10第十章 辅助系统-魏武忠、王向阳A(28#).doc

220 第十章第十章 辅助系统辅助系统 第一节第一节 概述概述 一 一 辅助供电系统辅助供电系统 一 辅助系统供电电路图 图 10 1 图 10 1 辅助系统供电电路 辅助系统直接通过受电弓从接触网获得 1500V 高压电 如辅助系统供电电路图所 示 参见图 10 1 主要供电线路如下 1 辅助系统通过受电弓从接触网直接取得 1500V 电压 2 通过充电机熔断器 BCM 向充电机提供 1500V 电压 3 通过辅助熔断器 ACM 线路电抗器向辅助逆变器提供 1500V 电压 4 通过环路馈电熔断器和环路馈电接触器向另一单元车的辅助系统提供 1500V 电 压 二 辅助系统设备组成 辅助系统以 3 节车单元为完整的供电系统 6 节车单元是由 2 组完全相同的 3 节车 单元组成的 主要由以下设备组成 221 1 辅助逆变器 2 个 包括充电电路 ACM 模块 风扇控制单元 三相变压器 三相电抗器 三相电容器 2 蓄电池充电机 2 个 3 蓄电池 2 个 4 ACM 线路电抗器 2 个 5 其它控制电器 包括充电机熔断器 BCM 辅助系统熔断器 环路馈电线路熔 断器 三相断路器 单相断路器 接触器等 三 辅助系统供电 辅助系统是向列车提供交流 380V 和低压 110V 的供电系统 系统主要包括 1 辅助逆变器 将直流 1500V 逆变成三相交流 380V 50HZ 2 辅助电路环路馈电列车线 3 蓄电池充电机 将直流 1500V 转换成 110V 直流电源 4 蓄电池 5 所有控制器 断路器 接触器 电容器 电抗器 电阻器和其它电气 机械装 置和附件 包括这些设备的机箱 二 二 辅助系统基本特性辅助系统基本特性 一 辅助系统基本特性 1 列车有两个辅助电源 1 DC110V 2 3AC380V50Hz 2 2 个 3 车单元的设备是一样的 1 每个 3 车单元都装有一台额定容量足够大的辅助逆变器 2 一个充电机可以正常供应 6 辆车负载的工作而不限定使用时间 当一个充电 器故障后 充电机故障所在车的蓄电池不会放电 而列车 110V 供电正常 3 两个 AC380V 电源各供应一个 3 车单元 供电给每车的三相负载 空调负载 222 进行交叉供电 4 对于空气压缩机 PH PA 箱外部冷却风扇关键三相负载设备 可由任意一 台辅助逆变器提供三相电源 也就是任意一台辅助逆变器故障时 能够自动切换由另 外一台辅助逆变器供电 确保当一台辅助逆变器故障后有足够的牵引力和压缩空气 5 为了维修 3 车单元的方便 3 车单元的 AC 负载都可以通过 C 车上交叉接触 器连到本单元辅助逆变器上 6 每车都装有从 DC AC 逆变器输出的 AC220V 电源输出 3 DC 负载分为正常 非关键 和紧急 关键 负载 正常负载与紧急负载如表 10 1 所列 表 10 1 正常负载与紧急负载 正常负载正常负载 非关键非关键 紧急负载紧急负载 关键关键 正常照明紧急 照明 乘客信息显示系统头灯和尾灯 雨刷紧急通风 ATC TCC 通信 防滑车载无线电台 列车控制门控 TCC 有关单元 二 辅助逆变器基本特点 1 把 DC1500V 变换成 3 相 380V 和一个中线 2 输入和输出之间的电绝缘 3 中线接地 4 同 MVB 联接 5 逆变器容量应能保证 当一台逆变器故障后另一台可保证车辆正常运行 6 逆变器可以承受短时间内的 150 过载冲击电流 7 载荷的变化为额定载荷的 30 时 逆变器瞬时输出电压的变化不应超过 15 输出电压在 300ms 内应恢复到所需值 8 辅助逆变器驱动所有的 AC 负载有空压机 空调 牵引设备风扇 例如牵引逆 变器 风扇和制动电阻风扇 AC 220V 插座 三 蓄电池充电机基本特点 223 1 把 DC1500V 变成 DC110V 2 输入和输出之间的电绝缘 3 额定功率 25kw 4 能够紧急启动 箱内蓄电池 5 蓄电池充电特性 限压恒流浮充电 6 额定输出电压限制 118V 126V 可调 与蓄电池温度相关 7 通过输入 输出模块与 MVB 相连 8 蓄电池充电器给所有的 DC 负载供电 1 列车照明 车外信号灯 客室照明 2 门控制和驱动 3 列车通信 车载无线电台 广播 4 列车控制 牵引控制单元 制动控制单元 VTCU 5 雨刷 6 控制用各种延时器和接触器 四 蓄电池基本特性 1 NiCd 电池 安装容量 140Ah 2 蓄电池的安装额定容量考虑正常和降级条件下的使用 3 对于一个库存的 6 车单元 所有逆变器不工作 蓄电池应能维持一端电压給正 常负载 司机控制器钥匙取出 所连接的设备供电 60 小时 4 电池能保证驱动紧急负载设备 40 分钟 并开关门一次 五 供风单元基本特性 1 每一个 C 车都装有一个空压机 它向主风管供风 主风缸向所有用风设备供风 例如制动 受电弓 本车的空气簧风缸 BUFFER RESERVOIR 和逆止阀使用风设备和主 风缸相隔离 2 空压机是连续工作制 工作周期为 30 到 40 之间 3 空压机使用 AC380V 交流电 224 三 三 辅助系统供电保护辅助系统供电保护 一 逆变器的保护 1 输入过压和欠压的保护 2 三相变压器输出短路检测保护 3 输出过流保护 4 输出过压和欠压保护 5 输出缺相保护 6 过热保护 7 输入电流故障保护 8 有自动恢复的功能 输入到每个辅助逆变器的 DC1500V 导线有熔断器保护 二 蓄电池充电机保护 1 蓄电池充电机分别通过熔断器连接到蓄电池的正负极 以在列车发生短路时保 护蓄电池充电机 2 蓄电池充电机通过自身的电压传感器对输入高压有过电压和低电压保护 三 蓄电池保护 1 通过蓄电池隔离接触器 使蓄电池同负载隔离 2 二极管对逆向回流的保护 从 DC110V 负载到蓄电池或从一个蓄电池经过列车导 线到另一个蓄电池 3 欠压继电器对电压低于 85V 时的保护 4 用电时的过电压 过热的保护 5 低电压 高分断能力熔断器接到蓄电池的正负极 6 蓄电池充电器对充电电压的控制 四 列车导线和子系统的保护 1 概述 每一节车每一个独立的子系统都有断路器对其进行保护 1 每一个子系统的负线都接到同一点上 而不会接到其它系统的负线上 并且 225 集中一点接到蓄电池的负极上 2 一个断路器单独给一个电路供电 2 单相空气开关保护 以下系统的电路 DC110V 至少有一个输入电路空气开关对其进行保护或不止一 个对其进行保护 以便对系统进行模块化 1 受电弓 2 牵引控制 3 空气制动和空压机控制 4 辅助逆变器控制 5 列车通讯 6 空调和通风 7 照明系统 车内外 8 车钩控制 9 列车线控制 10 侧门系统 11 ATC 和司机室信号 3 三相空气开关保护 对于三相负载控制电路应至少有一个空开对其进行保护 1 空调的供风风扇 压缩机 冷凝器风扇 2 通风设备如外部冷却风扇 制动电阻风扇 3 空气压缩机电机 4 方便的电源插座 第二节第二节 辅助系统供电模式辅助系统供电模式 一 正常供电模式一 正常供电模式 226 一 辅助电源正常工作模式启动条件 1 当母线高压有电和司机控制器未锁上或者高压母线在司机控制器锁上后一直保 持有电状态 2 辅助设备特别是辅助逆变器和蓄电池充电器没有故障 在正常工作模式下所有的 AC 和 DC 负载都得到供电 这种模式在 3 车单元和 6 辆 编组列车中都可正常工作 二 三车单元的供电模式 1 为了 3 车单元维修方便 3 车单元中所有的 AC 负载可以由本单元的辅助逆变器 供电 2 在 C 车上装有一个交叉接触器 03K36 它把第一辅助用电系统同第二辅助用电 系统相联 3 通过半自动车钩的辅助触点 列车回路以及交叉接触器就形成了一个联锁电路 它可以确保把两个 AC380V 用电系统连接在一起 只能在 3 车单元中实现 4 两个 3 车单元要联挂在一起组成一组可正常运转的车 6 辆编组单元 时 这种 交叉连接自动断开 二 降级供电模式二 降级供电模式 一 降级的辅助供电模式只可以在 6 车单元中使用 此模式在以下条件满足时 启动 1 当母线高压有电和司机控制器未锁上或者高压母线在司机控制器锁上后一直保 持有电状态 2 辅助设备故障 二 蓄电池充电机故障 1 如果一个蓄电池充电机故障 将由另外一个蓄电池充电机给全部 6 车供电而无 时间限制 充电机故障所在车的蓄电池不会放电 连接 DC110V 列车线的二极管起阻隔 227 作用 2 列车可不受限制地继续运行 三 一个辅助逆变器故障 如果一个辅助逆变器故障 另一个辅助逆变器给以下设备供电 1 牵引设备的外部冷却风扇 2 每车一个空调单元 3 空压机 4 连接 AC380V 列车导线的接触器自动地连接 三 紧急供电模式三 紧急供电模式 一 辅助电源的紧急工作模式在满足以下条件时启动 1 高压母线没电 2 司机控制器未锁上 这个模式可在 3 车单元和 6 辆编组列车中使用 二 在没有高压输入整列车的条件下 蓄电池必须给下列负载供电 45 分钟 1 全部的紧急照明 2 全部的头灯和尾灯 3 全部的通信 广播 车载无线电台 4 总线网络的关键功能部分 5 50 的通风 蒸发器的风扇 6 45 分钟后开关门一次 在紧急供电模式下 列车不能继续运行 如果司机控制器锁上 那么辅助电源紧 急供电模式关断 蓄电池备用模式启动 这意味着列车控制和空调 包括通风 关断 228 第三节第三节 列车启动与关闭列车启动与关闭 一 列车正常启动一 列车正常启动 一 蓄电池启动 110V 列车正常启动也叫蓄电池启动 当司机室的列车启动旋钮开关 03S01 打到 ON 位时 蓄电池就向全车供电 蓄电池预备模式就启动 3 车单元蓄电池只能在以下条件 下才能启动 1 按在 C 车设备柜内的 解钩 按钮 03S02 同时合列车启动旋钮开关 03S01 2 车钩电器连接器已经解开 这是为了 1 防止如果 3 车单元之间意外分离时损坏风挡 2 当电器连接器被正确地断开时 能阻止 3 车单元重新联挂 有损坏电器连接 器的危险 3 当车被分开时 蓄电池不会被自动切断 二 蓄电池充电器和辅助逆变器的启动 3 相 AC380V 供电 1 当列车已升弓并有 1500V 电压 蓄电池充电机自检完成后 检测到有 1500V 电 压就自动启动工作 2 列车已升弓并有 1500V 电压 VTCU 与辅助逆变器的控制单元的通信正常和辅助 逆变器无故障信息时 VTCU 向辅助逆变器发出工作指令 辅助逆变器自动启动 提供 3 相电压 二 有电无气的启动二 有电无气的启动 一 概述 若蓄电池的电压正常 没有足够的压缩空气 升起受电弓所用的压缩空气可由脚 229 踏泵产生 不必手动操作受电弓的电磁阀 二 有电无气的操作次序 1 激活列车 2 激活司机台 3 按压升弓按钮 4 使用脚踏泵打风 升起受电弓 注意 在列车主风缸压力未达到 3 5bar 以上时 必须坚持脚踏泵打风 保持 3 5bar 以上风压 以保证受电弓不会因风压不足而下降 三 有气无电的启动三 有气无电的启动 一 概述 如果蓄电池的电压低于规定值 83V DC DC 变换器就从其系统内的蓄电池向 DC DC 变换器电子控制电路供电 这个蓄电池只在 DC DC 变换器紧急启动充电开始后的几秒 钟内使用 在变换器正常工作后 其内部的蓄电池就被自动地充电 二 有气无电的操作次序 1 按蓄电池充电机紧急启动按钮 03S51 2 手动提起受电弓的电磁阀 升起受电弓 3 蓄电池充电机工作正常后 合 03S01 激活列车 四 无电无气的启动四 无电无气的启动 一 概述 如果蓄电池电压不足 受电弓的气动阀门必须手动保持住直到蓄电池的电压足够 驱动受电弓的电子控制部分 如果风缸没有压缩空气的话 就必须用脚踏泵来产生压 缩空气以便升起受电弓 如果受电弓的阀门在电气控制建立前是释放状态的话 用以 升起受电弓的压缩空气还会被排放掉 受电弓也会落下来 230 无电无气紧急启动需要 2 个人配合工作来升起受电弓 一个人操作受电弓的阀门 和脚踏泵 另一个人准备好启动操作 二 无电无气紧急启动的操作次序 1 按蓄电池充电机紧急启动按钮 03S51 2 使用脚踏泵打风 并且手动提起受电弓的电磁阀 升起受电弓 3 蓄电池充电机工作正常后 合 03S01 激活列车 4 激活司机台 5 按压升弓按钮 注意 在列车主风缸压力未达到 3 5bar 以上时 必须坚持脚踏泵打风 保持 3 5bar 以上风压 以保证受电弓不会因风压不足而下降 五 列车关闭五 列车关闭 一 蓄电池关闭 在断开高速断路器 降下受电弓后 当把旋钮开关 列车启动 03S01 打到 关断 位时 蓄电池关断 二 蓄电池充电器和辅助逆变器的关断 3 相 AC380V 供电 1 在列车激活状态下 如果输入电压中断或过低 蓄电池充电器和辅助逆变器立 即停止工作 当输入电压在数秒内恢复到有效值时 它们都自动地回到工作状态 2 如果蓄电池关断 那么蓄电池充电器和辅助逆变器关断 那么启动关断模式 第四节第四节 蓄电池蓄电池 一 蓄电池简介一 蓄电池简介 深圳地铁一期车辆蓄电池采用德国的 HOPPECKE 好派克 牌镍镉蓄电池 第一批电 231 池由 HOPPECKE Battery Systems GmbH 在德国制造 此后的产品将在中国上海的 HOPPECKE 公司制造 110 VDC 蓄电池组在每个三车单元的拖车 A 车 上安装 放在车下底架的蓄电池 箱中 蓄电池箱安装在能拉进拉出的滑道上 这样在车上就可以进行蓄电池的维护和 修理 蓄电池设计的使用寿命为在平均温度 22 C 的条件下超过 15 年 温度过高会影 响使用寿命 当有效容量降至低于额定容量的 70 时 就到了它的使用寿命 二 蓄电池的基本功能二 蓄电池的基本功能 列车蓄电池主要作用是保证在没有外部电压供电的情况下能够激活列车 并为直 流负载设备提供稳定的 110V 直流电压 一 放电 在蓄电池充电器机不工作时 蓄电池投入工作 为下列设备或维护工作提供 110V 直流电源 1 列车上的紧急照明 2 整个通讯系统 有线广播和 列车无线电 3 列车两端的头尾灯 4 紧急通风 5 车厂内的维护工作 二 充电 在蓄电池充电器机工作期间 输出直流电压 122 4V 浮充电 20 C 参见图 10 2 对蓄电池进行升压充电和浮充电 电流限制 第一步 140 A 最多 10 分钟 第二步 42 A 连续 232 温温度度补补偿偿充充电电 3 3m mV V C C 每每单单体体 环环境境温温度度 2 20 0 C C 好好派派克克镍镍铬铬电电池池 型型号号 F FN NC C M M 根根据据 8 80 0 节节电电池池的的 2 2 级级 C CV V 充充电电特特性性 126 00 126 00 126 00 126 00 126 00 118 40 120 80 123 20 125 60 126 00 126 00 126 00 126 00 115 20 117 60 120 00 122 40 124 80 112 80 100 105 110 115 120 125 130 135 140 30 20 10 0 10 20 30 40 50 60 70 电电解解液液温温度度 C 充充电电电电压压 V 升压充电 浮充电 升压 浮充电转换设置点 充电电流 I20 WHEN CHARGE CURRENT I 推荐充电电流 1 5 x I5 5 C 18 35 C 图 10 2 电池充电特性 三 蓄电池的技术参数三 蓄电池的技术参数 一 蓄电池数据 1 系统电压 110 VDC 2 蓄电池组电压 96 V 3 蓄电池单体数量 80 4 额定电压 单体 1 2 V 5 电池型号 FNC 232 MR 6 额定容量 140 AH 根据 IEC 623 7 板的数量 7正极纤维结构设计 8负极纤维结构设计 8 蓄电池单体尺寸 L 92 mm W 122 mm H 309 mm 9 蓄电池单体重量 5 5kg 10 终端 电极 带有不锈钢螺钉和垫圈的M8 内螺纹螺栓 11 连接力矩 16Nm 233 12 电池盒的材质 聚丙烯 13 极性鉴别 红色为正级 蓝色为负级 14 通风活塞 上部开口型 15 补充水周期 3个月 二 蓄电池的装配 1 托盘的数量 16 2 托盘的材质 不锈钢 3 电池的数量 托盘 5 4 每托盘的重量 约 32 kg 5 蓄电池组的总重量 530 kg 6 蓄电池与负荷的连接 电缆连接 三 充放电数据 为进行容量测试 将电池与充放电逆变器连接 然后按如下步骤操作 1 用28 A 的电流放电直至蓄电池电压为1 00 V 单体 2 中断至少12 小时 冷却阶段 3 用28 A 直流电给蓄电池充电7 5 小时 4 中断至少2 小时 5 蓄电池用28 A 电流放电 至1 00 V 单体 6 分别读取并记录容量试验第5 步后 3 5 小时 4 小时 4 5 小时甚至5 小 时之后的各个蓄电池盒的电压 在步骤 5 一个新的蓄电池在 20 C 时放电 5 小时 300 分钟 可使电压降至 1 00Volt 单体 参见图 10 3 234 图10 3 5小时电容量测试 FNC 232 MR 假定在充电期间电池温度约 30 C 时 电容仅为额定容的 95 在快到使用寿命 时其容量的 70 应足以维持规定的载 1 小时 如果测量开路电压期间 任何有故障的蓄电池盒已被发现 将这些蓄电池盒的读 数与容量试验过程中的读数相比较 当两者单个蓄电池盒的读数超过了给定的值 那 么这个蓄电池盒应从电池中取出并更换 如果大多数蓄电池盒均超出了给定的值 则 在蓄电池中断至少 12 小时后重做电容试验 如果重试期间容量仍旧升高 再次重复直 至容量停止上升为止 如果所有的试验均不理想 那么应更换整个蓄电池 如果试验符合要求 用 28A 的电流给电池充电 7 5 小时 充完电后电池可放在列车上 参见图 10 4 用 28A 充 电 7 5 小时 235 图 10 4 充电试验 FNC 232 MR 四 蓄电池的结构布局及工作原理四 蓄电池的结构布局及工作原理 一 蓄电池单体的结构 镍镉蓄电池单体正极以多孔烧结氧化镍为电极基片 用化学方法沉淀氢氧化镍做 电极活性物质 负极以金属镉为基片 用化学方法沉淀氢氧化镉为电极 它们分别包 在穿孔钢带中经加工而成为正极组和负极板组 以绝缘物隔离正 负极板 牢固地装 在塑料外壳内组成蓄电池单体 镍镉蓄电池的电解液为 KOH 碱性水溶液 电压值为 1 2 V 体积能量密度约为 130 200 Wh L 质量能量密度则是在 40 50 Wh kg 间 FNC 232 MR 型蓄电池电解 液中也包含一定百分比的氢氧化锂 23 1 g l LiOH 55 浓度 20 C 时电解液 浓度为 1 19 kg 升 蓄电池盖上留有注液口 平时装有顶端带出气孔的塑料气塞 需注入电解液时可 随时打开 它既能排除电池内产生的气体 又可防止杂物及灰尘掉入蓄电池内 每组蓄电池有二个蓄电池有插温度传感器的小孔 其中一个插有温度传感器 另 一个备用 236 二 蓄电池工作原理 蓄电池充电时 正极发生氧化反应 负极发生还原反应 放电时 负极发生氧化 反应 正极发生还原反应 充放电过程中电池的主要的电化学反应如下 OH2NiOOH2CdOHCdOHNi2 222 充 放 三 蓄电池组的结构布局 蓄电池组由 80 个镍镉蓄电池单体组成 蓄电池单体型号为 FNC 232 MR 每个蓄电 池单体 5 小时的放电率为 1 2V 容量 140AH 80 个蓄电池单体在 16 个不锈钢托盘中串连 同一托盘中的各蓄电池单体用镀镍铜 板相连 托盘与托盘间的连接采用无卤素铜电缆连接器 第五节第五节 蓄电池充电器蓄电池充电器 一 蓄电池充电器一 蓄电池充电器简介简介 蓄电池充电器 GVG1500 110 25 由 SMA Regelsysteme GmbH 缩写为 SMA 有限 公司与中国常州剑湖的合资公司艾思玛 中国 SMA 电子有限公司提供 由常州 SMA 电子 有限公司生产 充电器为模块化设计 因此可以在不拆箱体的条件下更换零件或整机 在正常运 营时充电器通过受电弓从接触网获得电源 充电器连接到列车 1500V 列车母线上 当 列车在车辆段时可使用车间电源插座把 DC1500V 电源供给充电器和辅助逆变器 二 蓄电池充电器的功能二 蓄电池充电器的功能 一 蓄电池充电及给 DC110V 负载供电 蓄电池充电器给全部的 110V 负载供电 其中包括蓄电池 充电器给蓄电池以限压 恒流的浮充电对蓄电池持续充电 237 6 辆编组列车的 2 个 A 车各设有一个蓄电池充电器 并联对 6 辆车供电 如果一个 蓄电池充电器故障 将由另外一个给全部 6 辆车供电 连接 DC110V 列车线的接触器自 动把它们连接在一起 此时充电器故障端的蓄电池不再使用 列车可不受控制地继续 运行 蓄电池充电器内部有一个紧急蓄电池用于紧急启动 通过按下充电机紧急启动按 钮可激发此功能 蓄电池充电器给所有的 DC110V 负载供电 包括 1 列车照明 车外信号灯 客室照明 2 门控制和驱动 3 列车通信 车载无线电台 广播 4 列车控制 牵引控制单元 制动控制单元 VTCU 5 雨刷 二 蓄电池充电控制 蓄电池充电器控制蓄电池电压 用于蓄电池电压控制的设定值是蓄电池温度和蓄 电池充电电流的函数 蓄电池充电电流受到蓄电池电压和可配置最大电流的双重控制 蓄电池最大电流被设置为 42A 1 5 I5 该设置只能在得到生产厂家的允许下才能被 更改 为了避免设备受到极端外部高温的损坏 输出电流被限制 如果散热温度达到临 界值 则输出电流最大将被削减掉 25 而蓄电池仍将处于充电状态 蓄电池电压的设定值被设定为蓄电池温度的函数 参见图 10 5 温温度度补补偿偿 125 6 125 6 123 2 118 4 104 8 102 4 100 80 90 100 110 120 130 01020304050607080 电电解解液液温温度度 C 充充电电电电压压 V 图 10 5 温度补偿 在蓄电池充电电流达到 7A I20 以下的某个值时 蓄电池充电特性曲线将由一个 转向另一个 蓄电池电压也相应减小 参见图 10 6 238 126 00 126 00 126 00 126 00 126 00 118 40 120 80 123 20 125 60 126 00 126 00 126 00 126 00 115 20 117 60 120 00 122 40 124 80 112 80 100 105 110 115 120 125 130 135 140 30 20 10 0 10 20 30 40 50 60 70 电电解解液液温温度度 C 充充电电电电压压 V 升压充电 浮充电 升压 浮充电转换设置点 充电电流 I20 WHEN CHARGE CURRENT I 推荐充电电流1 5 x I5 5 C 18 35 C 图 10 6 升压 浮充电控制 三 蓄电池及其充电器的保护 蓄电池充电器的控制系统监控功率元件功能 以防出现故障时设备或连接负载损 坏 一旦检测到故障 即封锁功率元件的控制信号 可能的故障有 1 DC 干线过压 2 蓄电池过压 3 功率元件和输出过流 4 散热器或蓄电池过热 5 控制系统电源故障 6 蓄电池充电过流 7 一些系统控制和故障检测信号电缆可监测电缆故障 DC DC 模块设计为具有部分冗余的保护措施 一方面 软件控制所有的关键状态的 输入和输出参数 另外 还对部分关键参数设有硬件保护 一旦超出硬件设定值 系 统将立即停止运行 系统具有下列保护 1 输入或输出的浪涌电压 2 输入或输出过流 239 3 IGBT 过压 4 IGBT 过流 5 过热保护 6 短路保护 7 断路保护 另外 系统还将对散热器温度传感器和蓄电池温度传感器进行监控 三 蓄电池充电器的技术三 蓄电池充电器的技术参数参数 一 输入电压 直流 1500V 1000V 至 2000V 二 输出电压 110V 至 126V 取决于蓄电池温度 三 开路和短路试验 四 输出电流 1 最大为 210A 永久 2 最大为 225A 15 分钟 五 蓄电池充电电流 最大为 42A 六 输出功率 25kW 七 测试电压 1 输入 输出 接地 5 5 kV AC 每分钟 2 输出 接地 1 2 kV DC 每分钟 八 工作频率 1 kHz 九 工作温度 25 C 到 40 C 外部温度 十 辅助电源 62 V 至 145 V 1 A 十一 重量 1 整个设备约为 540 kg 2 模块 GVG1500 02 约为 96 kg 3 模块 AMG 03 约为 69 kg 240 4 输出变压器约为 130 kg 5 输入扼流圈每个约为 34 kg 6 箱体约为 160 kg 十二 尺寸 宽 x 深 x 高 2090 mm x 790 mm x 480 mm 四 蓄电池充电器的结构布局及工作原理四 蓄电池充电器的结构布局及工作原理 一 蓄电池充电器的结构布局 蓄电池充电器 GVG1500 110 25 包括下列元件 参见图 10 7 1 充电机模块 GVG1500 02 也称 DC DC 模块 2 连接和蓄电池配电模块 AMG 03 也称开关模块 3 输入扼流圈 2 片 4 输出变压器 输入扼流圈和输出变压器放在通风区 IP21 内 其他元件放在封闭的区域 IP54 内 这些区域被隔离物分开 电缆从一个区域到另一个区域要经过防水通道 所有元件都能从模块的前面拔出 而模块 GVG1500 02 和 AMG 03 都用卡宾旋转接 头紧固 其作用就像锁一样防止任何非正常的拔出 X2 55 X2 54 X2 53 X2 51 X2 50 03 F0 3 X 1 X 2 X2 80 X2 81 X2 82 03F 04 03 Q0 3 03F 51 X4 06 X4 08 X4 07 X2 01 X2 02 X4 01 X4 02 X4 03 X4 04 X2 03 X2 04 X1 03 X1 04 X1 01 X1 02 SMA Regelsysteme GmbH Hannoversche Str 1 5 D 34266 Niestetal Tel 0561 9522 0 T y p GVG1 500 02 Serie n Nr Ser No 1 Bau jahr Year of Prod 2002 Nennsp annung Nom Volt 1500V DC Nenn strom Nom Current 17A Hilfsspa nnung Aux Volt 110V DC Pr fsp annung Test Volt 4 4kV DC Zeich n Nr Versi on P Attent ion capacitor time of discharge 5 minut es 1 3 输出变压器输出变压器 充电机模块充电机模块GVGGVG 1500 021500 02 内部连接高压 开关模块开关模块AMG 03AMG 03 内部连接110V DC 带熔断器的 110VDC闸刀开关 断路器控制信号插 电池负极熔断器电池负极接地电缆 提升绳 系统控制插入卡 输入扼流圈输入扼流圈 图 10 7 蓄电池充电器 GVG 1500 110 25 前视图 连接高压和 110VDC 的外部电缆从箱体后部的法兰板通过 这些电缆被连接在开关 模块 AMG 03 的柱头螺栓端子上 为了实现该连接 箱体后部的检查门必须打开 参见 图 10 8 241 图 10 8 GVG 1500 110 25 俯视图 内部电源和控制连接 熔断器和插入卡都可以从前面接触到 车载蓄电池负极接 地端子也同样与设备前部箱体接地电位相连 使内部紧急蓄电池与其它设备断开的插头 X290 它位于高压连接的柱头螺栓端子 X200 和 X201 的后面 在检查门的后面可以接触到 二 蓄电池充电器的工作原理 图 10 9 图 10 9 蓄电池充电器控制原理框图 蓄电池充电器直接与接触网相连接在高压供电线上 设备没有预充电装置 也没 有将充电器从接触网上断开的接触器 当受电弓与接触网相连时 通过输入熔断器啮 合 1500V 直流输入电压就连到了充电器上 参见附录 13 2 高压输入电路 01A05 为 控制信号插 座 翼缘板 110V DC 电缆 运输点 接地点 通风区 前门 运输点 接地点 检查门 翼缘板高压电缆 242 蓄电池充电器 01G01 为充电机模块 10141 为 DC1500V 正线 10142 为 DC1500V 负线 内部电源由蓄电池组供应 参见附录 13 3 充电器控制电路 01A05 为蓄电池充 电器 01G01 为充电机模块 03A03 为开关模块 列车激活后 蓄电池经过开关模块使 30271 带电 并经过 03F22 03V12 给 01A05 供电 紧急启动蓄电池有选择的起作用 参见附录 13 4 充电器紧急启动电路 03G51 为紧急启动蓄电池 在按下紧急启动 按钮 03S51 后 03K51 立即得电并保持 03G51 经过 03F51 03V51 13 14 03K51 使 30422 带电 并给 01A05 供电 15 分钟后 3K52 延时得电使 03K51 失电 24 23 03K51 03G51 停止给 01A05 供电 当蓄电池电压供给到充电器时 将内部电源接通 同时内部微处理器控制系统工 作并等待启动信号 在这种状态下 充电器得到启动信号即开始工作 输出电压将沿 斜坡上升 但在不到 2 秒的时间内就能达到额定输出电压 当输出电流在限定值内时 进入完全运行状态 只有在之前已完全启动微处理器 才能实现小于 2 秒的启动时间 否则系统的总启动时间将有所延长 但不会超过 20 秒 如果输入功率受到干扰 蓄电池充电器将立即停止工作 在输入电压重新回到规 定界限内时蓄电池充电器会在 2 秒钟时间内自动回到完全运行状态 启动信号是一个由微处理器系统检测的数字式信号 当蓄电池系统达到额定电压 时被触发 它被连接到蓄电池电压信号上 参见附录 13 3 充电器控制电路 01A05 为蓄电池充电器 01G01 为充电机模块 03A03 为开关模块 在正常情况下激活列车后 列车安全环路构成 2K10 得电 没有降弓信号 3K54 3K55 不得电 30272 将通过 03F22 03V12 03A02 使 30422 带电 并经过 使 03K53 得电 10 43 44 02K10 3 13 03K55 秒后 03K53 延时闭合 30422 通过使 30423 得电 01G01 检测到启动信号有 11 3 03K53 效 在充电器紧急启动情况下 3K51 得电 列车安全环路构成 2K10 得电 没有降弓 信号 3K54 3K55 不得电 紧急启动蓄电池将通过 03F51 03V51 13 14 03K51 使 30422 带电 并经过 使 03K53 得电 10 秒后 03K53 延 24 23 03K51 43 44 03K51 21 22 02K63 时闭合 30422 通过使 30423 得电 01G01 检测到启动信号有效 一旦启动 11 3 03K53 信号消失 比如在安全环路没有构成 降弓等情况下 充电机立即停止工作 243 故障信号是微处理器的输出信号 它可被看作是通常的开路接触器 在蓄电池电 压达到额定电压时工作而闭合 参见附录 13 3 充电器控制电路 故障继电器在充电机 模块 01G01 内部 充电机正常工作时故障继电器闭合 30424 得电 表示没有故障发 生 故障信号只能在充电器完全运行的状态下出现 受到一个短暂的干扰 如输入端 出现了过电压 充电器是不会产生故障信号的 充电器还带有 RS232 接口和 RS485 接口 两个接口均基于诊断软件对 MEE 进行控 制操作 充电器将监控蓄电池系统中的不同数据 例如 充电器输出电流 蓄电池电流 电压和温度 在软件中不同的控制方法也将与不同的蓄电池系统相匹配 蓄电池电压 可以在蓄电池充电器的输出端口直接测量 也允许在输入端通过蓄电池传感器电缆直 接测量蓄电池电压 这是一个可供选择的有效方法 输出电压 最大输出电流和最大蓄电池电流能够在软件中配置 三 蓄电池充电器 GVG 1500 110 25 的系统管理和控制 1 插入卡 GVG 1500 110 25的系统管理和控制被放置在满足下列功能的六个插入卡上 1 SV73 用于提供内部及外部信号和接触器控制的电源 并带有稳压器 24VDC与蓄电池电 压没有电气上的隔离 2 SV74 来自于蓄电池电压 以5V直流电方式供给用于计算技术 以 15V直流电 电隔离 方式供给用于测量元件 3 ST132 电子设备供电和数字式输入 输出端口的外部接口 用于输出电压的测量 4 RE144 计算机单元包括两个模块 系统控制模块 BFR 带有 244 系统管理和监控功能 维修 PC 接口 诊断接口 控制功率半导体的 DSP 模块 5 PGU 该模块是非插入式的 它用来调节光纤接口以实现高压控制信号与模块IGBT控制 电路辅助电源的电隔离 2 指示器 插入卡上指示器用于指示工作状态及故障信息 1 SV74 正常工作时 四个发光二极管都处于点亮状态 2 ST132 在发出 充电器工作 的信号时发光二极管处于点亮状态 3 PGU 名称名称颜色颜色如果二极管亮则有下列状态如果二极管亮则有下列状态 H1 绿24V 电供给 PGU H2 绿PGU 工作产生 5V 电压 H3 红检测出硬件故障 发光二极管闪烁 4 RE144 显示显示状态状态描述描述 8888 加载并测试系统参数 显示测试情况 D nnn DSP 软件版译本 B nnn 初始状态 系统管理软件版本 1 等待状态系统处于等代状态 在输入电压处于 1000V 至 2000V 之间且发 出 充电器工作 信号时 设备启动 注意 如果输入电压 1000V 则无故障发生 系统保持在等待 状态下 3 启动常规变流器限制蓄电池电流启动变流器 如果在启动过程中 蓄电池电流 限制被激活 则设备将保持在此状态几分钟 4 启动常规逐步升 压变流器 限制蓄电池电流启动逐步升压变流器 如果在启动过程中 蓄 电池电流限制被激活 则设备将保持在此状态几分钟 5 系统数据存储如果信号 列车启动 和 充电器启动 被关断 则系统参数 将在计算机硬件关断前被存储起来 9999 持续运行系统处于持续运行状态下 无故障信号产生 如果有一个数字显示代替了 则产生了故障 特别是在蓄电池充电