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第四章 充电器及单相逆变器箱 第一节 概述 充电器是将DC600V变换成DC110V供给蓄电池充电和照明控制等负载的装置。从维护系统的安全性和可靠性来考虑，充电器实际上是供电系统中最重要的设备，一旦充电器发生故障，蓄电池无法工作，电压会放到很低，有可能使本车挂在蓄电池上的所有设备都无法启动和工作。 25G型客车采用的是8kW充电器＋3.5kVA单项逆变器形式的充电箱8kW充电机箱，软卧车采用的是8kW充电器＋3.5kVA单项逆变器的充电箱8kW充电器特点 该电源变换器为客车蓄电池提供浮充电源，同时向其他直流负载供电。与同等功率的传统电源相比，具有以下几大显著特点： 1．．．．． 3.5kVA单项逆变器特点 该电源使用电池供电方式，为负载提供AC220V交流电。控制上采用了SPWM调制，载频高，输出近似正弦波。同时还采用了多种抗干扰技术，电磁兼容性好，可靠性高。 其特点是： 1．．．．．． 图4-1 PWM桥式DC/DC变换电路．DC/DC变换逻辑 tl～t2区间内，Ⅴ1和V4导通，变压器原边电压为正相电压； t3～t4区间内，Ⅴ2和V3导通，变压器原边电压为反相电压。 我们注意到t2～t3区间内任何一只IGBT都不导通，这段时间称为“死区”，主要是考虑防止上下桥臂的两只IGBT同时造成桥臂的“贯通”短路。 充电器用的IGBT一般采用双单元，即一个模块上集成了上下桥臂的两个IGBT，电路结构简单，但因为IGBT工作在20kHz左右，因此，其开关损耗大，散热困难。为解决高频的开关损耗问题，采用移相技术实现IGBT的准软开关控制。 电桥左右两个桥臂的上下两个开关管（V1～V2，V3～V4）被施以180°互补的驱动信号，上下两管180°互补导通。因此除上下两管导通的死区外，电路中总有两个开关管同时导通，共有四种导通组合，即V1～V4，V4～V2，V2～V3，V3～V1，并按此顺序周而复始。其中V1～V4，V2～V3组合导通（即对角线导通）时，全桥电路给出能量；而V3～V1，V4～V2组合导通（即上桥臂两管或下桥臂两管同时导通）时，全桥电路处于续流状态不输出能量。调节这两种组合的时间比例，即移相角，变压器得到一个交变的PWM电压，以此实现对输出电压、电流的调整。 移相控制的原理是利用变压器漏感和IGBT结间的电容谐振，漏感LK储能向电容C释放过程中，使电容C的电压逐步下降到0，二极管D开通，创造0电压开关（ZVS）条件，电路中的其它电感、电容元件是为获得可靠的零电压开关而设置，参见图4-3。 图4-3 移相式DC/DC变换电路．．DC/DC充充V输出测量信号，充电电流反馈靠电流传感器I2/V的输出信号，而电流传感器I1/V的反馈则提供输出总电流的检测信号，参见图4-8。 图4-8 软启动示意图 ⑴ 限流定压充电功能： 25G型客车采用碱性中倍率电池，碱性电池充电的要求应符合马氏曲线，即蓄电池在电压低时采取恒流充电的方式，在电压充到一定程度时采取恒压浮充的方式。 根据要求，限流充电值为（1＋10%）×25 A。 25G型客车采用GNZ-120型蓄电池，如图4-9所示。该蓄电池容量为120A·h，5h放电电流为24A，因此恒流充电电流限制在（1＋10%）×25 A，碱性中倍率电池浮充的终止电压为1.5V。客车蓄电池总共装有78只，充电电压应为 图4-9 GNZ-120型应急电池箱外形及内部图 120V ，考虑到大多数低压电器线圈电压上限值为（1＋10%）×110V，即121 V，因此充电电压可能偏低，运用中如果有问题可以适当减少1～2只蓄电池。 ⑵ 输出限流功能： 充电器的输出电流分三个部分：一部分向本车蓄电池充电，另一部分供给本车照明、控制等负载，还有一部分通过二极管向列车母线供电。电流传感器I1/V是测置充电器输出总电流的传感器，当充电器的输出电流超过其允许电流（如70A）时，控制IGBT的驱动脉冲变窄，使输出电压降低，输出电压降低后充电器不会向其他客车输出电流，同时还可以减小蓄电池电流，以使总的输出电流降低。需要注意的是：由于全列蓄电池、充电器通过二极管并联，因此各个客车的充电器的输出电压尽可能地保持一致，否则电压调整高的充电器要向列车母线提供更多的电流。 第三节 单相逆变器基本原理 确认外部接线正确后方可将此产品投入运行，原理见图4-10。 当合上QF1后外部DC110V范围DC77 VDC137.5V）输逆变器，逆变器通过R给电容充电，同时延时继电器线得电，延时3后（电容电压已建立）逆变器开始检测输入电压是否正常如果不正常，即电压范围不在DC77 VDC137.5V之间时，则控制板指示灯显示欠压或过压信号电压若正常，则开始检测逆变器是否过热，若温度超过规定的85℃，则由控制板上指示灯报过热故