利用轨道电压储能的电源装置的制作方法

本实用新型涉及电源设备领域，尤其涉及一种利用轨道电压储能的电源装置。

背景技术：

目前，城市轨道交通已经成为我们生活中日趋重要的一部分，电能从牵引变电所经馈电线、接触网输送给电动列车，再从电动列车经走行轨、回流线流回牵引变电所。由于走行轨不可能完全绝缘于道床结构，钢轨不可避免地向道床及其它结构泄漏电流，此时钢轨对道床就会有电压变化。这种泄漏电流就是杂散电流；这种电压就是钢轨对道床电压，一般称为轨道电压。

轨道电压会随着电动列车的运行不断变化，还是具有一定的电能；可以把轨道电压转换为稳定电能并存储起来，可以对外提供不间断直流电能。地铁隧道一般都较长，各种监测传感器如果采用电源线供电，需要铺设较多的供电线缆，使工程造价升高。

技术实现要素：

本实用新型旨在至少解决上述现有技术存在的问题之一，提供了一种利用轨道电压储能的电源装置，该电源装置可以实现隧道风能的合理利用，避免铺设大量的供电线缆，节约资源，降低工程造价。

为了实现上述目的，本实用新型提供一种利用轨道电压储能的电源装置，包括：能量转换模块，包括G引脚和D引脚，所述G引脚耦接轨道以接收其电压信号，其中该能量转换模块将轨道的电压信号转换成稳定的单脉冲电压信号；滤波电路模块，耦接所述能量转换模块以接收所述单脉冲电压信号，并将所述单脉冲电压信号转换成稳定的直流电压信号；充电电路模块，耦接所述滤波电路模块以存储所述直流电压信号；以及稳压供电模块，耦接所述充电电路模块，其中该稳压供电模块控制所述充电电路模块进行升压和放电。

在该技术方案中，由能量转换模块10的G引脚耦接轨道以接收其电压信号，并将该电压信号转换成稳定的单脉冲电压信号，然后由耦接能量转换模块10的滤波电路模块20接收单脉冲电压信号，将单脉冲电压信号转换成稳定的直流电压信号并存储在充电电路模块30中，再由稳压供电模块40控制所述充电电路模块30释放稳定直流电源以供外部使用，利用轨道电压信号的微能量，经能量转换模块10，将杂乱的轨道电压转化成电能，实现了对外提供不间断的直流电能，而且该供应装置体积小、安装方便、不会受到电磁辐射干扰，成本低。

另外，根据本实用新型的利用轨道电压储能的电源装置，还可以具有如下技术特征：

进一步地，所述能量转换模块包括：电压限幅电路，其与所述轨道相连接，构造为用于对所述电压信号限幅；整流电路，所述整流电路与所述电压限幅电路相连接，构造为用于接收经过限幅的电压信号并将该电压信号整流成单向脉动电压信号。

进一步地，所述电压限幅电路包括：一连接端子P1，其耦接于所述G引脚和D引脚之间；一压敏电阻Y1，其第一端与所述连接端子P1的第一端相连，其第二端与所述连接端子P1的第二端相连。

优选地，所述电压限幅电路还包括一电阻R1，其一端耦接至所述连接端子P1的第一端，其另一端耦接至所述压敏电阻Y1的第一端。

优选地，所述整流电路包括：一全波整流电桥，其第一桥端与压敏电阻Y1的第一端相连，其第二桥端与压敏电阻Y1的第二端相连；以及一电容，其并联于所述全波整流电桥的第三桥端和第四桥端，且第四桥端接地。

优选地，所述滤波电路模块包括：依次并联连接的第四电容C4、第三电容C3、第一电容C1和第二电容C2，且所述第一电容C1接地；电感L1，所述电感L1连接于所述第三电容C3的第一端和第一电容C1的第一端之间。

优选地，还包括控制模块，其与所述稳压供电模块电连接，用以控制所述稳压供电模块的通断。

优选地，还包括通讯模块，所述通讯模块与所述控制模块电连接。

根据本实用新型的利用轨道电压储能的电源装置，其附加技术特征还具有如下技术效果：通过设置滤波电路可以进一步消除电压信号中的脉动成分，给充电电路模块提供稳定的直流电源；通过设置控制模块可以控制所述稳压供电控制模块的通断。

附图说明

图1为电源装置的结构框图；

图2为能量转换模块的电路图；

图3为滤波电路模块的电路图；

图4为充电电路模块的电路图；

图5为稳压供电控制模块的电路图；

图6为控制模块的电路图；

图7为通讯模块的电路图。

图中:能量转换模块10；滤波电路模块20；充电电路模块30；稳压供电模块40；控制模块50；通讯模块60。

具体实施方式

下面结合附图1至图7对本实用新型作进一步说明。

根据本实用新型的一种利用轨道电压储能的电源装置，如图1～图5所示，包括：能量转换模块10、滤波电路模块20、充电电路模块30和稳压供电模块40。

能量转换模块(10)，包括G引脚和D引脚，所述G引脚耦接轨道以接收其电压信号，D引脚接地，其中该能量转换模块(10)将轨道的电压信号转换成稳定的单脉冲电压信号；

滤波电路模块20，耦接所述能量转换模块10以接收所述单脉冲电压信号，并将所述单脉冲电压信号转换成稳定的直流电压信号；

充电电路模块30，耦接所述滤波电路模块20以存储所述直流电压信号；充电电路模块30主要由电源管理器芯片IC1和锂电池BT1组成；IC1的型号是CN3791，它是一款PWM降压型单节锂电池充电管理集成电路，具有涓流，恒流和恒压充电模式。恒流充电电流由CSP管脚和BAT管脚之间的电流检测电阻RCS设置。在恒压充电模式，恒压充电电压为4.2V，精度为1％；CN3791采用恒电压法跟踪轨道电压的最大功率点，最大功率点跟踪端MPPT管脚的电压被调制在1.205V，配合片外的两个电阻(图4中的R4和R6)构成的分压网络，可以实现对隧道风能的最大功率点进行跟踪；最大功率点电压由下式决定：VMPPT＝1.205×(1+R4/R6)。

稳压供电模块40，耦接所述充电电路模块30，其中该稳压供电模块40控制所述充电电路模块30进行升压和放电。稳压供电控制模块40主要由以FP6291LR-G1为核心的DC-DC升压电路构成；FP6291LR-G1的电源可以手动控制开通，也可以由控制模块控制50开通或关断。

可以理解的是，由能量转换模块10的G引脚耦接轨道以接收其电压信号，并将该电压信号转换成稳定的单脉冲电压信号，然后由耦接能量转换模块10的滤波电路模块20接收单脉冲电压信号，将单脉冲电压信号转换成稳定的直流电压信号并存储在充电电路模块30中，再由稳压供电模块40控制所述充电电路模块30释放稳定直流电源以供外部使用，利用轨道电压信号的微能量，经能量转换模块10，将杂乱的轨道电压转化成电能，实现了对外提供不间断的直流电能，而且该供应装置体积小、安装方便、不会受到电磁辐射干扰，成本低。

在本实用新型的一个实施例中，所述能量转换模块10包括：电压限幅电路，其与所述轨道相连接，构造为用于对所述电压信号限幅；整流电路，所述整流电路与所述电压限幅电路相连接，构造为用于接收经过限幅的电压信号并将该电压信号整流成单向脉动电压信号，例如，所述电压限幅电路包括：一连接端子P1，其耦接于所述G引脚和D引脚之间；一压敏电阻Y1，其第一端与所述连接端子P1的第一端相连，其第二端与所述连接端子P1的第二端相连，即主要由压敏电阻Y1和连接端子P1组成；在本实用新型的一个实施例中，所述电压限幅电路还包括一电阻R1，其一端耦接至所述连接端子P1的第一端，其另一端耦接至所述压敏电阻Y1的第一端。在压敏电阻Y1前设计有电阻R1，防止回路过流；整流电路是利用具有单向导电性能的整流元件，将正负交替的轨道电压整流成为单向脉动电压，但是这种单向脉动电压包含很大的脉动成分，优选地，所述整流电路包括：一全波整流电桥，其第一桥端与压敏电阻的第一端相连，其第二桥端与压敏电阻Y1的第二端相连；以及一电容，其并联于所述全波整流电桥的第三桥端和第四桥端，且第四桥端接地，具体地，电压限幅电路把轨道电压限制在100V以内，而整流电路利用具有单向导电性能的整流元件，将正负交替的轨道电压整流成为单向脉动电压，但是，这中单向脉动电压包含很大的脉动成分，并非是理想的直流电压，整流二极管后端有滤波电容，初步滤除脉动成分。

进一步地，如图3所示，所述滤波电路包括：依次并联连接的第四电容C4、第三电容C3、第一电容C1和第二电容C2，且所述第一电容C1接地；电感L1，所述电感L1连接于所述第三电容C3的第一端和第一电容C1的第一端之间，也就是说，该LC滤波电路可以进一步消除电压信号中的脉动成分，给充电电路模块30提供稳定的直流电源。

优选地，如图6所示，还包括控制模块50，其与所述稳压供电模块40电连接，用以控制所述稳压供电模块40的通断，例如，在本实用新型中，控制模块50主要由单片机芯片STC15W102SOP8构成，实时检测锂电池电压情况及按钮状态，并控制稳压供电模块40的电源开通或关断；当锂电池放电低于20％的电量后，控制模块50控制电子开关管Q2，断开稳压供电模块的电源；当锂电池重新进入充电模式后，锂电池控模块控制电子开关管Q2，开通稳压供电模块的电源。

优选地，如图7所示，还包括通讯模块60，所述通讯模块60与所述控制模块50电连接，通讯模块60主要由RS485集成通讯模块60TD301D485H-A构成，构建了RS485通讯接口。

以上所述仅是本实用新型的示范性实施方式，而非用于限制本实用新型的保护范围，本实用新型的保护范围由所附的权利要求确定。

本领域技术人员可以理解的是，上文中描述的本实用新型的多个实施例中的各个特征可以相应地省去、添加或者以任意方式组合。并且，本领域技术人员能够想到的简单变换方式以及对现有技术做出适应性和功能性的结构变换的方案，都属于本实用新型的保护范围。

虽然已经参考各种实施例示出和描述了本实用新型，但本领域技术人员应当理解的是，可以在其中做出形式和细节上的各种改变，而不背离由随附的权利要求所限定的本实用新型的范围。