多接触线多相整流交错换向式受电弓的制作方法

本发明涉及充供电设备领域，主要涉及一种移动充供电交错换向式受电弓，包括交错换向式受电滑板、多相整流电路、绝缘件等几部分。

背景技术：

目前电动车已经大规模推广使用，特别是无轨橡胶电动车、无轨橡胶公交车的大量使用，但是制约无轨电动车充供电的问题仍然没有得到根本性解决，大容量动力电池方案、道路无线充电方案、快速换电池方案、平行接触线-集电杆方案均被证实不适合电动车长距离行驶和低成本使用。从长期实践看，“受电弓-接触网”技术仍是推动电动车发展的重要方向，不过影响“受电弓-接触网”技术发展的瓶颈是：在没有地面钢轨导向和配合供电的前提下，由于无轨电车没有固定路权，行驶路线容易受到驾驶员技术水平限制，以及路面各种随机性障碍影响，从而导致电动车行驶方向可能随时偏离接触线安装方向，同时受电弓的导电滑板跟踪两根或两根以上接触线还存在技术障碍，这就容易引发导线短路，或接触线与受电弓脱离接触等严重问题。

为此，实用新型“多线交错换向式共轨受电弓（申请号：201821619405.3）”采取：应用交错换向式受电滑板，并结合接触线的线间距约等于交错换向式受电滑板与板间绝缘件长度之和的奇数倍技术方案，以低成本和较高可靠性的方式，较好地解决了上述问题。但是“多线交错换向式共轨受电弓（申请号：201821619405.3）”主要适用于行驶线路较稳定、车辆用电功率较大的场合，“多线交错换向式共轨受电弓（申请号：201821619405.3）”还存在因驾驶员驾驶技术不熟练、路况复杂、车辆频繁左右移动等原因，容易引发受电弓换向可靠性变差等问题，以至于为提高可靠性不得不增加板间绝缘宽度而导致供电脉动性增大，可能引起电动车供电质量变差等问题，为此我们还需要继续研究新技术来提高多线交错换向式共轨受电弓的可靠性和通用性。

技术实现要素：

本发明旨在通过交错换向式受电滑板与多相整流器的换向和整流作用，以及每个交错换向式受电滑板1单独连接一组整流器件的技术方案，利用绝缘件3和整流器件的隔离作用，迫使接触线6传输的电流被分离到直流母线2正负极线路上，实现电动车可在行驶工况和驻车工况下正常充供电。

本发明是一种电动车多接触线多相整流交错换向式受电弓，包括交错换向式受电滑板1、直流母线2、板间绝缘件3、导线4、弓角5、多相整流器8、绝缘件11等几部分，多个交错换向式受电滑板1与板间绝缘件3交错排列，接触线6与交错换向式受电滑板1相互摩擦接触传输电力，交错换向式受电滑板1与多相整流器8通过导线4相连接，电力经过多相整流器8整流后，送往直流母线2，直流母线2与控制器7相连接，控制器7连接着动力电池9、电力输出线10和计费器12，其特征在于：每个交错换向式受电滑板1单独连接一组整流器件，每组整流器件的输出端与直流母线2相连接。

本发明所述的整流器件为二极管、晶闸管（可控硅）、可关断晶闸管、光控晶闸管、绝缘栅双极型晶体管等类型的整流器件。

本发明所述的多相整流器8采用多相桥式整流方式，即两个二极管（或其它整流器件）两两对接，共同组成多相桥式整流器。

本发明所述的接触线为2根及2根以上的接触线，接触线可传输直流电或单相交流电、两相交流电、三相交流电。

本发明所述的绝缘件为绝缘陶瓷、云母、橡胶、塑料、树脂及其它绝缘材料。

本发明所述的受电弓头可采用斜槽与近距整流方式，交错换向式受电滑板1与板间绝缘件3采用斜槽方式（与车辆前后中心线有适当的倾斜夹角），整流器件分别近距连接在交错换向式受电滑板1前后部，整流器件输出端直接接入直流母线2。

附图说明

图1为本发明多接触线多相整流交错换向式受电弓的受电弓头结构示意图。

图2为本发明采用三接触线和多相桥式整流方案的实例1的结构及原理示意图。

图3为本发明采用斜槽与近距整流方案的实例2的结构及原理示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚，下面结合附图对本发明实施方式作进一步详细描述。

如图1、图2、图3所示：本发明是一种多接触线多相整流交错换向式受电弓，包括交错换向式受电滑板1、直流母线2、板间绝缘件3、导线4、弓角5、多相整流器8、绝缘件11等几部分，多个交错换向式受电滑板1与板间绝缘件3交错排列，接触线6与交错换向式受电滑板1相互摩擦接触传输电力，交错换向式受电滑板1与多相整流器8通过导线4相连接，电力经过多相整流器8整流后送往直流母线2，直流母线2与控制器7相连接，控制器7连接着动力电池9、电力输出线10和和计费器12，每个交错换向式受电滑板1单独连接一组整流器件，每组整流器件的输出端与直流母线2相连接。

本发明是在参考直流电机换向器原理和实用新型“多线交错换向式共轨受电弓（申请号：201821619405.3）”后，设计每个交错换向式受电滑板1单独连接一组整流器件，每组整流器件的正负极输出端与直流母线2正负极线路相连接。于是，当接触线6与任意一个交错换向式受电滑板1摩擦滑动，并将电流送入整流器件后，其电流将通过多相整流器8整流为直流电，按照整流器的极性分布，电流将根据其极性的不同分别传输到直流母线的正负极线路。因此只要供电网将电流（不论交流电或直流电）输送到接触线6，然后再送往两个相互绝缘的交错换向式受电滑板1后，无论其极性如何，都将在多相整流器8的整流作用下被整流为直流电。

如图2、图3所示，特别需要说明的是：只要接触线6的线间距b大于交错换向式受电滑板1与板间绝缘件3长度a之和（实例1为3倍,实例2为1.5倍），保证两接触线6之间与之接触的交错换向式受电滑板1至少有1个板间绝缘件3起到绝缘作用，这时即使任意一根接触线6同时接触到两个相邻交错换向式受电滑板1，也不会引起短路故障，电流仍然可以通过多相整流器8的整流器件被分别送往直流母线的正负极上。

总之，多接触线多相整流交错换向式受电弓应用交错换向式受电滑板1换向、多相整流器8整流，以及每个交错换向式受电滑板1单独连接一组整流器件的技术方案，利用绝缘件3和整流器件的隔离作用，迫使接触线6传输的正负极性电流被分离到直流母线2正负极线路上。因此，当接触线6与交错换向式受电滑板1相对摩擦滑动换向时线路间不会短路，接触线6与交错换向式受电滑板1换向时也无电流中断，电流换向冲击小，其直流输出平滑，输出的直流电压和电流脉动小，对电网影响也小，供电质量好，设备的通用性好、可靠性高、成本低。应用本发明的电动车能够实现受电弓高可靠性的从供电网中传输电能到用电设备，从而实现电动车移动共享充供电（或在线充供电）。本发明对因各种原因所导致车辆出现频繁左右移动等状况时，本发明也能够可靠充供电。

现结合实例1、实例2阐述本发明原理和结构（参见图1、图2、图3）。

实例1（结构原理图参见图2）为3倍间距方案，其特点是接触线6线间距为交错换向式受电滑板1与板间绝缘件3长度a之和的3倍（倍率越高，受电滑板的耐压值越高、绝缘效果越好，但其复杂程度和成本也越高），图中包括交错换向式受电滑板1、直流母线2、板间绝缘件3、导线4、多相整流器8等几部分，多个交错换向式受电滑板1与板间绝缘件3交错排列，接触线6与交错换向式受电滑板1相互滑动摩擦接触传输电力，交错换向式受电滑板1与多相整流器8通过导线4相连接，电力经过多相整流器8整流后送往直流母线2，每个交错换向式受电滑板1单独连接一组整流器件，每组整流器件的正负输出端与直流母线2相连接。

本实例1板间绝缘件3的宽度可小于接触线6的宽度，受电弓总长度一般为0.5米-3米。为提高设备的通用性，接触线6的间距为常用架空线导线间距40厘米（具体视安装环境而定），交错换向式受电滑板1与板间绝缘件3长度a之和一般为40/3厘米（13.33厘米），其中板间绝缘件3的宽度一般为0.5-2厘米，如果设置受电弓的受电区域长度约等于2米时，交错换向式受电滑板1可设置15个，整流二极管（或晶闸管等整流器件）30个。本实例1优先选择工频交流电，可减少建筑工程、交通工程、市政道路和供电设施的改造成本。特别需要指出的是本实例1在工频三线三相交流供电模式下供电，其受电弓的输送功率大、直流电压脉动较小，当三相交流电出现缺相时也不影响供电，由于供电系统通用程度高、建造成本低，有利于国家电网、地方供电公司等电力供应企业直接参与电动车共享充供电设施的建设。本实例1可用于公路行驶电动车充供电，也可用于固定车位的电动车便捷方式充供电（相对于复杂的插电式充电）。本实例1主要应用于双源电动公交车、电动车移动充供电领域或固定充电领域，有轨电车也可应用本发明实现多线多相供电。

实例2（结构原理图参见图3）为近距耦合斜槽式方案，实例2的特点是交错换向式受电滑板1与板间绝缘件3采用斜槽方式（与车辆前后中心线有适当的倾斜夹角），整流器件分别近距连接在交错换向式受电滑板1前后部（导线4可省略），整流器件输出端直接接入直流母线2。

图3包括交错换向式受电滑板1、直流母线2、板间绝缘件3、导线4、多相整流器8等几部分，多个斜槽式的交错换向式受电滑板1与板间绝缘件3交错排列，接触线6与交错换向式受电滑板1相互滑动摩擦接触传输电力（两者之间采用1.5倍间距），接触线6的宽度一般大于板间绝缘件3的宽度。每个交错换向式受电滑板1单独连接一组整流器件，交错换向式受电滑板1与多相整流器8通过导线4近距连接（导线4可省略），整流器件分别近距连接在交错换向式受电滑板1前后部，整流器件可直接固定在交错换向式受电滑板1上，每组整流器件的正负输出端与直流母线2相连接。

实例2中，当某一根接触线6通过相邻的两个斜槽式交错换向式受电滑板1时，由于倾斜夹角的存在，接触线6可在滑动摩擦交替经过两个相邻的斜槽式交错换向式受电滑板1过程中，同时接触到两个相邻的斜槽式交错换向式受电滑板1，这样电流在传输过程中就不会出现中断现象，因此实例2的输出电流是连续不断的，电流在换向时冲击小，不会因板间绝缘件3的绝缘作用而产生的间断和脉动。

实例2的这种结构使得受电弓的机械特性更好、强度更高，更加简洁明了，同时也制造方便、成本低，便于系统集成、系统维护和大规模安装使用。