《列车辅助供电系统》PPT课件

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。主变压器也提供输出及输入电压间的电流隔离。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,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。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,(a)输出滤波电路输出滤波电路可减小1500VDC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。(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）。(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。(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3040（2）输入电压额定电压DC1550V电压波动范围DC1000VDC1800V再生时最大输入电压值DC1800V(短时间)（3）控制电压额定电压DC110V电压波动范围DC77VDC121V（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，DC110V18KW；DC24V2KW（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AC380V5频率精度50Hz1Hz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DC150V/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110V3，24V3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DC150V/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）轻故障轻故障发生的同时，IBGT功率单元停止工作，SIV停止输出；轻故障发生0.5s后，三相输出接触器断开；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；轻故障发生0.5s后，三相输出接触器断开；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；放电接触器触头断开1s后，IVK闭合，主电路开始充电；IGBT功率单元自动恢复工作，变压器的输出端电压开始上升；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；当网压过低并持续1s，此时IVK断开；5s后，辅助主电路开始放电，然后开始自动恢复起动。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,Tc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,电池充电器电路由带限流的6相闸流体整流器组成。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,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。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。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