本發(fā)明型涉及的是一種太陽能供電系統(tǒng)，具體涉及的是一種利用太陽能電池板發(fā)電作為CRH2動(dòng)車組空調(diào)的輔助供電系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

隨著全球能源的枯竭和環(huán)境污染問題凸顯，開發(fā)和利用清潔能源受到越來越多的關(guān)注，而太陽能這種清潔又免費(fèi)的能源成為了開發(fā)和利用的首選?，F(xiàn)在太陽能電池板技術(shù)越來越成熟，但是其使用范圍還沒有受到大力的推廣。

軌道交通在我國(guó)發(fā)展迅速，其供電方式采用電網(wǎng)供電。和諧號(hào)動(dòng)車組中其牽引部分占了總功率的70％左右，剩下的都是其電氣設(shè)備。電器設(shè)備中，空調(diào)部分所占比例最大。CRH2動(dòng)車組空調(diào)制冷時(shí)，其額定功率為20KW，當(dāng)制熱時(shí)，其額定功率為22KW。由于近年來動(dòng)車等新型軌道交通工具的使用快速增加，使得鐵路沿線的電網(wǎng)承載著非常高的負(fù)荷，再加上現(xiàn)在乘客對(duì)乘車舒適度的要求也越來越高，空調(diào)的大范圍使用，導(dǎo)致列車電網(wǎng)的負(fù)荷進(jìn)一步加重。

更由于在鐵路運(yùn)營(yíng)過程中，供電系統(tǒng)偶爾發(fā)生會(huì)停電問題。考慮到動(dòng)車是封閉空間，如果在夏季出問題，車廂內(nèi)部溫度急劇上升，旅客的舒適性大大降低，嚴(yán)重的出現(xiàn)胸悶中暑等癥狀。

發(fā)明型內(nèi)容

鑒于現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明型針對(duì)空調(diào)能耗高，供電系統(tǒng)出故障兩個(gè)問題，提出一種成本低，安裝方便的解決方案；以一套安裝在動(dòng)車組車廂頂部太陽能電池板作為空調(diào)單元的輔助電源，并通過功率檢測(cè)儀，溫度傳感器和電源控制器監(jiān)控太陽能電池板的實(shí)時(shí)發(fā)電量，空調(diào)的實(shí)時(shí)電能所需量和車廂內(nèi)部溫度，來合理分配電網(wǎng)供電或太陽能供電或電池供電，以達(dá)到節(jié)能作用、減輕電網(wǎng)負(fù)載作用、同時(shí)也起到防范供電系統(tǒng)出故障的作用。

本發(fā)明型的目的通過以下方法實(shí)現(xiàn)。

CRH2動(dòng)車組空調(diào)的太陽能輔助供電系統(tǒng)，包括車廂、加強(qiáng)筋、轉(zhuǎn)軸、密封條、太陽能電池板、通線孔、逆變電路、溫度傳感器、電源控制器、接觸網(wǎng)電源、空調(diào)單元、蓄電池、功率檢測(cè)儀；所述加強(qiáng)筋通過焊接方式與車廂頂部；所述轉(zhuǎn)軸通過螺栓與加強(qiáng)筋固定；所述太陽能電池板一端與轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)連接，另一端用螺栓與加強(qiáng)筋固定；所述密封條安裝在太陽能電池板和加強(qiáng)筋的縫隙之間；通線孔安裝在太陽能電池板下面；所述逆變電路與太陽能電池板連接；所述電源控制器和逆變電路連接；所述空調(diào)單元與電源控制器相連接；所述接觸網(wǎng)電源與電源控制器連接；所述蓄電池與電源控制器連接；所述溫度傳感器與電源控制器相連接；所述功率檢測(cè)儀A安裝在逆變電路和電源控制器之間；所述功率檢測(cè)儀B安裝在電源控制器和空調(diào)單元之間。

本發(fā)明型還可以采用如下技術(shù)措施。

所述加強(qiáng)筋采用焊接方式與車廂頂部固定，以沿列車行進(jìn)方向焊接在車廂頂部正中間和車廂頂部?jī)蓚?cè)。

所述轉(zhuǎn)軸采用不銹鋼轉(zhuǎn)軸，一端通過螺栓方式與加強(qiáng)筋連接，另一端通過螺栓與太陽能電池板連接，使太陽能電池板在另一端沒有固定的情況下可以繞加強(qiáng)筋轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)角度范圍為0°到90°。

所述太陽能電池板采用可彎曲的弧形多晶硅薄膜太陽能電池板，表面用一層鋼化玻璃覆蓋，起保護(hù)作用；電池板弧度與車廂表面保持一致，一端與轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)連接，另一端用螺栓與加強(qiáng)筋固定。

所述密封條安裝在太陽能電池板與加強(qiáng)筋之間，填補(bǔ)它們之間的縫隙，起到密封防水防塵保氣壓作用；同時(shí)保證車廂頂部的整體性，減少空氣阻力。

所述通線孔是安裝在太陽能電池板下面，通過導(dǎo)線把電能傳遞到車廂內(nèi)部。

所述逆變電路安裝在車廂內(nèi)部頂端，空調(diào)單元旁邊，將光伏直流電轉(zhuǎn)換為三相50Hz、AC380V和DC110V。

所述電源控制器也安裝在車廂內(nèi)部頂端，它分別連接逆變電路、接觸網(wǎng)電源、蓄電池、溫度傳感器、空調(diào)單元、功率檢測(cè)儀A、功率檢測(cè)儀B。

所述功率檢測(cè)儀A安裝在逆變電路和電源控制器之間，間接太陽能電池板輸出功率，安裝位置在車廂內(nèi)部頂端；所述功率檢測(cè)儀B安裝在電源控制器和空調(diào)單元之間，測(cè)試空調(diào)單元所耗費(fèi)功率，安裝位置在車廂內(nèi)部頂端。

所述接觸網(wǎng)電源是從車廂外部頂端的受電弓處，把電網(wǎng)電能接入車廂，接觸網(wǎng)電源先經(jīng)過電源控制器，然后再傳送至空調(diào)單元。

所述空調(diào)單元為變頻空調(diào)，安裝方式與現(xiàn)有CRH2動(dòng)車組保持不變。

所述蓄電池為超級(jí)電容電池，安裝在車廂中間的地板下面。

所述溫度傳感器在車廂中間兩側(cè)，距離車廂地板1.2m處，時(shí)刻記錄溫度值，并且把溫度值傳送給電源控制器。

附圖說明

圖1是本發(fā)明型施例所提供的結(jié)構(gòu)示意圖，圖2為電路框圖。

圖中：

1-車廂；2-加強(qiáng)筋；3-轉(zhuǎn)軸；4-密封條；5-太陽能電池板；6-通線孔；7-逆變電路；8-溫度傳感器；9-電源控制器；10-接觸網(wǎng)電源；11-空調(diào)單元；12-蓄電池；13-功率檢測(cè)儀A；14-功率檢測(cè)儀B。

具體實(shí)施方式

為了進(jìn)一步了解本發(fā)明型的

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
、特點(diǎn)及功效，茲列舉以下實(shí)例，并配合附圖詳細(xì)說明如下

請(qǐng)參閱圖1和圖2：

本發(fā)明型提供一種CRH2動(dòng)車組空調(diào)單元的太陽能輔助供電系統(tǒng)，具體包括車廂1，加強(qiáng)筋2，轉(zhuǎn)軸3，密封條4，太陽能電池板5，通線孔6，逆變電路7，溫度傳感器8，電源控制器9，接觸網(wǎng)電源10，空調(diào)單元11，蓄電池12，功率檢測(cè)儀A13，功率檢測(cè)儀B14；所述加強(qiáng)筋2通過焊接方式與車廂1頂部正中間和兩側(cè)固定；所述轉(zhuǎn)軸3通過螺栓與加強(qiáng)筋2固定；所述太陽能電池板5與轉(zhuǎn)軸3轉(zhuǎn)動(dòng)連接；所述密封條4安裝在太陽能電池板5和加強(qiáng)筋2的縫隙之間；通線孔6位置在太陽能電池板5的下面；所述逆變電路7與太陽能電池板5連接；所述電源控制器9和逆變電路7連接；所述空調(diào)單元11與電源控制器9連接；所述接觸網(wǎng)電源10與電源控制器9連接；所述蓄電池12與電源控制器9連接；所述溫度傳感器8與電源控制器9相連接；所述功率檢測(cè)儀A13安裝在逆變電路7和電源控制器9之間；所述功率檢測(cè)儀B14安裝在電源控制器9和空調(diào)單元11之間。

所述加強(qiáng)筋2采用焊接方式與車廂1頂部固定，以沿列車行進(jìn)方向焊接在車廂1頂部正中間和車廂1頂部?jī)蓚?cè)，用于固定太陽能電池板5，能夠保證動(dòng)車在高速行駛時(shí)，太陽能電池板5的穩(wěn)定性。

所述轉(zhuǎn)軸3采用鋁合金轉(zhuǎn)軸或前述的不銹鋼轉(zhuǎn)軸，一端通過螺栓方式與加強(qiáng)筋2轉(zhuǎn)動(dòng)連接，另一端通過螺栓與太陽能電池板5鏈接，使太陽能電池板在另一端沒有固定的情況下繞加強(qiáng)筋轉(zhuǎn)動(dòng)，方便線路的安裝和檢修。

所述太陽能電池板5采用可彎曲的弧形多晶硅太陽能電池板，表面覆蓋一層鋼化玻璃起保護(hù)作用；其弧度與車廂1弧度表面保持一致；一端與轉(zhuǎn)軸3轉(zhuǎn)動(dòng)連接，另一端用螺栓與加強(qiáng)筋2固定；太陽能電池板5的弧長(zhǎng)為1650mm寬為992mm高25mm，組成功率為250W的太陽能電池板，除去安裝密封條4的空隙，一節(jié)車廂可安裝48塊太陽能電池板5，共計(jì)12KW。

所述密封條4安裝在太陽能電池板5與加強(qiáng)筋2之間；作用1：可以填補(bǔ)它們之間的縫隙，保證的車廂頂部的整體性，減少空氣阻力，同時(shí)也起到密封防水防塵，保證車廂內(nèi)部氣壓的作用；作用2：降低了太陽能電池板和加強(qiáng)筋表面輪廓度和粗糙度要求，從而降低加工成本。

所述通線6位置在太陽能電池板5下面，通過導(dǎo)線把電能傳遞到車廂1內(nèi)部，其密封性用密封條4保證。

所述逆變電路7安裝在車廂1內(nèi)部頂部，將光伏直流電轉(zhuǎn)換為三相50Hz、AC380V和DC110V；交流電用于空調(diào)單元11和蓄電池12用電；直流電用于緊急照明和控制部分的用電。

所述電源控制器9安裝在車廂1內(nèi)部頂端，它分別連接逆變電路7、溫度傳感器8、接觸網(wǎng)電源10、空調(diào)單元11、蓄電池12、功率檢測(cè)儀A13和功率檢測(cè)儀B14。

所述功率檢測(cè)儀A13安裝在逆變電路7和電源控制器9之間，間接測(cè)量太陽能電池板5輸出功率，并且把功率信號(hào)傳送至電源控制器9，其位置安裝在車廂內(nèi)部頂端；所述功率檢測(cè)儀B14安裝在電源控制器9和空調(diào)單元11之間，測(cè)試空調(diào)單元11所消耗功率，并且把功率信號(hào)傳送至電源控制器9，其位置安裝在車廂內(nèi)部頂端。

所述接觸網(wǎng)電源10是從車廂1頂部的受電弓處，把電網(wǎng)電能接入車廂1，電源先經(jīng)過電源控制器9然后再傳送至空調(diào)單元11。

所述空調(diào)單元11為變頻空調(diào)，安裝方式與現(xiàn)有CRH2動(dòng)車組保持不變，可進(jìn)一步減少成本。

所述蓄電池12為超級(jí)電容電池，具有容量大，充電快的優(yōu)點(diǎn)；其位置安裝在車廂中間的地板下面；當(dāng)太陽能電池板5沒有對(duì)空調(diào)單元11供電時(shí)，就用太陽能電池板5對(duì)蓄電池12進(jìn)行充電；當(dāng)太陽能電池板5對(duì)空調(diào)單元11供電時(shí)，就用接觸網(wǎng)電源10對(duì)蓄電池12進(jìn)行充電。

所述溫度傳感器8在車廂兩側(cè)，距離車廂地板1.2m處，時(shí)刻記錄溫度值，并且把溫度值傳送給電源控制器9。

工作原理

由于太陽能電池板5的最大功率僅能夠達(dá)到空調(diào)單元11額定功率的一半，當(dāng)動(dòng)車剛剛出站時(shí)，車廂內(nèi)溫度遠(yuǎn)不及設(shè)定值，空調(diào)單元需要快速制冷或制熱，因此先利用接觸網(wǎng)電源供電，讓空調(diào)單元滿功率運(yùn)行，快速制冷或制熱使車廂內(nèi)部溫度達(dá)到設(shè)定值。

隨著溫度逐漸接近設(shè)定值，CRH2動(dòng)車組的變頻空調(diào)開始逐漸降低其運(yùn)行功率；當(dāng)滿足條件：1)電源控制器檢測(cè)到車廂內(nèi)部溫度已達(dá)到設(shè)定溫度；2)電源控制器檢測(cè)到空調(diào)單元消耗功率小于或者等于太陽能電池板發(fā)電功率的70％時(shí)，電源控制器切斷接觸網(wǎng)供電，選擇太陽能電池板進(jìn)行供電。

當(dāng)隨著光照的不足，太陽能電池板所發(fā)電量不足以支撐空調(diào)單元運(yùn)行，車廂內(nèi)部溫度開始變化，當(dāng)電源控制器檢測(cè)到溫度變化超過2攝氏度時(shí)，電源控制器切斷太陽能電池板的電源，用蓄電池對(duì)空調(diào)單元進(jìn)行短時(shí)間供電，讓車廂內(nèi)部回到設(shè)定溫度。

當(dāng)太陽光照逐漸加強(qiáng)，太陽能電池板發(fā)電功率逐漸增加，電源控制器檢測(cè)到空調(diào)單元消耗功率小于或者等于太陽能電池板發(fā)電功率的70％時(shí)，繼續(xù)恢復(fù)太陽能電池板供電；接觸網(wǎng)對(duì)蓄電池進(jìn)行充電。

當(dāng)太陽光照繼續(xù)不足，電池組電量不夠時(shí)，表現(xiàn)為車廂內(nèi)部溫度開始變化，當(dāng)電源控制器檢測(cè)到溫度變化超過2攝氏度時(shí)，電源控制器切斷蓄電池電源，這時(shí)就恢復(fù)接觸網(wǎng)供電；太陽能電池板對(duì)蓄電池進(jìn)行充電。

如果突發(fā)接觸網(wǎng)電源斷電，電源控制器檢測(cè)到接觸網(wǎng)電源沒有電能，自動(dòng)選擇太陽能電池進(jìn)行緊急供電；如果光照不夠，最后采用蓄電池緊急供電。

利用本發(fā)明型所述的技術(shù)方案，或本領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明型技術(shù)方案的啟發(fā)下，設(shè)計(jì)出類似的技術(shù)方案，而達(dá)到上述效果的，均是落入本發(fā)明型的保護(hù)范圍。