高可靠性的双能源机车控制电源系统优化设计

1、    高可靠性的双能源机车控制电源系统优化设计    摘 要文章以提高双能源机车控制电源可靠性为例，分析改进后的电源系统性价比、可靠性大大提高，并具有极大地可推广性应用于其他110v系统。【关键词】机车 控制电源 可靠性 性价比1 前言随着城市轨道交通发展，内燃机车对空气污染、环境有害、噪声高、振动大，随着绿色环保意识不断提升，研究新能源机车有着重要的现实意义。2 双能源机车电气系统构成双能源机车以车载蓄电池和接触网供电；在接触网有电时，机车依靠外部电能驱动，同时给车载蓄电池充电；在接触网无电或运行在非电化区段时，依靠车载蓄电池电能驱动机车。特别是双能

2、源机车应用在救援、维护作为调度车，其可靠性设计必须予以特别重视。双能源机车电气系统主要由牵引系统、辅助系统、主控制器系统、网络系统及牵引蓄电池管理系统部分组成。该系统可获取电网或蓄电池两种电源，经变换后给牵引电机及车上辅助设备供电。主控制系统是整个电气控制系统的大脑和中心，在接收来自司控台的命令后，主控制器通过mvb通讯及i/o等方式对主变流柜、辅助变流柜、蓄电池及高速断路器等进行控制，实现对整车智能控制，并将各设备实时状态反馈到司控台的显示屏上。因此，保证主控制器的可靠工作就是提高双能源机车可靠性的关键，具体就是保证主控制器的电源供应稳定性。下面，我们详细分析机车控制电源系统。目前轨道交通线

3、上机车、车辆采用控制电压都是110vdc，包括绿色环保的电力-蓄电池双能源机车，并配置相应电压，容量至少为100 ah以上，庞大、昂贵的ni-cd蓄电池组，价格超过10万（rmb），而且还有相对应功率的110v充电机（由高压主电源变换、隔离成充电电源对110v蓄电池充电，组件12），110v通过dc/dc变换成24v（组件13），供应给机车控制系统。但是，如果110v控制蓄电池故障或者组件13故障，24v电压就无法产生，也就没有24v的mcu（micro-computer unit）控制电压，就算电网此时有电，因为系统死机，机车也无法充电或者由架线网供电行走，产生机破故障，只能等待救援。如图1

4、。故障分析：（1）组件13故障，没有24v电压，mcu不工作，机车不能行走。（2）组件12故障，没有110v充电电压，但是110v蓄电池有电，24v有电，系统工作，机车正常工作。为了克服现有车辆控制系统不足，我们提出了一种不用110v而采用24v蓄电池机车车辆电气系统。如图2。组件12改成dc/dc，取消110v蓄电池，组件13为双向dc/dc，增加24v蓄电池。故障分析：（1）同样发生组件13故障，没有24v充电电压，但是蓄电池24v有电并供给mcu，系统正常工作，机车正常行走。（2）同样发生组件12故障，没有110v电压输出，mcu检测到没有110v电压，自动将组件13由降压型转变为升压型

5、，即由输入110v输出24v变成输入24v输出110v，则保证110v电压正常。机车正常行走。而且110v蓄电池由4节24v蓄电池串联而成，其总可靠性远远小于一节蓄电池的可靠性。所以，从上几个方面分析可知，控制蓄电池改成24v比110v系统可靠性大大增加。而且，成本也大大降低：110v蓄电池系统大概价格为：大功率110v充电器：8万110v镍镉蓄电池：10万110/24 dc/dc：3万共计：21万24v蓄电池系统大概价格为：dc/dc110v ： 3万24v镍镉蓄电池： 2万110v/24v dc/dc： 4万共计：9万3 结语由此可见，采用24v蓄电池系统比110v蓄电池系统节约成本高达57%。而且体积减小很多。该控制蓄电池电源的改进不仅提高控制电源的可靠性，而且大幅度降低了成本，并减小安装体积。该改进不但适用双能源电力机车，而且适用其他采用110v的各种机车控制蓄电池电源。参考文献1黄济荣.电力牵引交流传动与控制m.北京：机械工业出版社，1998.2樊运新，叶彪.国产dwa型地铁工程维护车j.电力机车技术，2000（04）.3秦鸣峰.蓄电池的使用与维护m.北京：化学工业出版社，2009.作者简介张立江，1983年毕业于