一种交直流电源屏供电设备和系统的制作方法
【专利摘要】公开了交直流电源屏供电设备和系统。该设备包括：第一整流器，接收第一输入电源电信号，将其整流成第一直流信号；第二整流器，接收第二输入电源电信号，将其整流成第二直流信号，其还与第一整流器连接，以使两者中的一者能根据另一者的直流信号调节自身的直流信号；第一逆变器，将第一直流信号逆变为第一交流信号；第二逆变器，将第二直流信号逆变为第二交流信号，其还与第一逆变器连接，以使两者中的一者能根据另一者的交流信号调节自身的交流信号；直流母线，与第一和第二整流器连接，将第一和第二直流信号合并成一路；交流母线，与第一和第二逆变器连接，将第一和第二交流信号合并成一路。由此，可在双路电源供电的情况下实现无间断供电。
【专利说明】一种交直流电源屏供电设备和系统
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及电子领域，具体地，涉及一种交直流电源屏供电设备和系统。
【背景技术】
[0002]信号电源屏是铁路信号的关键设备，其稳定可靠的工作是信号设备正常工作的基础。随着全国铁路运量的不断提高，行车密度的加大，对铁路电务设备，尤其是信号电源屏提出了越来越高的要求。
[0003]铁路中目前使用的电源屏均采用两路外部电源进行供电，一路作为主用，一路作为备用。在主用电源和备用电源之间进行转换是基于转换开关(例如，自动转换开关ATS)实现的，当主用电源出现故障时，该转换开关切换到备用电源，利用备用电源对电源屏继续进行供电。然而，由于转换开关固有的延迟，当主用电源停用转入备用电源工作时，电源屏的输出会有瞬间的断电。相关规则中规定，该瞬间断电不得大于0.15秒，但正是这0.15秒的断电，经常造成开放的信号机意外关闭、无车的区段意外闪烁红光带等现象，从而影响信号设备的正常使用，并缩短使用寿命。
实用新型内容
[0004]本实用新型的目的是提供一种交直流电源屏供电设备和系统，以实现对交直流电源屏的无间断供电。
[0005]为了实现上述目的，本实用新型提供一种交直流电源屏供电设备，该设备包括:第一整流器，用于接收第一输入电源的电信号，并将该电信号整流成第一直流信号；第二整流器，用于接收第二输入电源的电信号，并将该电信号整流成第二直流信号，所述第二整流器还与所述第一整流器连接，以使所述第一整流器与所述第二整流器中的一者能够根据另一者输出的直流信号来调节自身的直流信号；第一逆变器，与所述第一整流器连接，用于将所述第一直流信号逆变为第一交流信号；第二逆变器，与所述第二整流器连接，用于将所述第二直流信号逆变为第二交流信号，所述第二逆变器还与所述第一逆变器连接，以使所述第一逆变器与所述第二逆变器中的一者能够根据另一者输出的交流信号来调节自身的交流信号；直流母线，所述第一整流器的输出端与所述第二整流器的输出端连接至所述直流母线，以将所述第一直流信号与所述第二直流信号合并成一路直流信号对所述交直流电源屏中的直流负载供电；以及交流母线，所述第一逆变器的输出端与所述第二逆变器的输出端连接至所述交流母线，以将所述第一交流信号与所述第二交流信号合并成一路交流信号对所述交直流电源屏中的交流负载供电。
[0006]优选地，所述设备还包括:切换装置，该切换装置的输入端与所述第一输入电源和所述第二输入电源连接，该切换装置的输出端与所述交直流电源屏连接，在所述切换装置被触发的情况下，所述第一输入电源的电信号或所述第二输入电源的电信号经由所述切换装置被直接提供至所述交直流电源屏。
[0007]优选地，所述设备还包括:检测装置，与所述切换装置连接，用于检测由所述第一输入电源、所述第一整流器、所述第一逆变器和所述交流母线形成的第一通路、以及由所述第二输入电源、所述第二整流器、所述第二逆变器和所述交流母线形成的第二通路是否断路，并在所述第一通路和所述第二通路断路的情况下，输出触发信号至所述切换装置，以触发所述切换装置工作。
[0008]优选地，所述切换装置为自动转换开关(ATS)。
[0009]优选地，所述第一输入电源和所述第二输入电源为380V三相交流电源。
[0010]本实用新型还提供一种交直流电源屏供电系统，该系统包括:第一输入电源和第二输入电源，用于提供电信号；上述供电设备，与所述第一输入电源和所述第二输入电源连接；以及交直流电源屏，与所述供电设备连接。
[0011]在上述技术方案中，对两路电源信号进行交-直(AC/DC)转换后，将得到的直流信号进行合并，以实现对交直流电源屏中的直流负载进行供电。此外，对两路直流信号进行直-交(DC/AC)转换后，将其进行合并，可以实现对交直流电源屏中的交流负载进行供电，从而可以实现两路电源同时对电源屏进行供电，并且当其中一路出现故障停用时，另一路自动进行独立供电，在这之间不存在延迟，因此，电源屏不会发生瞬间断电现象，从而不会影响信号设备的正常运行和使用寿命。
[0012]本实用新型的其他特征和优点将在随后的【具体实施方式】部分予以详细说明。
【专利附图】
【附图说明】
[0013]附图是用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的【具体实施方式】一起用于解释本实用新型，但并不构成对本实用新型的限制。在附图中:
[0014]图1是根据本实用新型的实施方式的交直流电源屏供电设备的结构图；
[0015]图2是根据本实用新型的替换实施方式的交直流电源屏供电设备的结构图；以及
[0016]图3示出了根据本实用新型的实施方式的交直流电源屏供电系统的结构图。
【具体实施方式】
[0017]以下结合附图对本实用新型的【具体实施方式】进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的【具体实施方式】仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限制本实用新型。
[0018]图1示出了根据本实用新型的实施方式的交直流电源屏供电设备的结构图。如图1所示，该设备10可以包括:第一整流器101，用于接收第一输入电源的电信号，并将该电信号整流成第一直流信号；第二整流器102，用于接收第二输入电源的电信号，并将该电信号整流成第二直流信号，所述第二整流器102还与所述第一整流器101连接，以使所述第一整流器101与所述第二整流器102中的一者能够根据另一者输出的直流信号来调节自身的直流信号；第一逆变器103，与所述第一整流器101连接，用于将所述第一直流信号逆变为第一交流信号；第二逆变器104，与所述第二整流器102连接，用于将所述第二直流信号逆变为第二交流信号，所述第二逆变器104还与所述第一逆变器103连接，以使所述第一逆变器103与所述第二逆变器104中的一者能够根据另一者输出的交流信号来调节自身的交流信号；直流母线105，所述第一整流器101的输出端与所述第二整流器102的输出端连接至所述直流母线105，以将所述第一直流信号与所述第二直流信号合并成一路直流信号对所述交直流电源屏中的直流负载供电；以及交流母线106，所述第一逆变器103的输出端与所述第二逆变器104的输出端连接至所述交流母线106，以将所述第一交流信号与所述第二交流信号合并成一路交流信号对所述交直流电源屏中的交流负载供电。
[0019]由于第一输入电源和第二输入电源可以同时对电源屏进行供电，因此，在其中一个电源停用的情况下，可以通过另一个电源独立地进行供电，而在这种转换之间不存在延迟，因此，电源屏不会出现瞬间断电现象。
[0020]所述第一输入电源和所述第二输入电源可以例如为380V三相交流电源。由于交流电源产生的交流电压可能不稳定，不宜直接作为电源屏的交流负载的输入使用，此外，所产生的交流电压也无法为电源屏的直流负载供电。因此，在所述供电设备10接收到第一输入电源和第二输入电源的电信号之后，其首先利用第一整流器101和第二整流器102对第一输入电源和第二输入电源的电信号进行整流，经过整流之后可以得到较稳定的直流电信号，且这两个直流电信号的电压可以相等。
[0021]在得到两路直流电信号之后，可以通过直流母线105对其进行合并，成为一路直流信号。该直流母线105将合并后的一路直流信号提供至交直流电源屏的直流负载，以对该直流负载供电。
[0022]对于交直流电源屏的交流负载，在得到直流电之后，需要经过逆变器来将直流电逆变为交流电，以为所述交流负载供电。
[0023]在经过第一逆变器103和第二逆变器104进行逆变之后，可以得到两路交流信号，此时，需要利用交流母线106来将这两路交流信号合并成一路交流信号，以供所述交流负载使用。
[0024]在两个逆变器对两路直流信号进行逆变的过程中，可以通过采用自均流技术，使输出的两路交流信号(即，要被合并在一起的两路交流信号)的电流相等，从而保证输入的功率相等，实现双路电源的平均供电。
[0025]具体地，所述第一逆变器103与所述第二逆变器104之间能够经由有线或无线连接方式进行通信，由此，第一逆变器103与第二逆变器104之间能够相互监测对方输出的交流信号的大小(例如，电压和电流的大小)，以此来调整自己输出的交流信号的大小(例如，电压和电流的大小)。例如，当第一逆变器103从第二逆变器104得知该第二逆变器104输出的第二交流信号的电流大小为1/2时，其可以确定出第二逆变器104工作正常，同时将自己输出的第一交流信号的电流大小调节为1/2 (与第二交流信号的电流大小相等)，由此，当交流母线106将这两路交流信号并联成一路交流信号时，并联得出的交流信号的电流大小为I，将该并联得出的交流信号输入至交直流电源屏，以对所述交直流电源屏中的交流负载供电。其中，I为所述交直流电源屏所需的供电电流。也就是说，第一逆变器103和第二逆变器104可以实现自均流，使并联在一起的两路交流信号电流相等，实现双路电源的平均供电。
[0026]此外，当第一逆变器103从第二逆变器104得知该第二逆变器104出于某种原因(例如，故障)而导致输出的第二交流信号为零，则其可以确定出第二逆变器104工作异常，此时，其将自己输出的第一交流信号的电流大小调节为I，由此，将供电模式从双路供电模式自动切换至单路供电模式，中间没有延迟。而当第二逆变器104工作正常，输出的第二交流信号的电流大小为1/2时，第一逆变器103再次调整其输出的第一交流信号的电流大小，即将供电模式恢复为双路供电模式。反之亦然，即第二逆变器104同样也可以经由与第一逆变器103的通信来实时了解第一逆变器103输出的第一交流信号的情况，由此调节自身输出的第二交流信号，其方法和原理同上述一致，此处就不再赘述。
[0027]类似地，所述第一整流器101与所述第二整流器102之间经由有线或无线连接方式进行通信，以使所述第一整流器101与所述第二整流器102中的一者能够根据另一者输出的直流信号来调节自身的直流信号，其方法和原理同上类似。通过这一技术方案，不仅可以在对交直流电源屏中的直流负载进行供电时实现无间断双路供电，还可以在对交直流电源屏中的交流负载进行供电时，为设备提供多一级的冗余，即，除采用第一整流器101和第一逆变器103，和/或第二整流器102和第二逆变器104来为交直流电源屏中的交流负载进行供电之外，还可以例如在第一整流器101和第二逆变器104故障的情况下，仍可通过第二整流器102和第一逆变器103来为交直流电源屏中的交流负载供电，或者在第二整流器102和第一逆变器103故障的情况下，通过第一整流器101和第二逆变器104来为交直流电源屏中的交流负载供电。
[0028]此外，在对交流信号进行合并的过程中，往往会出现环流问题，可能导致合并后的交流信号发生能量损失，不能将全部的交流信号完全输入至电源屏上。为此，第一逆变器103和第二逆变器104在生成第一交流信号和第二交流信号时，应采取适当方法解决这一环流问题，以减少能量浪费，提高电能利用效率。解决环流问题的方法有很多，常用的例如有最低P-Q下降法。因此，第一逆变器103和第二逆变器104可以利用最低P-Q下降法来减小在合并交流信号时可能出现的环流现象。
[0029]此外，所述供电设备10还可以包括切换装置107，该切换装置107的输入端与所述第一输入电源和所述第二输入电源连接，该切换装置107的输出端与所述交直流电源屏连接，在所述切换装置107被触发的情况下，所述第一输入电源的电信号或所述第二输入电源的电信号经由所述切换装置107被直接提供至所述交直流电源屏。由此，可以在对上述第一整流器101、第二整流器102、第一逆变器103、第二逆变器104以及交流母线106中的任意一者或多者进行检修时，可以通过手动触发切换装置107工作，来将第一输入电源的电信号或第二输入电源的电信号提供至电源屏，以使电源屏在检修期间仍可得电。
[0030]在这种情况下，双路供电模式被中断，改为原来的单路供电模式，S卩，只有一个输入电源对电源屏进行供电。当一个输入电源停用时，利用该切换装置107来切换至另一输入电源继续供电。但是这个过程是临时性的，一旦检修完毕，立即将切换装置107关闭，将设备的工作模式转换到双路供电模式。
[0031]上面描述的是手动触发切换装置107工作的实施方式，但本实用新型不限于此，也可以对切换装置107进行自动触发。对此，所述供电设备10中还可以包括检测装置108，与所述切换装置107连接，用于检测由所述第一输入电源、所述第一整流器101、所述第一逆变器103和所述交流母线106形成的第一通路、以及由所述第二输入电源、所述第二整流器102、所述第二逆变器104和所述交流母线106形成的第二通路是否断路(例如，通过检测电流是否为零)，并在所述第一通路和所述第二通路断路的情况下，输出触发信号至所述切换装置107，以自动触发所述切换装置107工作。一旦检测装置108检测到第一通路和第二通路均导通，则其会发送关闭信号至切换装置107，以停止该切换装置107工作。其中，所述切换装置107优选地为自动转换开关ATS。
[0032]图3示出了根据本实用新型的实施方式的交直流电源屏供电系统的结构图。如图3所示，该系统可以包括:第一输入电源20和第二输入电源30，用于提供电信号；上述供电设备10，与所述第一输入电源20和所述第二输入电源30连接；以及交直流电源屏40，与所述设备10连接。
[0033]由此，通过本实用新型提供的交直流电源屏供电设备和系统，可以实现两路电源同时对电源屏进行供电，并且当其中一路出现故障停用时，另一路自动进行独立供电，在这之间不存在延迟，因此，电源屏不会发生瞬间断电现象，从而不会影响信号设备的正常运行和使用寿命。
[0034]以上结合附图详细描述了本实用新型的优选实施方式，但是，本实用新型并不限于上述实施方式中的具体细节，在本实用新型的技术构思范围内，可以对本实用新型的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本实用新型的保护范围。
[0035]另外需要说明的是，在上述【具体实施方式】中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本实用新型对各种可能的组合方式不再另行说明。
[0036]此外，本实用新型的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本实用新型的思想，其同样应当视为本实用新型所公开的内容。
【权利要求】
1.一种交直流电源屏供电设备，其特征在于，该设备包括: 第一整流器，用于接收第一输入电源的电信号，并将该电信号整流成第一直流信号； 第二整流器，用于接收第二输入电源的电信号，并将该电信号整流成第二直流信号，所述第二整流器还与所述第一整流器连接，以使所述第一整流器与所述第二整流器中的一者能够根据另一者输出的直流信号来调节自身的直流信号； 第一逆变器，与所述第一整流器连接，用于将所述第一直流信号逆变为第一交流信号; 第二逆变器，与所述第二整流器连接，用于将所述第二直流信号逆变为第二交流信号，所述第二逆变器还与所述第一逆变器连接，以使所述第一逆变器与所述第二逆变器中的一者能够根据另一者输出的交流信号来调节自身的交流信号； 直流母线，所述第一整流器的输出端与所述第二整流器的输出端连接至所述直流母线，以将所述第一直流信号与所述第二直流信号合并成一路直流信号对所述交直流电源屏中的直流负载供电；以及 交流母线，所述第一逆变器的输出端与所述第二逆变器的输出端连接至所述交流母线，以将所述第一交流信号与所述第二交流信号合并成一路交流信号对所述交直流电源屏中的交流负载供电。
2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，该设备还包括: 切换装置，该切换装置的输入端与所述第一输入电源和所述第二输入电源连接，该切换装置的输出端与所述交直流电源屏连接，在所述切换装置被触发的情况下，所述第一输入电源的电信号或所述第二输入电源的电信号经由所述切换装置被直接提供至所述交直流电源屏。
3.根据权利要求2所述的设备，其特征在于，该设备还包括: 检测装置，与所述切换装置连接，用于检测由所述第一输入电源、所述第一整流器、所述第一逆变器和所述交流母线形成的第一通路、以及由所述第二输入电源、所述第二整流器、所述第二逆变器和所述交流母线形成的第二通路是否断路，并在所述第一通路和所述第二通路断路的情况下，输出触发信号至所述切换装置，以触发所述切换装置工作。
4.根据权利要求2或3所述的设备，其特征在于，所述切换装置为自动转换开关(ATS)0
5.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述第一输入电源和所述第二输入电源为380V三相交流电源。
6.一种交直流电源屏供电系统，其特征在于，该系统包括: 第一输入电源和第二输入电源，用于提供电信号； 根据权利要求1-5中任一权利要求所述的设备，与所述第一输入电源和所述第二输入电源连接；以及 交直流电源屏，与所述设备连接。
【文档编号】H02J9/06GK203554060SQ201320711891
【公开日】2014年4月16日 申请日期:2013年11月12日 优先权日:2013年11月12日
【发明者】何占元, 樊国智, 梁小尊, 郑九方, 于庆广 申请人:中国神华能源股份有限公司, 朔黄铁路发展有限责任公司, 清华大学