地铁车辆辅助供电扩展系统的制作方法

本发明涉及电气领域，尤其涉及一种地铁车辆辅助供电扩展系统。

背景技术：

地铁作为城市交通工具担负着越来越多的交通运输需求，其中，地铁车辆的辅助电源系统作为车辆空调、照明、空气压缩机、车门系统、乘客综合信息系统、各系统控制电路以及车载信号和通信设备等的供电电源，是地铁车辆运行的基本保障。

每个地铁车辆包括两个单元，每个单元由三节车厢组成，现有的辅助供电系统是在地铁的两端各配置一辅助逆变器，并且在两个逆变器之间安装一扩展接触器而组成。该扩展接触器将两个辅助逆变器分断，以使两个辅助逆变器分别为对应的单元进行供电。当两个逆变器都工作正常时，逆变器检测软件通知列车控制与诊断系统(Train Control and Management System，简称TCMS)控制扩展接触器动作，使其处于断开装态，此时，每个辅助逆变器给各自单元的交流负载供电。当其中一个逆变器故障时，逆变器软件通知TCMS控制扩展接触器动作，使其闭合，此时，由未故障的逆变器为同时为两个单元供电。

但是，上述逆变器检测软件检测的结果可能出现错误，导致给出TCMS错误指令，此时扩展接触器会出现错误动作，地铁车辆会出现供电故障。

技术实现要素：

本发明提供一种地铁车辆辅助供电扩展系统，以解决现有技术中如果逆变器检测软件发送给TCMS错误指令，扩展接触器会出现错误动作，从而导致地铁车辆供电出现故障的问题。

本发明提供一种地铁车辆辅助供电扩展系统，包括主电路、控制电路、 第一断路器、第二断路器和第一接触器，所述第一接触器通电时处于闭合位，所述第一接触器断电时处于非闭合位；其中，所述主电路包括第一电路与第二电路，所述第一接触器连接所述第一电路与所述第二电路；

所述第一电路通过所述第一断路器与所述控制电路连接，所述第二电路通过所述第二断路器与所述控制电路连接；所述第一电路的通电状态触发所述第一断路器的状态变化，所述第二电路的通电状态触发所述第二断路器的状态变化，所述控制电路根据所述第一断路器的状态和所述第二断路器的状态触发所述第一接触器的状态变化。

具体地，所述第一电路的通电状态触发所述第一断路器的状态变化，所述第二电路的通电状态触发所述第二断路器的状态变化包括：

当所述第一电路通电时，所述第一断路器处于第一状态；当所述第一电路未通电时，所述第一断路器处于第二状态；当所述第二电路通电时，所述第二断路器处于第一状态；当所述第二电路未通电时，所述第一断路器处于第二状态。

所述控制电路根据所述第一断路器的状态和所述第二断路器的状态触发所述第一接触器的状态变化，具体包括：

当所述第一断路器与所述第二断路器均处于第一状态，所述控制电路控制所述第一接触器不通电，所述第一接触器处于非闭合位，第一电路与第二电路隔断；当所述第一断路器和所述第二断路器中一个处于第一状态，另一个处于第二状态时，所述控制电路控制所述第一接触器通电，所述第一接触器处于处于闭合位，所述第一电路与第二电路导通。

具体地，所述第一断路器包括第一线圈，所述第二断路器包括第二线圈，所述第一接触器包括第一接触器主触点；

所述第一电路包括：第一辅助逆变器，所述第一辅助逆变器的输入端与高压母线连接，所述第一辅助逆变器的输出端与第一断线圈连接，所述第一辅助逆变器的输出端与所述第一接触器主触点的一端连接；所述第二电路包括：第二辅助逆变器，所述第二辅助逆变器的输入端与高压母线连接，所述第二辅助逆变器的输出端与所述第二线圈连接，所述第二辅助逆变器的输出端与所述第一接触器主触点的另一端连接。

具体地，所述控制电路由直流电源控制并且包括第三断路器，所述第三 断路器包括第三线圈与第三断路器主触点，所述第一断路器还包括第一辅助触点，所述第二断路器还包括第二辅助触点，所述第一接触器还包括第一接触器线圈；

所述第三断路器主触点的一端与所述直流电源的正极连接，所述第三断路器主触点的另一端与所述第一辅助触点连接，所述第一接触器线圈的一端与所述第二辅助触点连接，所述第一接触器线圈的另一端与所述直流电源负极连接；所述第三线圈的一端与所述直流电源负极连接，所述第三线圈的另一端与地铁车辆控制与诊断系统连接；

其中，所述第一辅助触点包括第一常开触点和第一常闭触点，所述第二辅助触点包括第二常开触点和第二常闭触点；所述第一常开触点与所述第二常闭触点连接，所述第一常闭触点与所述第二常开触点连接。

在本发明的一具体实施例中，所述控制电路中还包括一第一接触器的第一辅助常开触点，所述第一接触器的第一辅助常开触点的一端与所述第三断路器主触点连接，另一端与所述第一接触器线圈连接。

在本发明的一具体实施例中，所述控制电路还可包括一第一接触器的第二辅助常开触点，并且所述地铁车辆控制与诊断系统连接通过所述第一接触器的第二辅助常开触点与所述第一接触器线圈连接。

进一步地，所述地铁车辆控制与诊断系统包括信号输出单元与信号输入单元，其中，所述第三线圈的一端与所述信号输出单元连接，所述第一接触器的第二辅助常开触点与所述信号输入单元连接。

进一步地，本发明的第一断路器为第一继电器，所述第二断路器为第二继电器，所述第三断路器为第三继电器。

本发明提供的地铁车辆辅助供电扩展系统，通过在第一电路增加第一断路器使第一电路对第一断路器进行触发以进行状态改变，在第二电路增加第二断路器使第二电路对第二断路器进行触发以进行状态改变，控制电路根据第一断路器与第二断路器的状态触发第一接触器的开闭，从而确定供电系统的扩展动作。也就是说，本发明中第一接触器的闭合，即第一电路与第二电路是否导通连接，是通过各个电气元件的机械连锁反应进行控制的，避免了由于错误信号传递所导致的扩展供电的错误动作的发生，因此本发明的地铁车辆辅助供电扩展系统所发生的扩展供电方式可靠度高。

附图说明

图1为本发明实施例所提供的一种地铁车辆辅助供电扩展系统的电路连接示意图；

图2为本发明实施例所提供的另一种地铁车辆辅助供电扩展系统的电路连接图；

图3为本发明实施例所提供的另一种地铁车辆辅助供电扩展系统的电路连接图；

图4为本发明实施例所提供的另一种地铁车辆辅助供电扩展系统的电路连接图。

附图标记说明：

K1：第一线圈；

K2：第二线圈；

K3：第三线圈；

KM：第一接触器线圈；

K11：第一常开触点；

K12：第一常闭触点；

K21：第二常开触点；

K22：第二常闭触点；

KMK：第一接触器主触点；

K3K：第三断路器主触点；

KM1：第一接触器第一常开辅助触点；

KM2：第一接触器第二常开辅助触点；

SIV1：第一辅助逆变器；

SIV2：第二辅助逆变器。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明 中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图1为本发明实施例所提供的一种地铁车辆辅助供电扩展系统的电路连接示意图。如图1所示，本发明的地铁车辆辅助供电扩展系统，包括主电路、控制电路、第一断路器、第二断路器和第一接触器，第一接触器通电时处于闭合位，第一接触器断电时处于非闭合位；其中，所述主电路包括第一电路与第二电路，所述第一接触器连接所述第一电路与所述第二电路；

所述第一电路通过所述第一断路器与所述控制电路连接，所述第二电路通过所述第二断路器与所述控制电路连接；所述第一电路的通电状态触发所述第一断路器的状态变化，所述第二电路的通电状态触发所述第二断路器的状态变化，所述控制电路根据所述第一断路器的状态和所述第二断路器的状态触发所述第一接触器的状态变化。

本发明的地铁车辆辅助供电扩展系统中第一接触器的闭合与否是基于控制电路根据第一断路器与第二断路器的元件状态而进行机械触发的，当第一断路器与第二电路器的元件状态能够使控制电路通电时，控制电路触发第一接触器闭合，当第一断路器与第二电路器的元件状态不能使控制电路通电时，控制电路无法触发第一接触器，第一接触器不闭合，因此不论TCMS接收到的辅助逆变器软件的检测信号是正确的还是错误的，第一接触器的闭合只以控制电路的通电与否实行闭合或非闭合，因此避免了由于接收错误信号而导致的错误动作发生的状况。而第一断路器与第二断路器的元件状态又是根据第一电路与第二电路的通电状态而被机械性的触发，因此第一断路器与第二断路器的元件状态能够清楚无误的反映出第一电路与第二电路的通电状态，所以进一步保证了需要第一接触器闭合时，控制电路通电进而向第一接触器通电，此时第一接触器处于闭合位，即，第一电路与第二电路导通；不需要第一接触器闭合时，控制电路不通电无法向第一接触器通电，此时第一接触器处于非闭合位，即，第一电路与第二电路各自运行。因此，本发明的地铁车辆辅助供电扩展系统通过各电气元件的连锁反应对地铁车辆进行进行扩展供电，可靠性高，避免了由于辅助逆变器软件检测信号错误而带来地铁车辆出现的供电问题。

进一步地，第一电路的通电状态触发第一断路器的状态变化，第二电路 的通电状态触发第二断路器的状态变化，具体包括：

当第一电路通电时，第一断路器处于第一状态；当第一电路未通电时，第一断路器处于第二状态；当第二电路通电时，第二断路器处于第一状态；当第二电路未通电时，所述第一断路器处于第二状态。

进一步地，所述控制电路根据所述第一断路器的状态和所述第二断路器的状态触发所述第一接触器的状态变化，具体包括：

当所述第一断路器与所述第二断路器均处于第一状态，所述控制电路控制所述第一接触器不通电，所述第一接触器处于非闭合位，第一电路与第二电路隔断；当所述第一断路器和所述第二断路器中一个处于第一状态，另一个处于第二状态时，所述控制电路控制所述第一接触器通电，所述第一接触器处于处于闭合位，所述第一电路与第二电路导通。

也就是说，使用本发明的地铁车辆辅助供电扩展系统用来进行扩展供电时，当第一电路与第二电路都正常运行，即各自通电时，第一断路器通电处于第一状态，第二断路器通电处于第一状态，此时控制电路不通电，进而第一接触器不通电，此时第一接触器处于非闭合位，由于第一接触器断开，第一电路与第二电路各自运行；当第一电路异常运行，即第一电路不通电，而第二电路正常运行，即当只有第二电路通电时，第一断路器通电处于第二状态，第二断路器通电处于第一状态，此时控制电路通电，进而第一接触器通电，此时第一接触器处于闭合位，由于第一接触器闭合，第一电路与第二电路导通，第二电路向第一电路供电，同样的，当第一电路通电，第二电路不通电时，第一接触器闭合，第一电路与第二电路导通，第一电路向第二电路供电。

图2为本发明实施例所提供的另一种地铁车辆辅助供电扩展系统的电路连接图。具体的，请参考图2，所述第一断路器包括第一线圈K1，所述第二断路器包括第二线圈K2，所述第一接触器包括第一接触器主触点KMK；

所述第一电路包括：第一辅助逆变器SIV1，所述第一辅助逆变器SIV1的输入端与高压母线连接，所述第一辅助逆变器SIV1的输出端与第一线圈K1连接，所述第一辅助逆变器SIV1的输出端与所述第一接触器主触点KMK的一端连接；

所述第二电路包括：第二辅助逆变器SIV2，所述第二辅助逆变器SIV2 的输入端与高压母线连接，所述第二辅助逆变器SIV2的输出端与所述第二线圈K2连接，所述第二辅助逆变器SIV2的输出端与所述第一接触器主触点KMK的另一端连接。

高压电通过高压母线输入第一辅助逆变器SIV1，经过第一辅助逆变器SIV1的逆变，变成三相中压交流电输出向中压母线供电，第一线圈K1通过中压母线与第一辅助逆变器SIV1的输出端连接，由于三相交流电各相存在相差，因此，第一线圈K1仅与三相交流电中的两相连接组成回路即能正常工作，从而，当第一辅助逆变器SIV1有交流电正常输出时，第一电路通电，第一线圈K1通电，当第一辅助逆变器SIV1无交流电输出时，第一电路不通电，第一线圈K1不通电。

高压电通过高压母线输入第二辅助逆变器SIV2，经过第二辅助逆变器SIV2的逆变，变成三相中压交流电输出向中压母线供电，第二线圈K2通过中压母线与第二辅助逆变器SIV2的输出端连接，由于三相交流电各相存在相差，因此，第二断路器的线圈仅与三相交流电中的两相连接组成回路即能正常工作，从而，当第二辅助逆变器SIV2有交流电正常输出时，第二电路通电，第二线圈K2通电，当第二辅助逆变器SIV2无交流电输出时，第二电路不通电，第二线圈K2不通电。

第一接触器主触点KMK通过中压母线分别与第一辅助逆变器SIV1和第二辅助逆变器SIV2的输出端相连，当第一辅助逆变器SIV1与第二辅助逆变器SIV2都通电时，第一接触器主触点KMK不会闭合，此时第一辅助逆变器SIV1向第一电路供电，第二辅助逆变器SIV2向第二电路供电；当其中一个辅助逆变器不通电时，第一接触器主触点KMK闭合，第一电路与第二电路导通，由正常运行的辅助逆变器向第一电路与第二电路同时供电，满足地铁车辆的供电需求。

上述连接中，可以通过第一断路器与第二断路器是否通电验证第一辅助逆变器SIV1与第二辅助逆变器SIV2是否正常工作，避免了辅助逆变器软件检测的不可靠性。

具体地，由图2可知，所述控制电路由直流电源控制并且包括第三断路器，所述第三断路器包括第三线圈K3与第三断路器主触点K3K，所述第一断路器还包括第一辅助触点，所述第二断路器还包括第二辅助触点，所述第 一接触器还包括第一接触器线圈KM。

所述第三断路器主触点K3K的一端与所述直流电源的正极连接，所述第三断路器主触点K3K的另一端与所述第一辅助触点连接，所述第一接触器线圈KM的一端与所述第二辅助触点连接，所述第一接触器线圈KM的另一端与所述直流电源负极连接；所述第三线圈K3的一端与所述直流电源负极连接，所述第三线圈K3的另一端与地铁车辆控制与诊断系统连接；

其中，所述第一辅助触点包括第一常开触点和第一常闭触点，所述第二辅助触点包括第二常开触点和第二常闭触点；所述第一常开触点K11与所述第二常闭触点K22连接，所述第一常闭触点K12与所述第二常开触点K21连接。

由图2可知，该控制电路中，只有当第三断路器主触点K3K以及第一常开触点K11和第二常闭触点K22同时闭合时，或者当第三断路器主触点K3K以及第一常闭触点K11和第二常开触点K21同时闭合时，控制电路才会导通，有直流电通过，当电流经过第一接触器线圈KM时，第一接触器主触点KMK才会闭合。如果上述两种情况中，有任一元件没有闭合时，控制电路都不会有直流电经过，第一接触器线圈KM也不会通电，从而第一接触器主触点KMK不会发生闭合。

以图2的电路连接方式为例，本发明的地铁车辆辅助供电扩展系统的扩展供电方式如下：

第一电路与第二电路中，当第一线圈K1与第二线圈K2同时通电时，即两台辅助逆变器正常工作，第一辅助逆变器SIV1与第二辅助逆变器SIV2都能够将高压电转变为中压三相交流电并且正常输出，两个辅助逆变器能够向各自电路供电。此时，第一断路器与第二断路器会通过无线信号通知TCMS不需要将第一接触器主触点KMK进行闭合。即使此时辅助逆变器软件发出的信号错误，但由于第一线圈K1与第二线圈K2都通电，此时第一断路器呈现第一状态，即在控制电路中第一常开触点K11闭合，第一常闭触点K12打开；第二断路器呈现第一状态，即在控制电路中第二常闭触点K22打开，第二常开触点K21闭合。因此，该情况下，控制电路未导通，没有直流电经过，第一接触器线圈KM不会通电，因而第一接触器主触点KMK不会闭合，此时，两个辅助逆变器向各自电路供电。

第一电路与第二电路中，当第一线圈K1通电，第二线圈K2未通电时，即第一辅助逆变器SIV1正常工作，能够将高压电转变为中压三相交流电并且正常输出，第二辅助逆变器出现故障，不能将高压电转变为中压三相交流电并且正常输出。此时，第一断路器与第二断路器会通过无线信号通知TCMS需要将第一接触器主触点KMK进行闭合，从而导通第一电路与第二电路，使第一辅助逆变器SIV1为第一电路与第二电路同时供电。此处，需要指出的是，对于扩展供电这种方式，当只有一个辅助逆变器正常工作时，在正常工作的辅助逆变器在同时向两个电路供电前，即在第一接触器闭合之前，TCMS需要先将正常辅助逆变器负责供电的那个电路中连接的空调压缩机减载一半，再闭合第一接触器，然后顺序启动故障辅助逆变器负责供电的那个电路中连接的的一半空调压缩机。因此，在接收到闭合指令后，TCMS会先使第二电路中的空调负载减载一半，减载完成后，TCMS会持续输出第一扩展指令，该第一扩展指令为高电平，由于控制电路中第三线圈K3一端与TCMS连接，一端与直流电源的负极连接，当TCMS输出高电平后，第三断路器的线圈就会得电，从而使第三断路器主触点K3K闭合，而第一线圈K1与第二线圈K2的通电状态使第一断路器呈现第一状态，即在控制电路中第一常开触点K11闭合，第一常闭触点K12打开；使第二断路器呈现第二状态，即在控制电路中第二常闭触点K22闭合，第二常开触点K21打开。因此，该情况下，控制电路导通，有直流电经过，第一接触器线圈KM得电，因而第一接触器主触点KMK闭合，此时，第一辅助逆变器SIV1向两个电路同时供电。

同样的，当第一辅助逆变器SIV1故障，第二辅助逆变器SIV2正常工作有交流电输出时，扩展指令的高电平输出使第三线圈K3得电，从而第三断路器主触点K3K闭合，而第一线圈K1与第二线圈K2的通电状态使第一断路器呈现第二状态，即在控制电路中第一常开触点K11打开，第一常闭触点K12闭合；使第二断路器呈现第一状态，即在控制电路中第二常闭触点K22打开，第二常开触点K21闭合。因此，该情况下，控制电路导通，有直流电经过，第一接触器线圈KM得电，因而第一接触器主触点KMK闭合，此时，第二辅助逆变器SIV2向两个电路同时供电。

在一个辅助逆变器向两个电路同时供电时(例如，第一辅助逆变器SIV1正常，第二辅助逆变器SIV2故障)，如果当故障的第二辅助逆变器SIV2恢 复正常，此时，第一线圈K1与第二线圈K2又同时得电，同时在控制电路中，第一常开触点K11依旧为闭合状态，第一常闭触点K12依旧为打开状态，而第二常闭触点K22由闭合状态变为打开状态，第二常开触点K21由打开状态变为闭合状态，该情况下，控制电路断开无直流电通过，第一接触器线圈KM不通电，因此第一接触器主触点KMK打开，空调恢复正常负载，第一辅助逆变器SIV1向第一电路供电，第二辅助逆变器SIV2向第二电路供电。

本发明通过电器元件中的连锁触发，增强了扩展供电系统的可靠性，避免了由于辅助逆变器软件发送错误控制信号而使供电扩展系统出现问题。

进一步地，如图3所示，图3为本发明实施例所提供的另一种地铁车辆辅助供电扩展系统的电路连接图，所述控制电路中还包括一第一接触器的第一常开辅助触点KM1，所述第一接触器的第一常开辅助触点KM1的一端与所述第三断路器主触点K3K的一端连接，所述第一接触器的第一常开辅助触点KM1的另一端与所述第一接触器线圈KM连接。

在地铁运行的过程中，经常会出现故障的辅助逆变器短暂恢复后又出现故障或者两个辅助逆变器长时间的出现交替故障，一旦故障的辅助逆变器恢复，第一接触器主触点KMK就要打开，空调减载也会恢复正常，但是短暂恢复后又出现故障时，空调再次减载，第一接触器主触点KMK又要闭合，如此往复数次后，会造成第一接触器以及空调系统的损坏。当在控制电路中设置了第一接触器的第一常开辅助触点KM1后，由于控制电路中的第一接触器的第一常开辅助触点KM1仍处于闭合状态，所以在该路中仍有直流电流过使第一接触器线圈KM通电，所以第一电路与第二电路之间的第一接触器主触点KMK仍然为通电闭合状态，并没有立即断开。也就是说，即使在地铁运行过程中故障的第二辅助逆变器SIV2恢复正常了，但由于控制电路中第一接触器的第一常开辅助触点KM1的存在，第一接触器主触点KMK也不会立即打开，当故障的第二辅助逆变器SIV2恢复一定的时长后，例如1-3分钟，第一断路器与第二断路器会通过无线信号命令TCMS停止扩展，此时，TCMS会输出第二扩展指令，该扩展指令为低电平，当TCMS输出低电平后，第三线圈K3就会断电，从而使第三断路器主触点K3K断开，控制电路便无直流电通过，由于第一接触器线圈KM断电，第一接触器主触点KMK与第一接触器的第一常开辅助触点KM1便都会断开，空调恢复正常负载，第一辅助逆 变器SIV1向第一电路供电，第二辅助逆变器SIV2向第二电路供电。

进一步地，如图4所示，图4为本发明实施例所提供的另一种地铁车辆辅助供电扩展系统的电路连接图，所述控制电路还可包括一第一接触器的第二常开辅助触点KM2，并且所述地铁车辆控制与诊断系统连接通过所述第一接触器的第二常开辅助触点KM2与所述第一接触器线圈KM连接。当第一接触器线圈KM通电后，正常的辅助逆变器向故障的辅助逆变器供电，第一接触器的第二常开辅助触点KM2也会闭合，第一接触器的第二常开辅助触点KM2所处线路导通。

进一步地，所述地铁车辆控制与诊断系统包括信号输出单元与信号输入单元，其中，所述第三线圈K3的一端与所述信号输出单元连接，所述第一接触器的第二常开辅助触点KM2与所述信号输入单元连接。也就是说，信号输出单元用来负责扩展指令的输出，而当第一接触器的第二常开辅助触点KM2闭合后，信号输入单元与控制电路导通，即信号输入单元收到扩展完成的反馈信号。

进一步地，所述第一断路器为第一继电器，所述第二断路器为第二继电器，所述第三断路器为第三继电器。

本发明的地铁车辆辅助供电扩展系统以第一断路器与第二断路器分别对第一辅助逆变器SIV1与第二辅助逆变器SIV2进行通电检测，并以该客观的检测条件作为判断控制电路是否需要通电的必要条件，从而根据控制电路的得电状况机械触发第一接触器的闭合与打开，从而实现扩展供电。该系统通过特殊的连接的方式保证了扩展供电的可靠性，避免了由于辅助逆变器软件检测信号错误而带来地铁车辆出现的供电问题。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。