[发明专利]一种电车供电线网电源转换装置及电源驱动系统

说明书

技术领域

本发明涉及电力电子领域，具体地说，涉及一种电车供电线网电源转换装置及电源驱动系统。

背景技术

无轨电车线是一种由供电线网为电车内部各个用电器件提供电能的城市公交车辆，其通过安装在车顶的集电器的两个集电头从直流线网获取直流电源。

图1示出了现有的无轨电车电源驱动系统的原理图。如图1所示，电车集电器的两个集电头接触电车供电线网的相应导线，以接收线网提供的直流电源。该直流电源通过电抗器L101、熔断器F102、接触器J104和熔断器F105串联构成的电路后输出到电车内部的高压负载。其中，电车的高压负载包括：用于控制主驱动电机M1的控制器106、为气泵电机M2供电的辅助电源107、为方向助力电机M3供电的辅助电源108、24V电源转换模块109、高压充电机110、空调111、加热器112、除霜机113等。为了保证电车的安全性，该系统还包括有避雷器F103，避雷器F103的一端连接在熔断器F102和接触器J104之间，另一端与供电线网的负极相连。

此外，随着电池技术的发展，双源无轨电车得到越来越多的应用，图2示出了现有的双源无轨电车的电源驱动系统的原理图。如图2所示，双源无轨电车的电源驱动系统在图1所示的无轨电车电源驱动系统的基础上增加了一组与线网供电系统并联的动力电池供电系统。动力电池供电系统的主要装置为动力电池215，动力电池215的正极通过熔断器F216、接触器J217和二极管D218串联构成的电路与熔断器F105的输入端连接，负极通过接触器J217和接触器J104与供电线网的负极连接。

上述两种无轨电车的电源驱动系统接收的线网电源均是由三相工频交流电通过变压和不可控整流得到的额定600V的直流电源。供电线网为电车供电时，1～3公里长的供电线网可能同时存在多辆电车，而每辆电车的耗电功率均会在0～220kW的范围内变化。

例如当电车制动时，电车不从线网取电，此时电车的耗电功率为0。而电车正常运行时，电车的耗电功率则为220kW。与供电线网连接的电车的耗电功率的变化会引起供电线网电流的波动。而供电线网和馈线存在的电感效应，在电流波动时会造成电压震荡和波动，进而造成线网电压在300V到720V之间跳动，使得此时与供电线网连接的电车的输入电压也随之跳动。此外，供电线网在不同供电区之间存在10～20厘米的绝缘节，无轨电车的集电头在通过绝缘节时，线网供电电压就变为0V，所以此时无轨电车的输入电压也存在剧烈跳动的情况。

直流输入电源的电压跳动对车载高压负载会产生很多危害。车载高压负载中的车载辅助电源和驱动电机控制器是由接触器、电容、绝缘栅双极型晶体管变流电路等电力电子器件构成，跳动的电压会对这些电力电子器件产生电压冲击和电流冲击，从而缩短了元器件的使用寿命。供电电压变化区间过大还会对车载高压负载的工作点标定造成困难，对车载高压负载的输出也会产生冲击，进而影响辅助电机正常工作，从而缩短了电机使用寿命。线网电压变化导致电车驱动电机的输出转速和力矩不稳定，使整车的调速性能变差、降低司机的操作舒适性，也为电车运行带来安全隐患。

同时，由于无轨电车的供电线网是架设在城市道路的上空，这种环境下的供电线网会受到大量周围的无线电发射塔、工厂的电磁辐射干扰。而这些电磁干扰会通过电网传导至无轨电车的电气系统中，从而使得无轨电车的电磁兼容环境变得恶劣，影响车载电气设备的工作，干扰严重时会造成车载电气设备误动作甚至失效等故障。

基于上述情况，亟需一种能够向无轨电车提供稳定、可靠、电磁干扰少的直流电源的电源转换装置。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种电车供电线网电源转换装置，所述装置包括：

电磁干扰滤波电路，其与电车供电线网连接，用于滤除所述电车供电线网提供的线网电源中的电磁干扰；

开关电路，其与所述电磁干扰滤波电路的输出端正极连接，用于导通或断开所述线网电源；

第一滤波电路，其连接在所述开关电路和电车负载之间，用于对所述线网电源进行滤波，并将滤波后的线网电源提供给所述电车负载。

根据本发明的一个实施例，所述电磁干扰滤波电路包括三端电容。

根据本发明的一个实施例，所述开关电路包括预充电电路，所述预充电电路包括第一电阻、第一接触器和第二接触器，其中所述第一电阻和第一接触器串联构成的电路与所述第二接触器并联。

根据本发明的一个实施例，所述第一滤波电路包括LC滤波电路。