下有益效果:
[0023](I)本實(shí)用新型依靠貨車車輛本身的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能，作為車載設(shè)備的電源，并部分存儲，用于貨車停車時(shí)使用，無需由外部提供電源；
[0024](2)本實(shí)用新型全部采用單元模塊化設(shè)計(jì)，便于后續(xù)使用、維護(hù)和檢修；
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