具体实施方式

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，所描述的实施例仅仅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。

在本申请中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

由背景技术可知，有些时候列车因受电弓发生故障无法从电网取电或司控器发生故障无法正常牵引运行时，只能通过其他车辆救援的方式回送至目的地。救援回送过程中，若施救列车能向故障列车正常供电，维持故障列车辅助负载(空调、照明、换气装置等设备)的正常运行，将能最大限度的维持故障列车旅客乘坐的舒适环境，缓解乘务人员及司机的工作压力。由于当前国内搭载DC600V供电电源的列车数量最多、分布最广，因此利用DC600V供电电源对搭载3AC380V供电电源的列车的供电系统进行故障救援最为便利。

基于此，本发明实施例公开了一种列车供电系统的救援电路和列车供电系统，实现在搭载3AC380V供电电源的列车的供电系统发生故障时进行救援，以维持故障列车负载的正常运行。

本发明实施例提供了一种列车供电系统的救援电路，包括：

第一切换单元，所述第一切换单元的一端接入直流电源，另一端接入列车供电系统；所述第一切换单元使能后用于利用所述直流电源为所述列车供电系统中的存储器件充电。

需要说明的是，当搭载3AC380V供电电源的列车的供电系统发生故障时，列车的供电系统就无法给列车的负载供电，因此，利用第一切换单元来给列车供电系统进行充电。将第一切换单元的一端接入直流电源，另一端接入列车供电系统，然后第一切换单元进入使能状态，在使能状态下利用直流电源为列车供电系统中的存储器件充电。

可选的，在本发明的另一实施例中，直流电源可以是相控整流DC600V供电电源，如图1所示，变压器1提供单相交流输入，线路接触器2用于电路接通或分断，相控整流桥3把交流输入转化为直流输出，平波电抗器4用于直流稳压，滤波电容5用于滤波，开关6用于DC600V供电电源直流输出的接通或分断。

第二切换单元，所述第二切换单元的一端接入所述直流电源，另一端接入所述列车供电系统；所述第二切换单元用于在所述列车供电系统中的存储器件充电完成后使能，并在使能状态下将所述直流电源提供给所述列车供电系统对接的负载；其中，所述列车供电系统中的存储器件充电完成后，所述第一切换单元停止工作。

需要说明的是，第二切换单元的一端接入直流电源，另一端接入列车供电系统。在列车供电系统中的存储器件充电完成后，第一切换单元会停止工作，然后第二切换单元使能，并在使能状态下将直流电源提供给列车供电系统对接的负载，以维持故障列车负载的正常运行。

本申请提供的一种列车供电系统的救援电路，其中，第一切换单元的一端接入直流电源，另一端接入列车供电系统，同时第二切换单元的一端接入所述直流电源，另一端接入列车供电系统。第一切换单元使能后用于利用直流电源为列车供电系统中的存储器件充电，在列车供电系统中的存储器件充电完成后，第一切换单元便停止工作。然后，第二切换单元使能，并在使能状态下将直流电源提供给列车供电系统对接的负载。这样，在列车的供电系统发生故障时就可以进行救援，以维持故障列车负载的正常运行。

可选的，在本发明的另一实施例中，列车供电系统的救援电路的另一种实施方式，如图2所示：

第一切换单元，包括：

第一连接支路，第一连接支路包括串联的开关22和电阻21；第一连接支路的一端接入DC600V供电电源的正极端口；另一端接入列车供电系统中的变压器7的第一重次边绕组；

第二开关；开关24一端连接第一连接支路和变压器7的第一重次边绕组的连接点，另一端接入变压器7的第二重次边绕组。

第二切换单元，包括：

第三开关；开关21的一端接入DC600V供电电源的正极端口，另一端接入开关24、第一连接支路和变压器7的第一重次边绕组的连接点。

可选的，在本发明的另一实施例中，同样参见图2，列车供电系统的救援电路，还可以包括：

第一电压传感器，电压传感器25一端接入DC600V供电电源，用于检测DC600V供电电源是否为标准电源。

第二电压传感器，电压传感器26与列车供电系统中的支撑电容12并联，电压传感器27与列车供电系统中的支撑电容13并联，用于检测所述存储器件是否充电完成。

需要说明的是，3AC380V供电电源包含两重完全一样的供电支路，变压器7提供单相交流输入，线路接触器8和线路接触器9用于电路接通或分断，PWM整流器10和PWM整流器11把交流输入转化为直流输出，支撑电容12和支撑电容13用于直流稳压和储能，逆变器14和逆变器15把直流电压逆变为三相交流电压，变流器16和变流器17用于固定调压并交三相交流输入转化为三相四线制交流电输出。其中，接触器18、19和20用于输出配电，第一重供电支路输出则闭合接触器18，第二重供电支路输出则闭合接触器20，第一重供电支路和第二重供电支路并联输出则闭合接触器18和19。

还需要说明的是，在列车供电系统发生故障时，此时变压器7的原边绕组上属于开路状态。将DC600V供电电源的正极端口同时与开关22、开关21以及电压传感器25相连，而DC600V供电电源的负极端口分别通过两根导线与支撑电容12以及支撑电容13相连。同时电压传感器26与支撑电容12并联，电压传感器27与支撑电容13并联。

其中，在进行列车故障系统故障救援时，闭合开关22和开关24，其他开关均为断开状态，则DC600V供电电源的正极信号通过开关22、电阻23、变压器7第一重次边绕组a1至x1、PWM整流器10流向第一重供电支路支撑电容12的一端，为支撑电容12进行充电。DC600V供电电源的正极信号通过开关22、电阻23、开关24、变压器7第二重次边绕组x2至a2、PWM整流器10流向第二重供电支路支撑电容13的一端，为支撑电容13进行充电。在传感器26以及传感器27检测到支撑电容12和支撑电容13充电完成时，则闭断开开关22，闭合开关21，启动逆变器14和逆变器15。DC600V供电电源的正极信号通过开关21、变压器7第一重次边绕组a1至x1、整流器10流向逆变器14，DC600V供电电源的正极信号通过开关21、开关24、第二重次边绕组x2至a2、整流器10流向逆变器15。逆变器14和逆变器15直流信号转换成交流信号输出给列车供电系统对接的负载。

需要说明的是，电阻23可以限制充电电流，避免对支撑电容12和支撑电容13产生冲击，通常将电流限制在30A以内。变压器7的次边绕组可以作为线路电抗器，为电路提供一定的阻抗，防止DC600V供电电源滤波电容5、3AC380V供电电源支撑电容12以及支撑电容13之间能量快速传递从而产生震荡。因为滤波电容5、支撑电容12、支撑电容13的瞬态电压是不可能完全一致的，如果没有电抗器提供恰当的线路阻抗，则电容之间因为电压差会相互充放电形成剧烈的振荡。变压器7的第一重次边绕组和第二重次边绕组电流流向相反，两个绕组产生的电压相互抵消避免对系统产生影响。

还需要说明的是，本实施例中的PWM整流器的原理如图3所示。PWM整流器10和PWM整流器11的绝缘栅双极型晶体管(IGBT)元件反并联二极管可以实现电流防反，通过二极管实现电流单方向流动，假如某个时刻支撑电容12的电压高于支撑电容13的电压可以防止电流从支撑电容12流向支撑电容13。在进行列车供电系统故障救援时，DC600V供电电源的正极信号可以通过第一重供电支路PWM整流器10的二极管V3流至中间回路的正线，通过第二重供电支路PWM整流器11的二极管V1流至中间回路的正线。

本实施例提供的一种列车供电系统的救援电路中，利用列车供电系统原有的变压器7的次边绕组做电抗器，这样就不用增加额外的成本，同时，变压器7的第一重次边绕组和第二重次边绕组电流流向相反，两个绕组产生的电压相互抵消避免对系统产生影响，并且利用PWM整流器10和PWM整流器11的绝缘栅双极型晶体管(IGBT)元件反并联二极管可以实现电流防反，避免电容之间相互能量传递而产生震荡。这样，在列车的供电系统发生故障时，能够进行有效的救援，同时也降低了救援成本。

可选的，在本发明的另一实施例中，列车供电系统的救援电路的另一种实施方式，如图4所示：

第一切换单元，包括：

第一连接支路，第一连接支路包括串联的开关22和电阻23；第一连接支路的一端接入DC600V供电电源；另一端接入列车供电系统中的整流器10的前端；

第二连接支路，所述第一连接支路包括串联的开关29和电阻30；第二连接支路的一端接入DC600V供电电源；另一端接入列车供电系统中的整流器11的前端；

其中，第一连接支路连接列车供电系统中的整流器10的位置点，与所述第二连接支路连接列车供电系统中的整流器10的位置点同步。

第二切换单元，包括：

第三连接支路，第三连接支路包括串联的开关21和电抗器30；其中：第一连接支路的一端接入DC600V供电电源，另一端接入列车供电系统中的整流器10的前端；

第四连接支路，所述第四连接支路包括串联的开关24和电抗器31；其中：第四连接支路的一端接入DC600V供电电源，另一端接入列车供电系统中的整流器11的前端；

其中，所述第三连接支路连接列车供电系统中的整流器11的位置点，与第四连接支路连接列车供电系统中的整流器11的位置点同步。

需要说明的是，接入整流器10的前端是指，第一连接支路和第三连接支路与整流器10相连，整流器10再与支撑电容12连接，第一连接支路和第三连接支路的信号要通过整流器10才能流向支撑电容12。

同理，接入整流器11的前端是指，第二连接支路和第四连接支路与整流器11相连，整流器11再与支撑电容13连接，第二连接支路和第四连接支路的信号要通过整流器11才能流向支撑电容13。

可选的，在本发明的另一实施例中，同样参见图3，列车供电系统的救援电路,还可以包括：

第一电压传感器，电压传感器25一端接入DC600V供电电源，用于检测DC600V供电电源是否为标准电源。

第二电压传感器，电压传感器26与列车供电系统中的支撑电容12并联，电压传感器27与列车供电系统中的支撑电容13并联，用于检测所述存储器件是否充电完成。

其中，将DC600V供电电源的正极端口同时与开关22、开关21、开关24、开关29以及电压传感器25相连，而DC600V供电电源的负极端口分别通过两根导线与支撑电容12以及支撑电容13相连。同时电压传感器26与支撑电容12并联，电压传感器27与支撑电容13并联。

还需要说明的是，在进行列车故障系统故障救援时，闭合开关22和开关28，其他开关均为断开状态，DC600V供电电源的正极信号通过开关22、电阻23、PWM整流器10流向第一重供电支路支撑电容12的一端，为支撑电容12进行充电。DC600V供电电源的正极信号通过开关28、电阻29、PWM整流器11流向第二重供电支路支撑电容13的一端，为支撑电容13进行充电。在传感器26以及传感器27检测到支撑电容12和支撑电容13充电完成时，则闭断开开关22和开关28，闭合开关21和24，启动逆变器14和逆变器15。DC600V供电电源的正极信号通过开关21、电抗器30、整流器10流向逆变器14，DC600V供电电源的正极信号通过开关24、电抗器31、整流器11流向逆变器15。逆变器14和逆变器15直流信号转换成交流信号输出给列车供电系统对接的负载。

还需要说明的是，不再利用变压器7的次边绕组作为电路的电抗器，而是额外增加电抗器30和电抗器31，可以为电路提供更大的阻抗来避免各个电容之间的能量互相传递而引起的振荡。

可选的，在本发明的另一实施例中，列车供电系统的救援电路的另一种实施方式：

将第一连接支路、第二连接支路、第三连接支路以及第四连接支路的一端均与DC600V供电电源的正极端口相连，第一连接支路和第三链接支路的另一端接入列车供电系统中的整流器10的后端，第一连接支路和第三链接支路的另一端接入列车供电系统中的整流器11的后端，其余部件的连接方式均与上一实施例的连接方式相同。

需要说明的是，接入整流器10的后端是指，第一连接支路和第三连接支路直接与支撑电容12连接，第一连接支路和第三连接支路的信号不通过整流器10，直接流向支撑电容12。同样，接入整流器11的后端是指，第二连接支路和第四连接支路直接与支撑电容13连接，第二连接支路和第四连接支路的信号不通过整流器11，直接流向支撑电容13。

还需要说明的是，由于接入了电抗器30和电抗器31，可以不再利用PWM整流器10和PWM整流器11的绝缘栅双极型晶体管(IGBT)元件反并联二极管进行电流防反，电抗器30和电抗器31的电感可以提供更大的阻抗来避免各个电容之间的能量互相传递而引起的振荡。

本发明的另一实施例还提供了一种列车供电系统，包括：

上述实例中任意一种列车供电系统的救援电路；以及所述列车供电系统的基本供电单元。

可选的，在本发明的另一实施例中，基本供电单元，包括：

变压器；以及与所述变压器的第一重次边绕组相连接的第一供电支路、与所述变压器的第二重次边绕组相连接的第二供电支路。

可选的，在本发明的另一实施例中，第一供电支路以及所述第二供电支路，均包括：

依次连接于所述变压器的次边绕组和负载之间的接触器、PWM整流器、电容和逆变器。

还需要说明的是，本实施例中，列车供电系统中的基本供电单元中的各个部件的具体工作过程，可参见上述几个实施例中的对应内容，此处不再赘述。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。