專利名稱：一種新型直流供電鐵路客車變頻空調機組的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種安裝在鐵路客車上的空調機組，涉別涉及一種新型直流供電鐵路客車變頻空調機組，屬于鐵路客車空調機組技術領域。
背景技術：
目前，我國城市軌道交通車輛空調機組都是采用三相AC380V供電。為了給車上的其它用電設備供電(如空調機組)，如圖1所示，通過SIV輔助逆變電源將直流600V逆變為AC380V交流電源供車輛空調機組等設備使用。不同車型每節車廂有I個或2個逆變電源裝置2，逆變電源裝置2由一臺35KW逆變器和一臺15KW隔離變壓器組成，逆變器將客車提供的DC600V電源加至六個功率開關器件(IGBT)所組成的三相逆變器，微機控制系統產生三相PWM信號，經六路門極驅動電路分別驅動功率開關器件，產生三相PWM波形后濾波器形成三相對稱的標準正弦波，并通過隔離變壓器變換輸出三相四線AC380V交流電，供空調及其它380V電器使用。此種逆變電源裝置2的重量約為600Kg，逆變電源裝置約70%的容量為客車空調機組供電，其余用于電茶爐及伴熱系統，車輛各用電裝置的電能分配及控制由客車綜合控制柜完成。
實用新型內容本實用新型主要目的在于解決上述問題和不足，提供新型直流供電鐵路客車變頻空調機組，可使電源裝置大幅減重，降低設備成本，節能高效。為實現上述目的，本實用新型的技術方案是一種新型直流供電鐵路客車變頻空調機組，空調機組的電源裝置的輸入端與直流電源連接，所述空調機組的電源裝置的輸出端與空調機組的各負載連接。進一步，所述直流電源為由機車供電裝置提供的DC600V直流電源。進一步，所述空調機組的電源裝置至少包括用于將直流電轉換成交流電的變頻逆變器，所述變頻逆變器的輸入端與所述直流電源連接，所述變頻逆變器的輸出端與負載連接。進一步，所述空調機組的電源裝置還包括直流濾波器，所述直流濾波器的輸入端與所述直流電源連接，所述直流濾波器的輸出端與所述變頻逆變器的輸入端連接。進一步，所述變頻逆變器采用VVVF控制。 進一步，所述空調機組的壓縮機為變頻壓縮機，冷凝風機和通風機均為變頻風機。進一步，在各車廂設置用于向除空調機組以外的其它車輛負載供電的逆變電源裝置，所述逆變電源裝置的輸入端與所述機車供電裝置的輸出端連接。進一步，所述逆變電源裝置的功率等于或小于20KW。進一步，所述逆變電源裝置的輸出包括3相AC380V和/或單相AC220V和/或DCllOV 和 / 或 DC24V。綜上內容，本實用新型所述的一種新型直流供電鐵路客車變頻空調機組，由傳統的交流380V供電更改為由機車供電裝置直接提供直流600V電源，空調機組自帶變頻逆變器、零電流啟動不需要儲備3-5倍的功率容量，可節省或減小原電源中的逆變部分，逆變電源裝置體積可大幅減小，重量也大幅減輕，進而降低設備成本，也達到整車節能的目的，可靠性和舒適性均有提高。
圖1是現有技術空調機組供電方式原理圖；圖2是現有技術空調機組變頻控制原理圖；圖3是本實用新型空調機組供電方式原理圖；圖4是本實用新型空調機組變頻控制原理圖。如圖1至圖4所示，機車供電裝置1，逆變電源裝置2，空調機組3，蓄電池4，變頻逆變器5，直流濾波器6，小容量用電設備7，負載8。
具體實施方式
以下結合附圖與具體實施方式
對本實用新型作進一步詳細描述如圖3所示，本實用新型所述直流供電鐵路客車變頻空調機組，在每節車廂設置有I至2臺，空調機組3的內部具有一電源裝置，空調機組的電源裝置的輸入端與直流電源連接，所述空調機組的電源裝置的輸出端與空調機組的各負載連接，電源裝置用于向空調機組3的各負載提供所需要的電源。在鐵路客車中，還包括機車供電裝置I及設置在每節車廂的逆變電源裝置2，機車供電裝置I向空調機組3和逆變電源裝置2輸出DC600V直流電。本實施例中，空調機組3的電源裝置輸入端與機車供電裝置I的輸出端連接，即空調機組3直接采用DC600V供電，此種供電方式，不需要更改空調機組3的結構和系統，可以在原有空調機組3的基礎上進行改造，可降低改造成本。如圖4所示，空調機組3的電源裝置包括變頻逆變器5和直流濾波器6，直流濾波器6的輸入端與機車供電裝置I的DC600V輸出端連接，直流濾波器6的輸出端與變頻逆變器5的輸入端連接，變頻逆變器5的輸出端與壓縮機、冷凝風機、通風機等負載8連接。空調機組電源裝置中的變頻逆變器5變頻器采用VVVF控制，將DC600V直流電轉變為負載8所需要的交流電，向空調機組3的各負載8供電。在部分車型的鐵路客車上，機車供電裝置I的輸出端會串接有直流濾波器，此種情況下，空調機組3的電源裝置內就可以不用再設置直流濾波器6。空調機組3省略了現有空調機組中的交流轉直流的轉換器件，直接使用變頻逆變器5將直流電轉變為負載8所需的交流電，變頻逆變器5由原來的1200V更換為1700V即可。空調機組3米用變頻控制，壓縮機米用變頻壓縮機，冷凝風機和通風機均米用變頻風機。變頻控制技術為現有技術，這里不再另作詳細說明。現有的軌道車輛空調機組大都采用定速空調機組，定速空調機組啟動電流大，對電源沖擊大，影響其它電氣設備。而變頻空調機組啟動時為低壓低頻，電流小，啟動電流基本為0，對電源無沖擊，可靠性大幅提高。[0028]定速空調靠不斷地開關控制壓縮機啟停維持客室溫度，溫度波動大。變頻空調靠降低壓縮機的運行頻率減少能力來維持客室溫度，溫度波動小，更與WC553控制曲線相互一致，舒適性大幅提高。如圖3所示，逆變電源裝置2的輸入端與機車供電裝置I的輸出端連接，逆變電源裝置2將機車提供的DC600V直流電逆變為交流電輸出，逆變電源裝置2的輸出包括3相AC380V和/或單相AC220V和/或DCllOV和/或DC24V，用于向其它小容量用電設備7、控制系統及蓄電池4等供電。依然采用原有的電源直流處理及保護環節、電源隔離穩壓環節，將電源穩定在DC600V，減小逆變電源裝置的容量，省去或減小隔離變壓器。如圖3所示，因為空調機組3由現有技術中的3相AC380V供電，更改為直接使用機車供電裝置I輸出的DC600V直流電供電，經過空調機組電源裝置中的變頻逆變器，將DC600V直流電轉變為負載所需要的交流電，向空調機組的各負載供電。因此空調機組3不再需要逆變電源裝置2提供380V交流電，根據車輛其它用電設備(如排風機、伴熱裝置等)的要求，3相AC380V可以直接取消或減小容量，僅需要很小的容量即可滿足其它用電設備的需求，逆變電源裝置2的容量可以低于20KW，一般的情況下，逆變電源裝置2的容量只需要15KW即可。因為逆變電源裝置2容量的大幅降低，導致逆變電源裝置2的體積大幅減小，重量也會大幅減輕，相應地也降低逆變電源裝置2的購置成本。現有的逆變電源裝置2的容量大約為35KW，重量為600Kg，而本實施例中，由于空調機組3不使用逆變電源裝置2，逆變電源裝置2則可減小至15KW，重量約為lOOKg，一臺逆變電源裝置2的重量即可減小500Kg。如按每節車廂配I臺逆變電源裝置2，則每節車廂減重500Kg，每列地鐵一般配有18節車廂，則每列地鐵總減重達9000Kg。如按每節車廂配2臺逆變電源裝置2，則每節車廂減重lOOOKg，每列地鐵一般配有18節車廂，則每列地鐵總減重達18000Kg。另外，現有的容量為35KW的逆變電源裝置2，其單臺的價格在18萬元左右，而本實施例中，由于逆變電源裝置2的容量減小至15KW，單臺的價格則約為6萬元，每臺逆變電源裝置2即可節約成本12萬元。如按每節車廂配I臺逆變電源裝置2，則每節車廂節約12萬元，每列地鐵一般配有18節車廂，則每列地鐵總節約成本為216萬元。如按每節車廂配2臺逆變電源裝置2，則每節車廂節約24萬元，每列地鐵一般配有18節車廂，則每列地鐵總節約成本為432萬元。本實施例中，空調機組3采用變頻控制，比現有技術中的定速空調機組節約用電約30%。以制冷量為29KW的空調機組為例，如按照每臺空調機組每年使用150天，每天使用15小時，每小時耗電量14. 5KW每度電按0. 8元計算，定速空調機組則每年耗電的電費約為150X15X14. 5X0. 8=26100元，而變頻空調機組則每年節電的費用約為26100X30%=7830
J Li ο每列地鐵車輛配18個車廂，每個車廂配兩臺空調機組，則每年節約費用約為28. 2Jl 7X1 ο如上所述，結合附圖所給出的方案內容，可以衍生出類似的技術方案。但凡是未脫離本實用新型技術方案的內容，依據本實用新型的技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本實用新型技術方案的范圍內。
權利要求1.一種新型直流供電鐵路客車變頻空調機組，其特征在于:空調機組的電源裝置的輸入端與直流電源連接，所述空調機組的電源裝置的輸出端與空調機組的各負載連接。
2.根據權利要求1所述的新型直流供電鐵路客車變頻空調機組，其特征在于:所述直流電源為由機車供電裝置提供的DC600V直流電源。
3.根據權利要求1或2所述的新型直流供電鐵路客車變頻空調機組，其特征在于:所述空調機組的電源裝置至少包括用于將直流電轉換成交流電的變頻逆變器，所述變頻逆變器的輸入端與所述直流電源連接，所述變頻逆變器的輸出端與負載連接。
4.根據權利要求3所述的新型直流供電鐵路客車變頻空調機組，其特征在于:所述空調機組的電源裝置還包括直流濾波器，所述直流濾波器的輸入端與所述直流電源連接，所述直流濾波器的輸出端與所述變頻逆變器的輸入端連接。
5.根據權利要求3所述的新型直流供電鐵路客車變頻空調機組，其特征在于:所述變頻逆變器采用VWF控制。
6.根據權利要求1或2所述的新型直流供電鐵路客車變頻空調機組，其特征在于:所述空調機組的壓縮機為變頻壓縮機，冷凝風機和通風機均為變頻風機。
7.根據權利要求2所述的新型直流供電鐵路客車變頻空調機組，其特征在于:在各車廂設置用于向除空調機組以外的其它車輛負載供電的逆變電源裝置，所述逆變電源裝置的輸入端與所述機車供電裝置的輸出端連接。
8.根據權利要求7所述的新型直流供電鐵路客車變頻空調機組，其特征在于:所述逆變電源裝置的功率等于或小于20KW。
9.根據權利要求7所述的新型直流供電鐵路客車變頻空調機組，其特征在于:所述逆變電源裝置的輸出包括3相AC380V和/或單相AC220V和/或DCllOV和/或DC24V。
專利摘要本實用新型涉及一種新型直流供電鐵路客車變頻空調機組，將空調機組電源裝置的輸入端直接與機車供電裝置的輸出端連接，由所述機車供電裝置向所述空調機組提供直流電源。本實用新型可節省或減小原電源中的逆變部分，逆變電源裝置體積可大幅減小，重量也大幅減輕，進而降低設備成本，也達到整車節能的目的，可靠性和舒適性均有提高。
文檔編號B61D27/00GK202911745SQ20122046489
公開日2013年5月1日 申請日期2012年9月11日 優先權日2012年9月11日
發明者李敬茂, 張洪民, 馬英華, 岳小鶴, 孟勝軍, 李玉奎, 李海峰 申請人:山東朗進科技股份有限公司