《列车辅助供电系统》PPT课件.ppt

列车辅助供电系统 谷忠凯系统概述每列车安装2套辅助电源装置即静止逆变器(SIV)和蓄电池组，其输出能力满足6辆编组列车各种负载工况的用电要求，静止逆变器的总容量为180KVA输出的交流电压基波为正弦波，并具有足够的过载能力，在短时间内能承受住负载起动电流的冲击；并在输入电源及负载突变条件下，瞬间输出电压变化量小，所有负载电机电器均能正常工作当其中一套辅助电源装置故障情况下，系统采用扩展供电方式由另一套辅助电源装置来保证全列车辅助负载用电，此时列车空调系统减载运行系统概述辅助供电系统（ SIV）有将直流 1500V接触网电压转变成 3相交流电380V的功能，主要给空调、电热器、空压机、照明、通风、插座供电，并给蓄电池充电，为列车提供DC110V、DC24V电源Ø主变压器也提供输出及输入电压间的电流隔离Ø辅助系统包括下列电路： 输入滤波电路 恒压、恒定频率变流器电路 交流输出滤波电路 电池充电器电路 车间电源电路 Ø辅助供电系统变流器位于每个 Tc车的底架上。

辅助系统主电路辅助系统主电路Ø电网电压DC1500V，经辅助隔离开关(IVS)、辅助熔断器(IVF)、变压器中的滤波电抗器（FL）进入SIV静止逆变器Ø辅助系统主要包括如下设备： 辅助隔离开关IVS和辅助熔断器IVF（在一个箱子内） 静止逆变器装置（SIV） 变压器，其功能是将三相交流电源变换为AC380V工频电源 DC110V/DC24V电压变换装置 蓄电池装置主电路功能描述Ø(a)输出滤波电路 输出滤波电路可减小 1500V DC接触网电压的整流波纹，并且降低进入受电弓的电源变流器高谐波电流 Ø(b)变流器电路 恒压恒频 (CVCF)变流器具有产生3相 AC电压的功能，变流器控制方法同样是3级 PWM方法（使用 IGBT） Ø(c)交流输出滤波电路 AC输出滤波电路通过使用升压变压器提供与悬链线电压的电隔离， AC输出滤波电路可减小切换波纹和谐波，以产生低畸变输出电压 Ø(d)电池充电器电路 电池充电功能提供 110VDC和 24VDC，为列车电池充电，并且为列车 110VDC控制电路和列车 24VDC控制电路提供电力SIV启动（1）电网电压DC1500V给定，车辆控制电压DC110V给定，然后接触器IVK投入工作；（2）IVK投入后经由变压器内的FL进入SIV内部的FC电容；（3）主电路对辅助滤波电容器FC进行充电至网压的80%以后；（4）辅助逆变器开始，此时IGBT逆变单元开始工作；（5）SIV输出的交流电源经由变压器后的输出端达到稳定的AC380V，50Hz（6）当变压器输出AC380V电源，进入SIV后一部分为交流负载供电，另一部分通过整流输出DC110V电源。

7）SIV输出DC110V供列车直流负载使用，同时给DC110V蓄电池充电；同时一部分的DC110V电源继续通过DC/DC变化成DC24V电源给车辆的头灯、雨刷、电笛以及信号系统供电 从任何一条三相的输出线与其中性点之间均可得到交流单相220V电压辅助系统基本特征及参数（1）环境温度 －30℃～＋40℃（2）输入电压 额定电压 DC 1550V 电压波动范围 DC 1000V～DC 1800V 再生时最大输入电压值 DC 1800V (短时间)（3）控制电压 额定电压 DC 110V 电压波动范围 DC 77V～DC 121V（4）一台SIV故障时的供电要求 在正常情况下，每列车的2套静止逆变器(SIV)向全列车辅助系统的负载提供电源；当其中1套静止逆变器(SIV)故障时，余下的1套应能承担6辆车的基本负载并保证列车的正常运行，此时列车空调系统压缩机减载运行。

辅助逆变器基本参数（1）电源模块形式 IGBT（2）冷却方式 自然风冷（3）控制 微机数字控制（4）容量特性 180KVA ；其中交流160KVA，DC110V 18KW；DC24 V 2KW（5）交流输出 三相AC380V，50Hz，三相四线制（含单相220V） 负载功率因数 ＞0.85 (感性负载) 电压精度 AC380V±5％ 频率精度 50Hz±1Hz 波形畸变因数 ＜5％ 瞬间电压变化范围 ±20％以内(负载突变从100％到70％额定值或从70％到100％额定值 ，输入电压突变DC±150V/20ms)。

瞬间电压变化调整时间 ＜0.1秒（8）直流输出 DC110V，18kW；DC24V，2KW 电压精度 110V±3％，24V±3％ 纹波系数 ＜5％ 瞬间电压变化范围 ±20％以内(负载突变从100％到70％额定值或从70％到100％额定值，输入电压突变DC±150V/20ms) 瞬间电压变化调整时间 ＜0.1秒（9）总效率 ≥90%（DC1500V，100%负载，功率因数0.85时)（10）噪声等级 1米处＜70dB(A)SIV的保护动作（1）轻故障Ø轻故障发生的同时，IBGT功率单元停止工作，SIV停止输出；Ø轻故障发生0.5s后，三相输出接触器断开；Ø轻故障发生5s后，IGBT功率单元自动恢复工作，同时变压器的 输出端电压开始上升，与SIV启动过程相同，当变压器的输出 端电压达到AC342V，经过3s，三相交流输出接触器投入工作， SIV逆变器输出稳定的三相交流电。

2）需进行放电处理的轻故障 轻故障发生的同时，IBGT功率单元停止工作，SIV停止输出，辅 助高速断路器IVK断开；Ø轻故障发生0.5s后，三相输出接触器断开；Ø轻故障发生5s后，放电接触器动作，辅助主电路开始放电，放电结束，放电接触器触头断开；Ø放电接触器触头断开1s后， IVK闭合，主电路开始充电；ØIGBT功率单元自动恢复工作，变压器的输出端电压开始上升；Ø当变压器T0的输出端电压达到AC342V，经过3s，三相交流输出接触器投入工作，SIV逆变器输出稳定的三相交流电SIV的保护动作（3）当负载端发生短路时，SIV输出停止，同时IGBT功 率单元及三相交流输出接触器也停止工作；5s后自 动恢复工作4）欠压保护Ø当网压过低时，IGBT功率单元停止工作，SIV停止输出，0.5s后，三相输出接触器断开；Ø当网压过低并持续1s，此时IVK断开；Ø5s后，辅助主电路开始放电，然后开始自动恢复起动Ø当电网电压DC1500V断电后，如果在10ms内恢复网压，SIV可以正常自动恢复蓄电池箱ØTc车上设有蓄电池箱，作为辅助逆变器的启动电源，又是牵引制动控制电路、辅助控制电路、开关门电路及直流照明、ATP/ATO、通信、广播、视频设备等DC110V、DC24V负载的备用电源。

在车辆运行时，蓄电池处于浮充电状态当车辆在运营中出现无高压或2套辅助电源逆变器都因故障停止运行时，由蓄电池组给空调系统供电，作为应急通风的电源同时蓄电池还保证所有控制用电：DC110V、DC24V紧急负载供电45分钟蓄电池充电器说明Ø电池充电器电路由带限流的6相闸流体整流器组成Ø电池充电器的主电路如图所示蓄电池充电器说明输出电压和电流通过 VS22和 HCT2反馈到控制电路该电流的反馈值受到控制限制器的限制将电压指令及输出电压和电流的反馈值比较，产生电压误差将电压误差输入到电压控制器电压控制器的输出在 A/D(模拟 /数字 )转换器中转换， A/D(模拟 /数字 )转换器的输出被输入到主控制器中主控制器以AC380V的相位同步而产生IGBT用的闸极脉冲 DC-DC转换器与 DC110V电池线路连接，为负载提供稳定的 DC24V电压扩展供电Ø在正常情况下，2套 SIV启动后， SIVK（两套 SIV的接触器）闭合而 RFK仍处于断开状态因此各 SIV将分别单独提供 AC电力，各负载正常工作Ø当一台SIV故障时，故障SIV的 SIVK处于断开状态并且 输出故障信号至列车管理系统，列车管理系统判定一套 SIV异常，并且启动扩展供电模式。

Ø列车管理系统的操作指令被激活 ----RFKXR的线圈被接通DC110V(421) ---3秒后 , RFKXR ---VDR1 ---VDR2 ---RFK (线圈 )，因此， RFK的线圈被接通，并且 RFK的主触点将闭合此后，列车管理系统会接收到负载限制指令，并且列车管理系统会将负载限制指令输出至各负载设备 扩展供电原理图控制PWBØ辅助供电系统变流器采用高频独立 PWM控制进行控制，使用了3相独立控制和瞬时电压波形控制等方法控制电路具有故障数据记录功能，包括故障波形和标识存储，存储的故障数据均可输出 控制PWB设计和性能数据控制PWB设计和性能数据控制PWB旋转开关列表Ø切勿触摸上述旋转开关设置，因为不当设置可能引起 SIV操作异常如图所示。