DC600V地面电源

1、DC600V地面电源 一、 设计原则 可靠、实用、经济、人机界面直观；辅助功能-检测、记录系统与电源系统完全独立，互不干扰。1.1半控整流桥是成熟、经济的整流模式整流模式有以下几种： 旋转电动机-发电机组。应用在电力电子器件诞生前，噪音大、效率低； 水银整流器。也应用在电力电子器件诞生前，有毒、维护困难，结合变压器原边或次边调压； 不可控整流桥。应用在电力电子器件发展后，现在化工、冶炼行业等大电流、低电压，允许大波动场合仍较多应用。成本低、可靠。 半控整流桥。应用在电力电子器件发展中，开发出晶闸管（可控硅）后，具有控制特性好，反应快、精度高，成本适中。 全控整流桥。相对半控整流桥控制复杂，成本

2、高。 脉冲整流器。随着电力电子器件进一步发展，开发出比可控更进一步的可关断器件，如GTO、IGBT、IPM、IGCT，性能更先进，但成本高、控制复杂。贵局联合其他单位研制成功的“中原之星”的主传动中，就应用了IGBT的脉冲整流器，但车电回路中仍是采用半控整流桥。另外，如果引入开关电源概念，形式就更多。综合分析各种整流模式，本方案采用成熟、经济的三相半控桥整流。1.2常规的继电控制很直观现在计算机很发达，应用广泛。“中原之星”及其他机车中都大量应用计算机技术，上了计算机网络、计算机逻辑控制，还有彩色显示屏。我们在地面变频供水装置中应用了工业可编程控制器，自己开发了JR-2000型智能控制器，具有

3、通讯、电话线联网功能；完全有条件在本电源装置中上计算机逻辑控制系统或工业可编程控制器及显示器、触摸屏或彩色显示屏。考虑装置控制逻辑很简单，继电器、指示灯不多，没有什么时序要求，且继电器、指示灯直观，判断、检修方便，所以未采用计算机控制。1.3 本方案的基本内容经过运用考核证明稳定可靠，郑州、武昌、杭州、合肥、天津车辆段等地面电源已运行多年，未发生故障，2007年初在三亚车站的投入运用地面电源一直正常。本装置本质是提供直流600伏的电源，其负载是DC/AC逆变器及DC/DC充电机,并且它们工作时将使干线电压中谐波非常丰富，没有必要化高成本换取过高电源品质，因此，根据机车车辆实际情况取性价比适中的

4、三相半控桥整流、继电控制方式。1.4为提高整流装置的可靠性, 采用铜质整流桥散热器,以杜绝散热器与铜母排电联接处铜铝接触电腐蚀现象。滤波支撑电容采用机车上所用的金属化膜电容，性能稳定可靠，寿命长（是电解电容的5-10倍）。1.5有绝缘检测、运行参数记录和数据存储功能。设计思路是实现功能的装置与电源系统完全独立，避免装置干扰、影响DC600伏电源的正常输出；也可方便实施改进与增加功能。二、 基本原理2.1 主电路电气原理图（见下页）为一路400KW主电路图，整个电源2×400KW有二路。由变电所配电系统引入三相380V交流电源，送入低压室内的控制柜，经保护、控制后送入整流主变压器变压，

5、再送入整流柜内三相半控整流桥相控整流后输出直流600V，再经过平波电抗器滤波，通过电缆送至股道傍插座，再通过KC20D电力连接器把DC600V电源送入客车车辆。. 电流传感器UA11检测负载电流反馈信号给电子控制装置，进行直流侧过载保护。在直流侧配电箱中装有电压传感器UV11，检测整流输出电压，反馈电压信号给电子控制装置，用于控制、补偿负载引起的线路压降及保护，保证送入车辆电压为600V。支撑电容C1主要作用是建立空载试验电压，同时起滤波作用，而与电容相并联电阻R1/R2是放电电阻，释放电容上电压，起安全保护作用。在配电箱中装有电压表PV11，电流表（带分流器）PA11显示输出电压及负载电流。

6、为了吸收操作过电压保护整流元件，在整流柜中装有由RC组成的阻容吸收网络,同时为了降低元件损坏对变压器的冲击,次边串有快速熔断器。另外，在L-C-R柜中还装有有源接地保护装置FE1，检测直流侧正线或负线及相关电器的漏电流，保护动作时，跳开主电源，并有信号灯显示信号。整流装置采用强迫通风冷却，风机电源为交流三相380V。2.2控制电路2.2.1.通过配电箱中按钮，可控制两路电源同时投入，也可控制单独一路投入。有直流侧过载、接地和交流侧过载保护电路，相应继电器动作，封锁电子控制，并断开电源接触器。2.2.2 信号显示电路风机接触器、电源接触器合上后，有交流380V电源，有相应电源指示。过流、接地、快

7、熔烧损保护动作后，也有相应故障显示。2.2.3. 电子控制装置电子控制装置采用SS3、SS4、SS6、SS7等机车电传动中较成熟的交直变流控制技术对整流桥实现恒压、限流控制，根据电压、电流的反馈信号与控制给定值比较后，通过控制晶闸管触发 ,实现输出恒定为DC600V。电子控制装置对外输出信号有：触发脉发、过流保护。需要外部送入信号有：同步信号，电流、电压信号，解锁信号以及控制电源。2.3绝缘检测及运行数据记录装置 绝缘检测方案是利用高压产生模块产生1000V直流电压，分别施加于正、负线之间及正、负线对地之间，同时利用传感器模块测量漏电流，计算出绝缘阻值。下图是个初步方案框图。测量时先断开接地保

8、护，再分别施加电压测量绝缘阻值。存在问题是，由于大电流直流干线自动断开的接触器体积大、成本高，所以从上图可见测量时把地面电源的三相半控桥、电容、输电干线一起检测了。三、主要参数、功能1.1 额定功率： 2×400Kw（直流）1.2额定输入电压： 3相AC380V±10% 1.3额定输出电压：DC600V1.4直流稳压精度： ±5%1.5直流额定输出电流： 667A最大直流电流： 750A1.6直流电压纹波（峰-谷值）小于额定电压的5%。瞬时尖峰值小于1200V，持续时间小于20s。1.7具有主干线自动绝缘检测、报警、运行参数检测记录、查询、打印功能，系统有自检功能

9、。1.8 具有过流、过压、短路、接地保护功能。1.9具有远程现场输入的密码进行鉴别确认并将远程输入的人员代码、车次代码进行存储记录功能。2.1电路中装有电压表，电流表（带分流器）显示输出电压及负载电流。2.2具有整流元件过电压吸收保护功能。2.3整流装置采用强迫通风冷却，风机电源为交流三相380V。2.4电子控制装置采用交一直变流控制技术输出恒定为DC600V。2.5变压器采用非标设计，三相干式风冷 380V/500V 整流变压器。2.6具有线路压降补偿、双重控制（配电箱、电源室都可控制）等功能。2.7 整流装置 采用铜质整流桥散热器;滤波支撑电容采用机车上所用的金属化膜电容。四、系统组成整个

10、电源由控制柜1台、整流变压器2台、整流柜1台、L-C-R柜2台、股道傍设备（插座箱4台、配电箱2台、储线柜2台）、连接电缆等组成。整流变压器作用是提供交流电源，按整流要求非标设计，采用干式变结构，以方便维护。控制柜、整流柜、L-C-R柜作用是把交流电源整流成直流600V电源，并根据网压及负载变化实时快速调节，保持电压输出稳定，并实行各种保护功能。插座箱作用是利用KD20D插座，通过KD20D插头对，把DC600V电源送入车辆上。配电箱作用是实现远程控制，操作人员在股道边操作实施电源的投切。储线柜用于储存KD20D插头对。五、部件结构整流柜、控制柜、L-C-R柜为非标设计，采用标准GGD骨架。配

11、电箱、插座箱、储线柜非标设计,根据人机友好界面及现场情况确定。整流变压器非标设计，干式结构。考虑把绝缘自动检测、数据纪录、存储、打印装置安装在L-C-R柜中。1. 控制柜控制柜为非标设计，采用标准GGD骨架，主电路中380V电气部件以及控制电器、控制装置、电源变压器都安装其内。2. 整流柜整流柜为非标设计采用标准GGD骨架，上方为冷却风机，向下为过渡风道和整流元件安装。下方交流进线、快速熔断器，直流输出母排、电流传感器UA11/UA21。整流柜中部两侧安装次边RC组成的阻容吸收网络及控制同步变压器。元件安装及其RC保护模块，晶闸管面板上脉冲输出集成块、半导体元件采用我所批量生产、广泛用于机车上

12、的部件，确保装置的可靠。3. L-C-R柜采用标准GGD骨架，上方为支撑电容、接地保护装置、放电电阻，下方是滤波电抗器。绝缘自动检测、数据纪录、存储、打印装置也安装在内。4. 配电箱采用不锈钢材料，上部为显示部份，中部为操作按钮、背面为接线排及电压传感器，下方分流器及出线母排。5. 插座箱采用不锈钢材料，KC20D插座安装在内，提供2路600V电源。6. 储线柜采用不锈钢材料，用于存放2根KC20D电连接器插头对。7. 变压器变压器为非标设计，三相10KV/500V，为降压整流变压器，干式。部件尺寸：名称 数量 外型尺寸变压器 2台 1200×1100×1700整流柜 1个

13、 1200×800×2200控制柜 1个 1200×800×2000L-C-R柜 2个 1000×800×2000配电箱 2个 800×600×1800插座箱 2个 800×600×1800储线柜 2个 1500×600×600连接电缆 VV221×150-800米、KVV2230×1-100米、VV1×120-100米、三芯屏蔽控制线200米、二芯屏蔽控制线200米地面电源系统现场安装效果图地面电源系统现场安装效果图2005年6月安装于合肥车辆

14、段四、DC600V地面电源主要销售业绩近几年生产DC600V地面电源的主要营销业绩订货单位订货时间订货规格订货数量输入电压广铁粤海公司三亚车站2007年2*400KW1套AC380V武昌车辆段1997年2*400KW1套AC380V天津车辆段1999年2*400KW4套AC380V兰州车辆段2001年2*340KW1套AC380V兰州车辆段2002年180KW，50KW3套AC380V北京动车库2002年2*588KW2套AC10KV沈阳动车库2003年2*800KW1套AC10KV郑州车辆段2003年2*400KW1套AC380V汉口客技站2003年2*400KW1套AC380V三棵树车辆段2004年2*400KW1套AC380V长沙车辆段2004年50KW2套AC380V泰州站2005年2*400KW,50KW1套AC10KV杭州车辆段2005年2*400KW，50KW3套AC10KV，380V合肥车辆段2005年2*400KW，50KW3套AC10KV，380V南京车辆段2005年50KW2套AC10KV，380V郑州车辆段2005年50KW2套AC380V南通客技站2006年2*400KW2套AC10KV合武线2008年2*400KW1套阜阳站2007年2*400KW1套AC10KV广州车辆段2007年100KW2套广州车辆厂2007年100KW3套洛阳客技站2007年2