（车辆工程专业论文）rw19k空调客车空调电器应用研究.pdf

西南交通大学硕士研究生学位论文第1 页 摘要 由于生活水平的不断提高，人们已经不在仅仅满足于列车的快 捷方便，旅客对列车舒适性的要求也愈来愈高，旅客列车空调电器 化已成为一种趋势。中国客车空调电器的发展时间较短，列车空调 电器技术还不很完善。r w l9 k 高包车由四方车辆工厂制造，2 0 0 3 年投入铁路实际运用，至今使用了5 个年头，在运用中一些具体问 题暴露了出来。例如：( 1 ) r w l9 k 高包车因蓄电池欠压，造成电气 ：! 制柜d c11o v 控制电路无电源；( 2 ) r w 19 k 高包车采用的k l d 3 5 k 车项单元式空调机组，它的加热装置为p t c 材质的带式空气预热 器，随着运用时间的延长，p t c 材质空气预热器故障也时有凸现。 一、文针对以上两个问题进行了分析和研究，分析故障的原因，提出 改进方案。对于r w 19 k 高包车蓄电池严重欠压，造成电气控制柜 ；_ 11o v 控制电路无电源的情况，在充分研究和分析的基础上结合 ：辆运用状态，提出用11o v 电源应急装置来提供电气控制柜 ：? 1 lo v 控制电路供电方案。作者考虑从a c 3 8 0 v 电源中引出a c 2 2 0 v 电源，将设计的1 10 v 应急装置接入，即可输出d c l l0 v 电源，为 r w l9 k 高包车提供部分控制电源。11o v 电源应急装置是为r w l9 k 高包车的d c 1 1o v 蓄电池母线系统开发设计的，即在r w19 k 高包车 电气控制柜中利用1 10 v 电源应急装置使用a c 2 2o v 电源，输出 r j c11o v 电源，为r wl9 k 高包车提供部分控制电源。同时考虑需要 肘蓄电池进行补充电，恢复蓄电池性能，通过列车供电系统输出的 d c 6 0 0 v 或a c 38 0 v 电源转换成部分控制电源所需的110 v 电源，研 究设计了1 5 k wd c 6 0 0 v a c 3 8 0 v d c1 1o v 手提式充电机为d c l l0 v 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 i 页 蓄电池补充电。研制的1 5 k w 手提式充电机只需接上d c 6 0 0 v 或 a c 3 8 0 电源即可输出d c11o v 的电压，为单节车辆提供辅助控制电 源，启动列车充电机给蓄电池充电，最终使车辆正常供电。 r w19 k 高包车配装的p t c 材质空气预热器在运用中频繁发生 p l c 故障显示空气预热器电流不平衡或缺相。在断电后重新启动， 故障自动恢复正常。由于p t c 材质空气预热器在运用中使用时间 较长后，材质的特性引起了电流差异。通过p t c 空气预热器试验 装置试验表明，长期使用的p t c 材质的空气预热器在加载时存在 短时偶发的电流差异，超出p l c 设定的工作范围，造成电气控制 柜可编程控制器p l c 通过微型可编程序终端接受指令自动执行显 示故障并切断空调电源进行保护。针对此电路软故障，在运用中收 集了大量的数据，计算出空气预热器阻值的偏差和三相电流的偏 差。并制作了试验装置，将空气预热器接入试验装置，通电后准确 读出电流大小，用秒表记录时间。作者按照设计的接线图将空气预 热器接入该装置中，通电后每间隔5 秒钟记录一次三相电流值，计 算出三相电流值的偏差，得到实验数据。再通过分析p t c 材质空 气预热器的根部特性，提出修改可编程控制器p l c 的内部程序增 加在加载时允许偶发的p t c 材质空气预热器过流范围，而不需要 盲目的更空气预热器，可大大降低运用中的配件成本，达到节能增 效的目的。 关键词：高包车；p l c 控制；电源应急装置；空气预热器 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 | i 页 a bs t r a c t i no r d e rt ol i v i n gc o n t i n u o u s l yr a i s eo ft h el e v e l ，p e o p l eh a v e a l r e a d yb e e nn o ti n t h eo n l yc o n t e n t e dw i t hr a i l r o a dt r a i no ff a s t c o n v e n i e n t ，t h et r a v e l l e r sr e q u e s tt ot h er a i l r o a dt r a i nc o m f o r ti sa l s o h i g h e ra n dh i g h e r ，t r a v e l l e r s r a i l r o a dt r a i na i rc o n d i t i o ne l e c t r i c a p p l i a n c e st u r n st oh a v eb e c o m eak i n do ft r e n d d e v e l o p m e n tt i m eo f t h ec h i n e s ep a s s e n g e rc a ra i rc o n d i t i o ne l e c t r i ca p p l i a n c e si ss h o r t e r ， t h er a i l r o a dt r a i na i rc o n d i t i o ne l e c t r i ca p p l i a n c e st e c h n i q u ei s s t i l l n o tv e r yp e r f e c t t h er w l9ka r eh i g ht oc h a r t e rc a rf r o me v e r y w h e r e t h ev e h i c l ef a c t o r ym a k e ，t h r o w i n gi nar a i l r o a dt om a k eu s eo f p h y s i c a l l yi n2 0 0 3 ，a l s ou s e ds h o r t4y e a r sa n da r r i v eu pt on o w ，s o m e c o n c r e t ep r o b l e m se x p o s e dt oc o m eo u ti nt h er a i l r o a dp h y s i c a l l yt h e u s a g e ，f o re x a m p l e ：( 1 ) t h er w 19ka r eh i g ht oc h a r t e rc a rb e c a u s e t h es t o r a g eb a t t e r yo w e st op r e s s ，r e s u l t i n gi nt h ep a r t so f1 10v c o n t r o le l e c t r i cc i r c u i tm a y d a ys o u r c ec i r c u m s t a n c e ；( 2 ) t h er w l9k a r e h i g ht oc h a r t e rc a ra d o p t i o no ft h ek l d 3 5kr a i l r o a dp a s s e n g e r c a rc a rc r e s tt h eu n i tt y p ea i rc o n d i t i o nm a c h i n es e t ，t h ea i rc o n d i t i o n m a c h i n es e ti n s i d eh e a tt h et a k et y p ea i rp r e h e a t e rt h a te q u i p sf o rt h e p t cm a t e r i a l ，b u ta l o n gw i t hm a k eu s eo ft h ee x t e n s i o no ft i m e ，t h e p t cm a t e r i a la i rp r e h e a t e rb r e a kd o w na l s oh o u ri sc o n v e xn o w t h e b a s i cr e a s o nt h a ta n a l y z e sa n ds h o u l d sb r e a kd o w n sp u t t i n gf o r w a r d i m p r o v i n gap r o j e c ti st os o l v ep r o b l e mt h em o s tv a l i dw a y a n a l y t i c a lr e s e a r c hi sh i g ht oc h a r t e rc a rs t o r a g eb a t t e r yt oo w e 西南交通大学硕士研究生学位论文第l v 页 t op r e s ss e r i o u s l yb e c a u s eo ft h er w l9k ，t h ep a r t so f110vc a u s e c o n t r o l st h ee l e c t r i cc i r c u i tm a y d a ys o u r c eo fu r g e n tc i r c u m s t a n c e ， c o m b i n ea na c t u a lu s a g e ，p u tf o r w a r du s i n gt h e110vp o w e rs u p p l y t om e e ta ne m e r g e n c yd e v i c e ，r e s o l v ea110vc o n t r o le l e c t r i cc i r c u i t p o w e rs u p p l yp r o b l e m w ec o n s i d e r f r o m g e n e r a t ee l e c t r i c i t y t h e d e r i v a t i o n2 2 0va cp o w e ri nt h e38 0va cp o w e rt h a tt h ec a r p r o v i d e s ，m e e ta ne m e r g e n c yt h e110vp o w e rs u p p l yt h a tw ed e s i g n t oe q u i pt oc o n n e c tt og oi n t oa m o n gt h e m ，t h ea c 2 2 0vp o w e r s u p p l yc a ni m m e d i a t e l yo u t p u tt h ee l e c t r i cv 0 1 t a g e ( b i g g e s to u t p u t p o w e r i s2 6 4 0w s ) o ft h ed c110 钐f o rh i g hc h a r t e rc a rt op r o v i d et h e p a r tc o n t r o lp o w e rs u p p l y h i g hc h a r t e rc a rt h e110vp o w e rs u p p l yt o m e e ta ne m e r g e n c yd e v i c ei s s p e c i a l i z e df o rt h ed e l 10vs t o r a g e b a t t e r yt h e19ko ft h ef e m a l el i n es y s t e mi sh i g ht oc h a r t e rc a rt h e d e v e l o p m e n td e s i g n ，m a k i n gu s eo fi nt h e19kh i g h l yc h a r t e rc a ra n d p e r m i tt h e c o n t r o lt h ec a b i n e th i g hc h a r t e rc a rt h e110vp o w e r s u p p l yt om e e ta ne m e r g e n c yt oe q u i pt ou s et h ea c 2 2 0vp o w e r s u p pl y ，o u t p u tt h ed c 110vp o w e rs u p p l y , f o rh i g hc h a r t e rc a rt o p r o v i d ep a r tt h ec o n t r o lt h ep o w e rs u p p l y c o n s i d e ra n dc a nr e c o v e r s t o r a g eb a t t e r yt oo w et op r e s sac i r c u m s t a n c ei nt h em e a n t i m e ，n e e d w i l lb ep l a c e di nt oo w et op r e s so ft h eb a t t e r yc a r r yo nr e f r e s h ，t h e t e c h n i q u ef u n c t i o n o ft h ei n s t a u r a t i o n s t o r a g eb a t t e r y ，p a s s t h e r a i l r o a dt r a i nt o t a l p o w e rs u p p l ys y s t e mo u t p u t sd c 6 0 0vo r t h e a c 380vp o w e rs u p p l yc o n v e r s i o nt h e110v p o w e rs u p p l yt h a tt h e p a r tc o n t r o lp o w e rs u p p l yn e e d ，s os t u d yt od e s i g nt h e1 5k wd e 6 0 0 v a c 38 0v - d c110vp o r t a b l er e f r e s hm a c h i n ei ss p e c i a l i z e df o rt h e 西南交通大学硕士研究生学位论文第v 页 d c110v s t o r a g eb a t t e r yt h ep a s s e n g e rc a ro ft h ef e m a l el i n es y s t e m t h e d e s i g nd e v e l o p t h e1 5k wo fd e v e l o pi sp o r t a b l e t or e f r e s h m a c h i n ei se x a c t l ya c c o r d i n gt ot h i sk i n dc o n d i t i o nb u td e s i g n ，i t s e l e c t r i cv o l t a g e ( b i g g e s to u t p u tp o w e rf o r1 5k w s ) t h a tn e e d st o m o u n tt h ed c 6 0 0vo rt h ea c 38 0vp o w e rs u p p l i e sa n dc a n i m m e d i a t e l yo u t p u t t h ed c1z0 钐p r o v i d et h ea s s i s t a n c ec o n t r o l p o w e rs u p p l y ，t h e ns t a r t s r a i l r o a dt r a i nf i r s tt or e f r e s ht h ep o w e r s u p p l ya b i l i t yt h a tt h em a c h i n ee n l a r g e m e n tg i v e st h em o t h e rt h el i n e f o rt h es i n g l es t a n z ar a i l r o a dt r a i n ，r e f r e s hf o rs t o r a g eb a t t e r y ，e n d m a k en o r m a lp o w e rs u p p l yo fr a i l r o a dt r a i n t h ea n a l y t i c a lr e s e a r c hr w19 ki sh i g ht oc h a r t e rc a rg ot o g e t h e r w i t ht op a c ko ft h ea i rc o n d i t i o nm a c h i n ep t cm a t e r i a la i rp r e h e a t e r i n s i d et h es e tc a u s e st h ee l e c t r i cc u r r e n td i f f e r e n c eb e c a u s eo ft h e c h a r a c t e r i s t i co ft h em a t e r i a la f t e r t h eu s a g ew i nu s et i m el o n g e r ， a p p e a r i n ga n dp e r m i t t i n gp r o g r a m m a b l ec o n t r o l l e rp l ci n s i d et h e c a b i n e to fc o n t r o lt oa c c e p ti n s t r u c t i o nt oc o m b i n ea na ut oc a r r yo u t t h em a n i f e s t a t i o nb r e a k d o w n t h r o u g h a p r o g r a m m a b l ep r e f a c e t e r m i n a lo fm i n i a t u r e ，c u t t i n go f ft h ea i rc o n d i t i o np o w e rs u p p l yt o c a r r yo nap r o t e c t i o n b u tt h i sp h e n o m e n o nb r e a kd o w nf o rt h es o f t e l e c t r i cc i r c u i t ，w ec o l l e c t e dag r e a td e a lo fd a t af r o mt h eu s a g e ， c o m p u t i n gt h ed e v i a t i o no f a l la i rp r e h e a t e rr e s i s t i v i t ya n dt h r e e m u t u a l l yt h ed e v i a t i o no ft h ee l e c t r i cc u r r e n t ，a n dw em a n u f a c t u r e da t oe x p e r i m e n td e v i c e ，c o n n e c t i n gt h ea i rp r e h e a t e ri n t os h o u l de q u i p ， s w i t c ho ne l e c t r i c i t ya c c u r a t er e a da ne l e c t r i cc u r r e n ts i z eb e h i n d ， p r e p a r ea g a i n a s t o p w a t c h ar e c o r d t i m e a c c o r d i n g t o d e s i g n s 西南交通大学硕士研究生学位论文第v l 页 c o n n e c t i n gt h el i n ed i a g r a mt oc o n n e c tt h ea i rp r e h e a t e ri n t og o o d l y s h o u l de q u i pm e d i u m ，s w i t c ho ne l e c t r i c i t ya ti n t e r v a lo fb e h i n da t i m e s5s e c o n d sr e c o r dt h r e em u t u a l l yt h ee l e c t r i cc u r r e n tv a l u e ，t h e e n dc o m p u t e sa g a i nt h r e em u t u a l l yt h ed e v i a t i o no ft h ee l e c t r i c c u r r e n tv a l u e ，g e tt h ed a t an e e d e d ，t h e np a s st h er o o tc h a r a c t e r i s t i co f t h ep t cm a t e r i a la i rp r e h e a t e ri n s i d et h ea n a l y t i c a la i rc o n d i t i o n m a c h i n e s e t ，p u t f o r w a r dt h ei n t e r n a l p r o c e d u r e t h a tm o d i f i e s p r o g r a m m a b l e c o n t r o l l e rp l c ，t h i sp h e n o m e n o nc a nr e m o v e ，b u t d o n tn e e db l i n d n e s st or e p l a c et h ea i rp r e h e a t e ri nt h e a i rc o n d i t i o n m a c h i n es e tt h e n ，c a nl o w e rc o n s u m e d l yu s a g ei no ft h ea c c e s s o r i e s r e p l a c ec o s t ，a t t a i n i n ge c o n o m ye n e r g yt o i n c r e a s et h e p u r p o s e o f w i t h e f f e c t k e y w ord ：h i g hc h a r t e rc a r ；t h ep l cc o n t r o l ；t h ep o w e rs u p p l ym e e t s a ne m e r g e n c yd e v i c e ；a i rp r e h e a t e r 西南交通大学学位论文创新性声明 明的法律后果由本人承担。 学位论文作者签名：多譬孑f 日期：坳矿月z7 日 西南交通大学 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定， 同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允 许论文被查阅和借阅。本人授权西南交通大学可以将本论文的全部或部 分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复印手 段保存和汇编本学位论文。 本学位论文属于 1 保密口，在年解密后适用本授权书； 2 不保密口，使用本授权书。 ( 请在以上方框内打“ ) 目勤：2 。呷凋l 水英刁于 日期：2 。降i 凋i p 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 页 第1 章绪论 1 1 国内技术现状 新型25 tr w l9 k 高包车由四方车辆工厂制造，目前在全路运 用有30 余辆，其采用d c 6 0 0 v 供电和a c 3 8 0 v d c 6 0 0 v 兼容供电两种 方式。a c 3 8 0 v d c 6 0 0 v 兼容供电空调客车出厂时设置为a c 3 8 0 v 供 电，并预留d c 6 0 0 v 供电配线，车下预留逆变器安装箱。车端设k c 2 0 a a c 3 8 0 v 电力连接器和k c 20 dd c 6 0 0 v 电力连接器来满足在两种供电 方式下编组运行。d c 6 0 0 v 供电制式的空调客运列车，在电气化区 段运行时采用电力机车集中供电，客车分散变流的d c 6 0 0 v 供电系 统。a c 3 8 0 v d c 6 0 0 v 兼容供电制式的空调客运列车，既可在非电气 化区段运行，又可在电气化区段运行。在非电气化区段运行时，由 带有辅助发电机组的内燃机车集中供电( a c 3 8 0 ) ，在电气化区段运 行时，同样可以采用电力机车集中供电( d c 6 0 0 v ) ，客车分散变流 的d c 6 0 0 v 供电系统。 d c 6 0 0 v 供电电压制式的选择，参照了国外供电制式并结合我 国国情和技术现状，高压供电从经济性考虑无疑具备优势。但是采 用高压供电系统必须将降压、整流和逆变器集中在客车车辆上，其 安装和配重难度较大；而机车集中整流后向客车供电，在技术上没 有太大的困难。 基于我国逆变器技术的现状。由于a c 38 0 v 三相交流电整流后 西南交通大学硕士研究生学位论文第2 页 的电压为d c 5 4 0 v ，而直交变换存在电压利用率问题，输出交流要 达到a c 3 8 0 v 要求电压应在d c 6 0 0 v 左右。国外有直流5 4 0 v 、60 0 v 、 6 6 0 v 、7 2 0 v 、甚至75 0 v 等级。我国采用d c 6 0 0 v 电压等级，一方面 可以提高逆变器的可靠性，另一方面这个等级的电压，实际在绝缘、 耐压等方面与a c 38 0 v 基本一致，安全性好。 1 r w19 k 高包车采用的铁路客车车载电气控制柜( 以下简称电 气控制柜) 是a c 3 8 0 v 兼容d c 6 0 0 v 供电，集电源转换控制、空调机 组控制、照明控制等功能单元集一体的智能型电气控制柜。电气控 制柜的控制核心采用可编程控制器( 以下简称p l c ) ，p l c 通过微 型可编程序终端( 以下简称显示触摸屏) 接受各种指令并自动执行 相应的操作步骤，对电气系统运行中出现的各种故障及时进行诊 断、指示并保护。电气控制柜具有检测、控制、诊断保护、信息提 示、联网通讯功能，实现供电及控制系统的兼容控制，可进行车对 车通讯，并逐步实现车对地、地对车的计算机联网通讯。 由于我国铁路电气化区段每隔2 5 k m 左右有一个分相区， d c 6 0 0 v 电源装置在过分相区时没有电源输入，因此逆变器和充电 器均没有输出；为了避免照明负载的频繁断电，照明采用d cl10 v 供电。在牵引区段，由充电器向照明负载供电，过无电区时则由安 装在车下的蓄电池供电。同样，为了保证空调等控制电路的控制电 器不频繁吸合释放，控制电路也采用d c1 10 v 供电方式。 2 r w19 k 高包车采用的k l d 3 5 k 铁道客车车顶单元式空调机 组，可根据需要调节车内的空气参数，在车内创造既卫生又舒适的 西南交通大学硕士研究生学位论文 第3 页 环境。空调机组的结构型式为车顶单元式，安装在车顶端部，与空 调机组配套的电气控制柜安装在车内配电室，空调机组与电气控制 柜通过电气连接器( 插头、插座) 连接，由发电车集中供电或由本 车逆变器供电。k l d 35 k 空调机组主要部件包括全封闭涡旋压缩 机、冷凝器、毛细管、汽液分离器、干燥过滤器、蒸发器、轴流冷 凝风机、离心通风机、电加热器组成两个独立的制冷及采暖预热系 统。 r w l9 k 高包车采用的配套空调机组内加热装置为p t c 材质的 带式空气预热器。该空气预热器具有节能，过热自动控温及缺风自 动( 最高温时) 保护功能，安全性能较高。 1 2 存在的问题 r wl9 k 高包车在运用中因蓄电池欠压，造成d c110 v 控制电路 无电源情况。目前在运用中急需1 10 v 电源应急装置帮助解决该问 题。 1 r w19 k 高包车因箱蓄电池欠压导致的d c110 v 控制电路无 电源情况。 在d c 6 0 0 v a c 38 0 v 兼容供电的高包车中，蓄电池采用 d c110 v ，蓄电池通过隔离二极管连接，形成110 v 母线，该母线 对车上重要设备提供控制电源，包括供接触器的吸合、充电机( 逆 变器) 、防滑器、轴温检测、照明等。r w l9 k 高包车因为下列原因 导致母线欠压如：2 n b 一1 型逆变电源和7 5 b h 一3 型高频变换器短路、 西南交通大学硕士研究生学位论文第4 页 蓄电池寿命下降、母线短路、蓄电池强行放电或充电机( 逆变器) 故障等。母线欠压的后果：一、r w l9 k 高包车的a c 380 v 供电接 触器不能吸合，空调无法使用；二、重要电气设备不能正常工作， 如防滑器、轴温检测、应急照明等。 2 r w19 k 高包车在运用中频繁发生p l c 故障显示空气预 热器电流不平衡或缺相故障。 r w l9 k 高包车采用智能电气控制柜，该电气控制柜对车内配 电，用电设备进行自动控制，显示用电设备工作状况及故障。该车 辆配套使用的空调机组内加热装置为p t c 材质的带式空气预热器。 该空气预热器具有节能，过热自动控温及缺风自动( 最高温时) 保 护功能，安全性能较高。但随着使用时间的延长，其p t c 材质空 气预热器故障也时有凸现。 r w19 k 高包车，在运用中p l c 频繁显示空气预热器电流不平 衡或缺相故障。断电后重新启动，故障自动消失。 具体表现为p l c 显示三相电流不平衡或某相缺相故障，故障 显示灯显示黄灯。在工作数分钟后断电，再次通电，故障消除。 1 3 本文研究的主题和意义 通过分析研究因r w19 k 高包车蓄电池欠压，导致的部分l10 v 控制电路无电源的紧急情况，结合实运用提出使用1 10 v 电源应急 装置，解决110 v 控制电路供电问题，为r w l9 k 高包车提供p l c 控 制电路、空调控制电路及电子防滑器、轴温检测、应急照明等设备 西南交通大学硕士研究生学位论文第5 页 应急电源。作者考虑从电气控制柜内从a c 3 8 0 v 电源中引出a c 2 2 0 v 电源，将设计的电源应急装置接入a c 2 2 0 v 电源即可输出d c l io v 的电压( 最大输出功率为2 6 4 0 w ) ，提供部分控制电源。同时考虑 恢复蓄电池欠压，对蓄电池进行补充电，恢复蓄电池的技术性能。 通过总供电系统输出的d c 6 0 0 v 或a c 3 8 0 v 电源转换成部分控制电源 所需的il0 v 电源，研究设计1 5 k wd c 6 0 0 v a c 3 8 0 v - - d c1 10 v 手提 式充电机为d c 11o v 蓄电池补充电。最终使r w l9 k 电气控制系统正 常供电，保证旅客运输的绝对安全。 分析研究r w l9 k 高包车所配装的空调机组内p t c 材质空气预热 器在运用中使用时间较长后，由于材质的特性引起电流差异，导致 电气控制柜内可编程控制器p l c 通过微型可编程序终端接受指令 并自动执行显示故障，切断空调电源进行保护。作者从运用中收集 了大量的数据，计算出空气预热器阻值的偏差以及三相电流的偏 差。并研制了一个试验装置，将使用2 0 0 个小时的空气预热器接入 该装置，通电后可准确读出电流大小，通过秒表记录时间采集数据， 最后计算出三相电流值的偏差，再通过分析空调机组内p t c 材质空 气预热器的根部特性，分析p l c 显示故障原因，提出修改可编程控 制器p l c 的内部程序。达到节能增效和减轻职工劳动强度的目的。 西南交通大学硕士研究生学位论文第6 页 第2 章高包车电源系统分析 r w l9 k 高包车电源系统主要由组合电源箱和车载电气控制柜 组成。组合电源箱输出a c 2 2 0 v 和d c11o v 电源，对车内照明、影视 系统和控制电路、充电机、防滑器、轴温检测等提供电源；车载电 气控制柜对车上运行中出现的各类电气故障及时进行检测、控制、 诊断保护、信息提示、联网通讯并实现电源转换控制、空调机组控 制、照明等功能。 2 。1 组合电源箱 组合电源箱是通过将外部电源逆变和高频变换后分别向车内 a c 2 2 0 v 和d c 11o v 用电设备提供电源。它由接线箱、2 n b - 1 型逆变 电源和7 5 b h - 3 型高频变换器三部分组成。2 n b - l 型逆变电源把 d cl1o v 逆变成单相a c 2 2 0 v ，为需要单相a c 2 2 0 v 电源的设备提供电 源。7 5 b h 一3 型高频变换器为列车d c11o v 蓄电池提供浮充电源， 同时为车上需要1 1o v 直流电源的其他设备提供电源。布局如图2 一】。 图2 1 组合电源系统图 西南交通大学硕士研究生学位论文第7 页 2 1 12 nb - 1 型逆变电源 1 2 n b l 型逆变电源由输入滤波电路、1 1o v 直流支撑电路、 单相i g b t 逆变电路、输出滤波电路等构成。通过接入蓄电池或充 电机的外部直流d c1l0 v ，电容充电后，建立中间11o v 直流支撑， 经i g b t 电流模块输出单相2 2 0v 交流电源。电源采用s p w m 的控制 方案，输出波形为正弦波。其工作输入额定电压为d c 1 1o v ，允许 工作电压范围最高为d c137 v ，最低为d c 7 7 v ，额定功率为2 k v a ， 输入电压频率为基波5 0 h z + 1 ，输出基波电压有效值2 2 0 v + 5 ，输出谐波小于1o 。由于电源系统采用多种抗干扰技术， 并设置了自动检测输入、输出电压及过载、短路保护等功能，因此 电源系统具有载波频率高、低次谐波接近为o 、电磁兼容性好、性 能可靠等特点。 2 2 n b 一1 型逆变电源主要为废排风机，电视，v o d 影视柜、客室 电加热等使用单相a c 2 2 0 v + - 5 交流用电设备供电。 2 1 27 5b h - 3 型高频变换器 1 7 5 b h 一3 型高频变换器的主电路为一个移相全桥零电压 p wm 软开关高频变换器电路，组成电桥的开关元件为ig b t 功率模块，工作频率约 18k hz 。输出功率7 5kw ，额定输 出电压d c1 15v ，充电以恒流限压方式进行，充电电流25a la 。 单机ac380v dc 6 0 0v de110v 高频变换器的初级经隔离 西南交通大学硕士研究生学位论文第8 页 直流电容和电感接电桥在经变压器次级接全波整流器和 滤波器输出1 15v 直流电。它的输入电流为交流a c 3 8 0 v 15 或直流额定电压d c 6 0 0 v ，允许工作电压范围最高电压d c 6 6 0 v ， 最低电压d c 5 0 0 v ，输出的电压为d c1 15 v lv ( 可调) ，电压脉动 7 0 8 8 ( 7 ) 负载调整率：0 5 ( 8 ) 电网调整率：l 西南交通大学硕士研究生学位论文第16 页 ( 9 ) 纹波电压：4 , 5 ( 10 ) 散热风机启转温度：7 0 ( 1 1 ) 整机过热保护闽值：a c l5 0 0 v ( 12 ) 输入对机壳耐胜：a c l5 0 0 v ( 13 ) 输出对机壳耐压：a c 5 0 0 v ( 14 ) 平均无故障时间：5 0 0 0 0 h ( 15 ) 输出功率：2 4 6 0 w ( 16 ) 尺寸：l8 3 l3 6 3 9 3 ( i i n ) 31 10 v 电源应急装置的外型设计及构成如( 图32 ) 所示， 在应急装置背面有两组电源线，一组是a c 2 2 0 v 输入电源，组是 i ) c 1 10 v 输出电源。 ab 图：j 21 10 v 电源应急装置图( a 、b ) 3 21 5 k w 手提式充电机设计 r w l 9 k 高包车电气控制柜由于蓄电池欠压导致母线电压不足 ( 可能低到7 0 v 以f ) 造成电气控制柜不能正常工作的情况。设计 西南交通大学硕士研究生学位论文第17 页 一个输入为d c 6 0 0 v a c 3 8 0 v ，输出为d c 110 v 的充电机给蓄电池充 电从而保证电气控制柜正常工作，使车辆正常供电。 1 设计的1 5 k wd c 6 0 0 v a c 3 8 0 v d c1 10 v 充电机，它只需接上 d c 6 0 0 v a c 3 8 0 v 电源即可输出d c1 lo v 的电压，给蓄电池充电，为 r w l9 k 高包车提供辅助控制电源，启动列车充电机加大给母线的 供电能力，最终使列车正常供电。 2 d c 6 0 0 v a c 38 0 v d c l l0 v 充电机由输入滤波电路、移相软 开关电路、单相i g b t 逆变电路、输出滤波电路等构成。主电路( 参 见图3 3 ) 为移相全桥零电压p w m 软开关电路，i g b t 模块为电 桥开关，高频变压器的初级接隔离直流电容和电感电桥；变压器次 级接全波整流器和滤波器，输出12 0 v 直流电。该电路工作频率为 l8 1k h z ，输出功率1 5 k w ，输出电压d c12 0 v ，并具有工作频率 不变、控制简单、效率高的特点。 西南交通大学硕士研究生学位论文第18 页 图3 31 5 k w 手提式充电机原理图 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 9 页 3 主要设计参数 ( 1 ) 输入参数 输入额定电压d c 6 0 0 v 或a c 3 8 0 v 电压范围l5 电压脉动 l5 调) ( 2 ) 输出参数 输出额定电压d c12 0 0 5 v ( d c115 v d c125 v 可 输出电流限制 l2 5 a 总功率 1 5 k w 效率9 0 ( 额定负载) 输出脉动v p - p 5 输出电压稳定度l 过压保护值d c l 3 5 v ( 2 ) 使用环境及冷却 冷却方式：强风 ( 3 ) 重量、外形尺寸 机柜重量： 机柜外形尺寸： ( 4 ) 绝缘等级 检测方式： d c 6 0 0 v 输入端， 2 0 kg 410 3 7 0 210 ( m m ) ( 长宽高) 标准f 级 耐压10 0 0 v ，绝缘阻值大于2 0 兆欧； 西南交通大学硕士研究生学位论文第2 0 页 d cl2 0 v 输出端，耐压5 0 0 v ，绝缘阻值大于2 0 兆欧。 4 1 5 k wd c 6 0 0 v a c 3 8 0 v - - d c l l 0 v 手提式充电机是为r w l 9 k 高包 车d c l l0 v 蓄电池母补充电开发设计。使用中只需断开电气电气控 制柜内所有空开，将1 5 k w 充电机的d c 6 0 0 v 输入端( 线号为6 0 0 及p e ) 接到i 路或i i 路的6 0 0 v 电压传感器的保险输入端( 线号为 6l3 或6 2 3 ) ：p e 线可与电气电气控制柜的p e 端子相连；将1 5 k w 充电机的d c l10 v 输出端( 线号为110 ) 接到充电机控制的输入端， 即电气控制柜的上柜输出端子( 线号为+ 13 0 和一1 11 ) 即可正常工 作。如图( 3 - 4 ) 、如图( 3 5 ) 所示。 图3 4 系统图d c 6 0 0 v a c 3 8 0 v - - d c ll o v 输入输出接线图( 见图3 5 ) w 图3 5 输入输出接线图 西南交通大学硕士研究生学位论文第2 1 页 第4 章p t c 材质空气预热器故障分析及改进方案 41 p t c 材质空气预热器构成与特性分析 411 p t c 材质空气预热器构成 r w l 9 k 空调车空调机组使用的新风加热装置为p t c 材质的带式 空气预热器。该空气预热器具有节能，过热自动控温及缺风自动( 最 高温时) 保护功能，有较高的安全性。如图( 4 一1 ) 所示。 图4 1p t c 丰才质的带式窀气预热器 在r w l9 k 空调车l 采用的接线方法是将三块p t c 预热器板通 过三相接触器口分别接入三相3 8 0 v 交流电源的u 、v 、w 相。如图 西南交通大学硕士研究生学位论文第2 2 页 q 图4 2 空气预热器接线图 4 1 2p t c 材质空气预热器特性 n p t c 热敏陶瓷具有正温度系数的半导体功能陶瓷，主要有两个 特性：即电阻一温度特性和电流一时间特性。图( 4 3 ) 所示。 1 电阻与温度特性 p t c 元件的电阻一温度特性：是指在规定的测量电压下，