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浅谈25t客车DC600V供电电源装换装置 E 浅谈25t客车DC600V供电电源装换装置 侯秀芳 (南车青岛四方机车车辆股份有限公司技术工程部,山东青岛266111) 摘要:文章从外形结构,主要技术参数,主电路原理,控制原理与通信以及电源装置的功能保护等各方面对 25t型旅客列车上装用的DC600V客车供电电源转换装置作了全面的介绍. 关键词:25t客车;供电电源;技术参数;电路原理;通信;功能保护 中图分类号:U270文献标识码:A文章编号:1009-2374(2011)16-0127—03 现代客车除基本照明,取暖,饮用水等之外,都 安装了空调,信息显示设备,乃至影视系统,集便系 统等辅助设施,在高原列车上还增加了制氧系统.用 电功率的提高,电压制式的不同相应的对客车供电系 统提出了很多新的要求.25t型旅客列车作为DC600V供 电的客车,其车载供电系统采用半导体静止变流器技 术,将DC600V输入电源转换为AC380V和DC1IOV电源为 车上设备供电.这种供电方式与传统的柴油发电车供 电方式比,在环保和经济性能方面优势明显,因而得 到了广泛的应用. 客车电源变换装置是DC6OOV客车供电系统的重要 组成部分之一.25t客车DC6OOV电源转换装置将机车提 供的直流600V转换为三相交流电源,为车载空调,电 加热器以及其它车载交流380V用电设备及交流220V用 电设备供电. 一 ,结构外形 25t客车DC6OOV电源转换箱的箱体一般采用不锈 钢,全密封结构,并装有防飞石装置.功率电缆出线 采用菲尼克斯接线端子,控制线采用万可接线端子. 控制装置位于箱体中间腔体前部,逆变器模块位于箱 体中间腔体后部,控制箱的后面,正弦滤波器,EMC滤 波器,变压器及输出接触器位于箱体两侧腔体.其结 构外形如图1所示: 一茁(A)主视图(B)俯视图 图1客车电源变换装置外形图 二,主要技术参数 输入电压:DC600V(Dc5o0V——DC660V) 逆变器额定容量:2×35kVA 变压器额定输出容量:15kVA 逆变器额定输出特性: 基波有效值:3AC380V 谐波含量:lt;l0% 波动范围.±5% 频率;50±iHz 效率;gt;9O% 三,系统电路原理和通信 (一)主电路原理 25t客车DC6OOV电源变换装置的主电路为三相桥式 电压型电路,如图2所示.系统采用IGBT作为开关器 件,具有开关频率高,驱动简单,损耗低的特点.其 控制采用SPWM调制技术,依据U/F=常数实现软启动. 输出端配有正弦波滤波器及EMC滤波器,以保证输出电 压谐波含量小于10%及减小电磁干扰,并具有输入输 出隔离接触器及转换接触器,当出现故障时,可以自 动实现电气上的完全隔离及故障转换.列车过无电区 时,逆变器失电停止工作,过无电区30s后能自动实现 软启动. 控制装置采用标准机箱,应用单片机控制技术,对 外部指令识别,系统状态判定,故障诊断及显示实行 全面的管理,控制,通过RS485接口与LONWORKS网关相 连,实现与列车网络系统的互连,可方便地进行网络 集中控制和信息查询,与外部进行信息交换. 2011o6o中闺高新蛟书企业127 而 图2系统主电路图 (二)控制原理及通信 逆变器控制系统硬件部分主要为电流,电压信号检 测及信号调整电路.软件主要包括输出目标频率f,输 出目标电压U和中间直流电压Ud的产生,矢量作用时间 的计算,u,V,w三相脉冲信号的产生几个部分.输 出目标频率f受频率给定,逆变器输出电流和中间直流 电压三个因素的影响,当逆变器输出电流和中间直流 电压都在正常范围内时,输出目标频率f等于给定频率 值.输出目标电压u.受输出目标频率f的影响,并保证 u./f等于常数. 该控制系统采用80196KC20的高速输出口(HSO) 输出PWM脉冲,同步调制,开关频率采取分段控制方 法,即在一定的输出频率范围内,保持分频数不变, PWM脉冲如下图3所示.除PWM波形发生之外,其输出频 率调节,故障保护,稳压控制等功能也全部由软件实 现.利用该原理实现的控制系统硬件电路简单,参数 调节方便准确,完全可以替代专用PWM集成电路. F.I j _b■ _～ . ?j ……0 №…一 ■ …_ 1 r●咿 …j n一 F…)?j [画二][j亘二] 图3PWM控制脉冲 逆变器控制系统的功能:接收主控板的频率给定信 号,对中间直流电压,逆变器输出电流,逆变器输出 电压等控制所需要的值进行采样,调整以及A/D转换, 按U/f=常数,利用SVPWM产生三相PWM脉冲,实现逆变 器的变压变频控制.另外还具有中间直流过压,输出 电流过流,输出过载,开关元件故障,三相不平衡, 输出短路等保护功能. 25t客车电源转换装置的RS485通信接口采用MAXIM