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750V轻轨辅助供电系统维护方案

发布日期:2021-02-25   来源:《变频器世界.20-12期   作者:张伟,孙成林, 郝雪峰,杨晓   浏览次数:1197
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【摘   要】:论文主要介绍750V轻轨的辅助供电系统,列举相关技术参数,描述此辅助供电系统的主要特点,统计出辅助供电系统中充电机、变换器、逆变器的故障代码及故障类型,针对每种故障,给出解决办法及措施,方便轻轨辅助供电系统的维护、维修。

 

关键词:750V轻轨;辅助供电系统;故障;维护

Abstract: The article introduces the auxiliary power supply system of 750V light rail. List the technical parameters of the 750V light rail auxiliary power supply system. Describe the main features of this auxiliary power supply system. Statistics the fault codes and fault types of chargers, converters and inverters of the auxiliary power supply system. And recommendations are given for each type of failure. It is convenient for the maintenance and repair of the light rail auxiliary power supply system.

Key words:750V light rail; Auxiliary power system; Fault; Maintenance

 

 

1  引言

750V轻轨辅助电源主要由35kVA辅助静止逆变器、8kW充电机、蓄电池组及控制系统组成。该电源将列车母线DC 750V进行转换输出三相交流AC 380V和直流DC 24V其中逆变器主要为客车空调和其它设备提供交流电源,并可以从中抽取任何相为单相负载供电;充电机负责提供列车系统控制电源并给蓄电池充电

本文主要对此类轻轨辅助电源的主要特点,技术参数,以及工作原理进行介绍分析,并给出辅助电源系统维护的说明。

 

2  辅助电源系统功能及工作原理

2.1  逆变及充电模块

网电压DC 750V通过高压熔断器箱(A/B)后输入到辅助电源箱,逆变器和充电机输入侧采用同一主回路,经过线路电抗器、充放电回路、主接触器后分成两路分别输入到中间变换回路和充电回路的支撑电容。中间变换模块对电网电压先进行高频变换隔离,输出利用全桥整流和LC滤波后得到稳定的DC 640V,然后进入高频逆变模块,输出经LC滤波后得到AC 380V电压及单相AC 220V提供给车辆空调系统及其他列车交流负载。这样逆变器不仅能够输出谐波含量低的纯正弦波,而且逆变器实现了输出电压与电网电压的完全电气隔离,另外还减轻了电源的体积和重量。充电模块是对电网电压进行高频隔离变换,输出经全波整流后输出DC 24V给蓄电池充电,并给车辆控制系统、照明系统等直流负载供电。

2.2 蓄电池及控制模块

助电源箱内包含一个蓄电池组和控制部分。在正常情况下,充电机给蓄电池浮充电,而当列车中其中一个单元的充电机发生故障导致蓄电池输出电压低时,该单元蓄电池组退出工作,由列车上另一组蓄电池能够提供低压电源,保证车辆的低压供电

2.3  控制方法

助电源采用软硬件相结合的控制方法。充电机和逆变器中间回路控制采用先进的移相全桥+谐振控制器实现移相全桥软开关功能,通过谐振电路可实现开关管的零电压开通,减小电路损耗和电磁干扰,电池充电采用恒流限压方式,负载特性好,输出电压脉动小;逆变器采用先进的DSP技术和数字化控制技术,使得输出为纯正弦波形,大大降低了输出电压电流的谐波含量

2.4  扩展供电

750V轻轨辅助电源主电路如附图所示,列车中每一单元逆变器都正常工作时,每单元的逆变器都送出本车正常信号(441),同时也接收到同半列逆变器的他车正常信号(443)。此时列车本单元的交流负载都由本车逆变器提供交流电源,逆变器输出接触器KM4吸合,扩展接触器KM5断开。列车运行过程中,如其中有某一单元逆变器发生故障,则主控制器立即停止该模块工作,输出接触器 KM4断开、正常信号(441)以及(445)断开由于此时同半列的他车逆变器工作正常(443)仍存在,则扩展接触器 KM5吸合,当车辆控制系统接收到信号(445)断开后,空调系统实现自动减载,因此本车交流负载由同半列的另一台逆变电源来提供,从而实现了半列自动扩展功能。当列车中出现同时三个单元逆变器发生故障,只有一个单元逆变器工作正常时,列车通过手动扩展方式来实现交流电源的全列扩展,重新分配列车单元的交流负载,保证车辆的正常运行

2.5  通讯方式

电源采用CANopen通讯方式,可以将辅助电源的各种实时参数和状态通过列车网络与监控系统进行交互,具有较高的通信速度和较强的抗干扰能力。主要通讯内容包含辅助电源的输入电压、电流;逆变输出电压、输出电流;充电机输出电压、充电电流、输出总电流、蓄电池放电电流等

 

3  主要技术参数

各模块技术参数如下。

1)输入电压参数如表1所示。

 

 

 

 

2)中间回路参数如表2所示。

 

 

 

3)高频逆变器输出参数如表3所示。

 

 

 

4)高频充电器输出参数如表4所示。

 

 

5)控制电源参数如表5所示。

 

 

 

6)通讯接口

采用CAN通信协议。


 

附图  750V轻轨辅助电源主电路                                                     


7)通讯接口

入过压、欠压、IGBT过流、过载、散热器过热等

 

8)外形尺寸

2000×1300×430(长×宽×高)。

9)重量

<580kg

10)防护等级如表6所示。

 

 

 

4  主要特点

1)本电源结构紧凑,布局合理,集成度高,将逆变器、充电机、扩展供电和蓄电池组及其控制整合于一个箱体之中。采用磁性元件与电路其他部分分离的结构格局以降低电路之间的电磁干扰,增加了输入与输出EMI滤波器,大大提升了电源的抗干扰能力。

2)采用高频变换技术和先进的电路拓扑结构,大大减小了电源的体积与重量的同时有效降低了三相不平衡性。

3)充电机输出电压低,电流大。采用汇流条贯通整个电路,操作简易很大程度上改善了散热性能。采用先进的移相全桥零电压控制技术,具有恒流限压输出脉动小负载特性好等优点。

4)控制系统采用先进的DSP实现最新的数字控制技术对外部命令识别,系统状态监视故障部件诊断,实现实时全面的管理和控制,通过CANopen与列车网络连接,速度快、抗干扰能力强、可方便地进行网络集中控制和信息查询,数据交互

 

5  系统维护

源内设自动监视装置具有自诊断和故障记录功能监控芯片实时检测各模块电路的工作状态和输入输出重要参数实时故障代码利用数码管进行显示并将重要数据记录在存储器中在检修时故障信息可以通过接入维修用串联接口的便携式电脑获得便于快速故障定位和排除

1)主要保护功能如表9所示。

 

 

 

2)正常工作状态

源在额定输入下,逆变器输出AC 380V,充电机输出DC 28V,通讯正常。插箱面板指示,印制板A1数码管显示00,通讯正常时印制板A5数码管显示05。

3)故障代码表及维护方案如表10-12所示。

10  充电机的故障代码表及维护方案

    

 

 
   
                                                                                                         
 

 

 

4)注意事项

维护辅助电源时,必须在断开所有主电和控制电后,等待5分钟,使得电源内部残余电压放电至零,然后打开箱体进行操作

 

6  结论

750V辅助供电系统是现在CHR系列机车最新使用的辅助供电系统之一,其主要特点包括布局合理、集成度高、电源体积小、三相平衡度高、操作简易、交互效果好等,目前在机车领域应用较广。

本研究对750V辅助供电系统进行详细陈述同时,介绍系统故障中各种代码和相关检修步骤,对于设计人员和操作人员具有较好的参考价值。不足之处在于对于系统可靠性分析等较少涉及,后续研究中将利用虚拟仿真和数据建模方法进行可靠性分析,为相关技术的扩大应用进行深度探索。

 

参考文献:

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[10]李博, 李国平. 动车组辅助供电系统的优化设计探讨[C]// 中国铁道学会车辆委员会动车与客车学术交流会. 2012.

 

作者简介:

姓名:张伟

单位:长春客车轨道股份有限公司

部门:国家轨道客车工程研究中心-工程技术部

学位:硕士

简历:1988年生 汉族

 

 
 
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