客车应急电源专题讲座PPT.pptVIP

客车应急电源,一、客车应急电源的作用 在全列空调客车中，部分电气装置使用交流电，如客车空调、电开水炉、客车照明等，另一部分负载使用直流电，直流负载可分为一般直流负载和应急负载两类：一般直流负载是指在本车交流断电后不再用电的直流用电器，如厕所有无人显示器、水位显示器等；应急负载是指在本车断电后仍需用电的直流用电器，如应急照明灯、轴温报警装置、广播和通信设备、尾灯插座等。客车应急电源就是给直流用电器提供直流电的设备。,二、客车应急电源的组成 客车应急电源包括应急电源控制箱和4节60ah的免维护密闭电池。 客车应急电源控制箱由三部分组成： 1.整流器（整流电路） 2.充电机（充电电路 ） 3.应急控制系统（应急控制电路 ）,三、客车应急电源工作原理,客车应急电源原理方框图,列车上柴油发电机发出三相交流电，经客车应急电源主整流器整流后，输出一路40v50v的直流电供给车上的直流用电设备（包括一般负载和应急负载）；另一路经充电机后输出56v59v的直流电给蓄电池组充电。当列车交流供电系统出现故障或发电车停止供电时，应急控制系统工作，电路自动转换为由蓄电池向应急负载供电。电池过放电保护电路和过充电保护电路可保证电池正常工作。,应急电源的技术要求如下： （1）供直流负载的整流电路与供蓄电池充电的充电电路分别设置，两者的输出电压不同，即提高了直流用电器的寿命，又保证了电池可靠充电； （2）充电电压可根据夏季和冬季进行调节（56v59v）； （3）有电池过放电保护电路和电池过充电保护电路； （4）应急自动转换电路可靠，故障少； （5）采用免维护密闭电池，容量适当，维护方便，寿命长，成本低。,应急电源的主要技术指标如下： 整流器： 输入电源： 三相ac380v 50hz 额定输出电压： dc48v。 额定输出电流： 5a(961型 、981型) /10a(962型、982型) 充电机： 输入电压： ac220v 50hz 充电电流： 5a10a 过充限压： 5659v两档,（一）整流电路 1.作用：将输入的ac380v三相交流电变成直流电供给直流负载使用。 2.组成：由空气断路器q2、整流模块u2、变压器b2、滤波器l2、c101组成。整流模块u2为三相桥式整流。 3.原理: 三相380v交流电源通过空气断路器q2三相降压变压器b2 b2次级整流模块u2 输出48v直流电。,整流器输出的48v直流电源可向一般直流负载、应急负载及控制箱面板上的正常指示灯供电。 (1)向一般直流负载供电的通路为： 整流器插座cz2（7-10号）rd7jx1(11号)一般直流负载jx1(8号)jx1（7号）cz2（16-18号）。 (2)向应急直流负载供电的通路为： 整流器插座cz2（7-10号）接触器km2 km2触点动作。 整流器插座cz2（7-10号） 接触器km2常开触点rd6jx1（10号）应急负载jx1（8号）jx1（7号）cz2（16-18号）。 (3)向正常指示灯供电的通路为： 整流器插座cz2（7-10号） km2常开触点rd6km2常开触点正常指示灯d104电阻r43应急控制系统电路板插座cz3的b19、b20整流器插座cz2的16-18。,整流器正常工作时，表明供电系统正常供电，客车应急电源面板上正常指示灯亮，表示整流有电。,（二）充电回路 1.作用: 实现电池恒压限流充电，延长电池使用寿命。 2.组成： 由充电电路和触发回路组成。 3.工作原理： 1）充电电路 将w、n相输送过来的ac220v交流电压，经变压器次级b1（3-4）绕组降压后输出低压交流电，经scr1、scr2、d107，d108半控整流桥整流后向蓄电池充电。 在充电主电路中，控制晶闸管scr的控制角的大小，便可实现对输出充电电流的大小及输出电压的高低控制，加上反馈控制便可实现恒压限流充电。 图中，d109为续流二极管。,2）触发回路 为达到限流恒压充电目的，可控制scr1、scr2导通角的大小。其控制电路为一触发电路。 触发电路集中装在一块印刷电路板上，为脉宽调制器u1（lm3524），该集成电路各管角功能如下： 1反相输入；2同相输入；3振荡输出同步；4电流限制（）感应；5电流限制（一）感应；6rt；7ct；8地；9补偿；10断路；11发射极a；12集电极a；13集电极b；14发射极b；15电源正（15v）；165v参考电压；,在当前使用中，lm3524内部框图可等效为图2-7。其触发原理如下：,锯齿波发生器 lm3524内部振荡器，其振荡频率由外接定时电阻(rt)和定时电容(ct)确定，并在定时电容上形成一个锯齿波电压。在目前的应用中，该振荡器的作用是作为锯齿波发生器，rt、ct仍用以控制锯齿波频率，同时在电网电压过零时强迫ct放电来控制锯齿波起点，以保证锯齿波与电网同步。,同步与移相 变压器次级辅助绕组7-8-9，经v1，v2整流得100hz正弦半波电压(a)，此电压经r3加到三极管v16基极，故v16基极为梯形波电压(b)，v16集电极接三极管v17基极，在v17 基极形成与电网过零同步的窄脉冲(c)，该脉冲期间v17导通，强迫c4放电，得到与电网同步的锯齿波(d)，pwm比较器将锯齿波与放大器输出电平(即9脚电平)相比较得到输出晶体管的基极波形(e)，当lm3524内部输出晶体管接成集电极输出时，即得到触发脉冲(f)，此脉冲通常称为移相触发脉冲，其宽度依9脚电平而变。电阻负载时，scr导通，波形如(g)。,辅助电源 v1、v2整流后的脉动电压，经v3，r1给电容器c1充电，c1即得到脉动极小的17.5v直流电压，该电压作为供给控制电路的辅助电源。同时，该电压经电阻r19给控制箱面板上的充电机有电指示灯d106供电。另外17.5v辅助电源还通过充电机插头插座向应急控制系统供电。 基准电压 lm3524第16脚输出稳定的5v标准电压，经电阻r9、r10分压后加到误差放大器反相输入端(lm3524-1)，形成反馈系统基准电压，电压值约为2.5v 电流反馈与恒压 电流信号通过接到5v电压的分压器r5、r6、rp1加到lm3524的2端。rp1用来调整lm3524的1-2端之间的压差，从而调整充电电流的大小。,电压反馈与恒压 电池电压经v15v10、r7、rp2、r8接至参考地。电池电压取样信号从rp2滑动臂经二极管v9加至误差放大器反馈端。电池电压低时，v9不导通，不影响恒流充电特性。电池电压升到某一定值时，v9正偏，电压信号加到反馈端使充电电流开始减小。 随着电池电压进一步升高，充电电流最终将减至零，从而获得恒压性能。,lm3524的2脚为同相输入端。当2脚输入的正电位高时，输出高，即放大器输出电平（9脚电平）也高。当9脚电位高于7脚锯齿波电位时，输出晶体管12、13脚无输出；当9脚电位低于7脚电位时，晶体管12、13脚输出正电脉冲，经u2（12）gnd。这时，光电耦合器u2有脉冲输出，光电耦合电路u2（54）导通v18导通。而由b1二次绕组（5、6）输出的交流信号通过v5、v6、v7、v8单相整流桥整流后输出正脉冲，经v18u2（54）r17、r18 触发scr1、scr2导通。 由图可以看出，lm3524的2脚的电位越高，触发脉冲向后移动越大，scr1、scr2的导通角变小，整流输出的充电直流电压越低。图中uc1为lm3524的1脚输入的标准电压，uc2为lm3524的2脚输入的比较电压。调节2脚电位的高低，可使半控整流桥输出电压变化，从而使充电流发生变化。,u1的2脚电位来自电流及电压取样电路，调节好该电位的高低，便可实现限流和定压的控制。,（三）应急控制回路： 1.组成： 应急控制回路为一转换电路，它由应急控制电路、电池过放电保护电路和电池过充电保护电路三部分组成。 2.作用： 整流器正常工作时，由应急电源输出的dc48v电压供给所有直流负载（包括应急负载），并切断电池向应急负载供电。 整流器突然断电时，转换电路自动恢复电池向应急负载供电； 当电池电压下降到421v时自动切断向外供电，防止电池过放电； 当电池电压高达641v亦切断向外供电，保护用电器； 控制电路故障时，通过对接触器绕组供电进行强迫合闸，以实现上述目的。,1）应急控制电路 当三相交流电供电正常时，整流器和充电器均正常工作，整流器有电、充电器有电，设备处于正常供电状态。正常指示灯亮。 由于接触器km2得电吸合，其常闭辅助触点断开，接触器km1处于断电释放状态，电池向应急负载供电的通路被切断。 接触器km1线圈一端通过接触器km2常闭辅助触点接电池正极，另一端通过v31、v33接电池负极，只有v33导通，km1才能得电吸合。 。,当本车交流有电时， 整流器插座cz2（7-10）输出48v直流电，经电阻r21、r22、二极管v22向电容器c21-22充电； 来自充电机的17.5v辅助电源通过电阻r23-24、二极管v24也向电容器c21-22充电。 整流器插座cz2的7-10输出48v直流电，经电阻r21、r22、二极管v21、v28、电阻r32向电容器c24充电； 来自充电机的17.5v辅助电源通过电阻r23-24、二极管v23、v28、r32也向电容器c24充电。 当本车断电时，电容器c21-22、c24分别向u3a输入基准电压与比较电压，u3a输出高电平，三极管v33导通，接触器km1得电吸合，电池开始放电，实现直流48v供电的自动转换。 b+ km1 rd6 jx1（10） 应急负载。 b+ km1 rd6 d103应急指示灯亮。,2）电池过放电保护电路 电池过放电保护电路主要对蓄电池起保护作用，防止蓄电池过放电。其原理如下： 蓄电池一方面经v33维持km1线圈得电状态，使蓄电池向应急负载供电； 另一方面经b+km1at v26 r29，r30，rp3，r31分压后送入u3a同相输入端之3脚。若蓄电池电压正常，其值高于反相输入端电压，u3a输出高电位，v33导通；若蓄电池长时间放电，电压将逐渐下降。当电压降到（421）v时，其值低于反相输入端电压时，u3a输出低电位，使v33基极电位下降，v33截止，km1线圈失电释放，km1常开触点断开，切断电池放电回路，防止电池过放电，起到了保护蓄电池的作用。,3）电池过充电保护电路： 电池过充电保护电路主要是防止蓄电池过充电。其原理如下： 在正常充电状态，充电电压受触发脉冲相位的控制，当rp2调到一定值时，充电电压最大值被限定。 若输出充电电压值大于限定值，使lm3524的1脚电位升高，使scr触发脉冲后移，降低输出电压，防止蓄电池过充电。 若充电回路失控，电压过高时，vb上升，电池电压经r37 v35 r38 rp4u3b的同相输入端，使u3b的同相输入端电位升高 u3b输出高电位 v34导通。因为 v34的集电极接在u3的1脚 使c24放电 u3a同相输入端电位下降 u3a输出低电位，v33截止，km1释放，充电电压与电池断开，防止电池过充电。,按钮at、aq可对电池放电进行手动控制 工作过程是：当km1吸合时，电池电压供给应急负载。此时，过欠压保护电路的电源是由电池的正极给km1自保触点按钮atv26供给v33导通 使km1保持吸合。按下at可关断电池供电。按aq又可恢复km1吸合，使应急负载得电。按aq时，电容c21、c22经r25、r26充电，一定时间后建立起电压，u3a输出高电位，v33导通：km1吸合，应急负载得电。,四、应急电源控制箱构造及使用,（一）构造 应急电源控制箱有立式和卧式两种形式，如图,面板上各部分指示如下： 1整流器部分：,（1）、指示灯：指示电源接通 （2）、交流开关：控制交流输入，兼控充电机交流输入,2充电机部分,（1）电压表： 指示电池电压 （2）电流表： 指示充电电流 （3）交流指示灯： 指示交流电源 （4）充电保险丝： 电池反接或充电机故障时保护 （5）交流表保险丝： 充电机的交流侧保护 （6）充电最大值开关： 控制充电限压值,3应急控制部分,（1）电池保险丝：电池供电时过流保护 （2）整流保险丝：整流器供电时过流保护 （3）应急指示灯：应急供电状态指示 （4）正常指示灯：正常供电状态指示 （5）电池接反指示灯：电池接反时指示 （6）应急通按键：手动合闸按键 （7）应急断按键：手动断闸按键,（二）使用 确认外部接线正确之后方可将本装置投入使用 1整流器 合上输入开关，此时： （1）封锁电池供电 （2）通过接触器对充电机供交流电 （3）应急控制中的“正常”指示灯亮 （4）整流器指示灯亮 （5）电力输出供负载（包括应急负载）使用,2充电机 充电机为恒流限压充电工作方式，额定工作电流为5a，充电机只作正常充电作用，不能作快充或初充电用。 接通电池后，电压表指示电池电压。 在接通整流器的情况下，此时有充电电流，充电指示灯亮；当电池电压升高到电压限定值后，自动减小电流到零，进入限压浮充状态。最高限压值由面板上56v/59v开关设定，精度1v。若整流输出电流不变，则电压随电池的充电而逐渐升高。电压升高又使脉冲后移，输出电流下降，当充电电压达到规定值时，充电电流逐渐下降到近似零值，实现限流定压充电的功能。电流、电压曲线如图所示。,当电池接反后，充电保险丝将熔断，电压表无指示，应急控制灯亮部分的“电池接反” 灯亮，此时应迅速纠正电池极性，以保护设备和负载。 限压为两档：56v1v和591v。,3应急控制 （1）整流器优先。 正常供电时，由整流器向各负载供电。 （2）保护负载。 正常供电时，自动切断电池向负载供电。 （3）自动/人工兼容 电池应急供电时，可进行自动和人工控制： 接通 自动：交流电断开时，自动接通应急控制，由电池向负载供电。 手动：按“应