DC600V集中供电技术原理

1、1DC600V 集中供电技术原理2主讲教师： 刘志明 教授 北京交通大学机电学院 DC600V 集中供电技术原理集中供电技术原理3DC600V 集中供电技术原理集中供电技术原理 轨道车辆就像一间间可流动的房子，客车是人们旅轨道车辆就像一间间可流动的房子，客车是人们旅途中的临时居所，它们都安装在车辆的走行部上，沿着途中的临时居所，它们都安装在车辆的走行部上，沿着铁路线流转四方。铁路线流转四方。 轨道车辆在快速运行中，就像移动的房屋，但是它轨道车辆在快速运行中，就像移动的房屋，但是它不能像固定的房屋那样获得电能。不能像固定的房屋那样获得电能。最早的接触网供电最早的接触网供电发电车发电车DC600V

2、 DC600V 集中供电技术原理集中供电技术原理1、车轴发电机供电、车轴发电机供电特点：特点：1、采用交流感应子发电机、采用交流感应子发电机2、配置电压自动调节及保护装置、配置电压自动调节及保护装置轴驱式交轴驱式交流发电机流发电机三相交流电三相交流电整流整流器器蓄电蓄电池池负载负载电压自动电压自动调整装置调整装置直流电直流电I励磁励磁 铁路上将装有车轴发电机和蓄电池组的客车称为铁路上将装有车轴发电机和蓄电池组的客车称为“母母车车”，没有装的称为，没有装的称为“子车子车”。DC600V DC600V 集中供电技术原理集中供电技术原理1、车轴发电机供电、车轴发电机供电5n什么是感应子发电机什么是感

3、应子发电机?n当转子旋转时，在定子内表面上的任意一个被研究点当转子旋转时，在定子内表面上的任意一个被研究点，其主磁通的大小变化而方向不变。，其主磁通的大小变化而方向不变。6感应子发电机的感应电势感应子发电机的感应电势槽齿fWKKEWB2KB-磁场波形系数磁场波形系数KW-绕组系数绕组系数f-电机频率电机频率 W-绕组匝数绕组匝数 齿齿-通过转子齿磁通通过转子齿磁通 槽槽-通过转子槽磁通通过转子槽磁通DC600V DC600V 集中供电技术原理集中供电技术原理1、车轴发电机供电、车轴发电机供电7DC600V DC600V 集中供电技术原理集中供电技术原理8A阳极；阳极；K阴极；阴极；G控制极控制

4、极导通条件：导通条件：1、可控硅、可控硅AK之间有正向电压之间有正向电压2、控制极有足够大的触发电流、控制极有足够大的触发电流关断条件：关断条件：可控硅可控硅AK之间正向电压不能保证三极之间正向电压不能保证三极管导通。管导通。AKG可控硅的控制角：有正向电压存在而不导通的时间。可控硅的控制角：有正向电压存在而不导通的时间。可控硅的导通角：可控硅导通的时间。可控硅的导通角：可控硅导通的时间。SCR符号符号可控硅又称晶闸管可控硅又称晶闸管SCR，是一种大功率半导体器件，是一种大功率半导体器件，主要用于整流、逆变、调压和开关四个方面主要用于整流、逆变、调压和开关四个方面DC600V DC600V 集

5、中供电技术原理集中供电技术原理2、单元式柴油发电机供电、单元式柴油发电机供电柴油机柴油机联轴器联轴器三相同步发电机三相同步发电机调速器调速器配电盘配电盘励磁调节器励磁调节器负载负载交流电交流电 由于公务车以及特种用途的车辆上，负载用电量大；因由于公务车以及特种用途的车辆上，负载用电量大；因此，这些车均采用在车下安装柴油发电机组单独供电。此，这些车均采用在车下安装柴油发电机组单独供电。 该供电方式一般只给本车供电，不向整列客车供电。该供电方式一般只给本车供电，不向整列客车供电。DC600V DC600V 集中供电技术原理集中供电技术原理3、发电车集中供电、发电车集中供电 发电车是不载旅客的发电站

6、，一般安装发电车是不载旅客的发电站，一般安装3台大功率柴油台大功率柴油发电机组，通常工作时启动发电机组，通常工作时启动1个或个或2个机组，其余备用。个机组，其余备用。DC600V DC600V 集中供电技术原理集中供电技术原理4、机车集中供电、机车集中供电 在电气化铁路运行区段，电力机车将接触网上在电气化铁路运行区段，电力机车将接触网上25kV的的单相交流电经过变压器、整流器、变流器等一整套电气设单相交流电经过变压器、整流器、变流器等一整套电气设备处理，变成备处理，变成DC600V，通过贯穿全列车的输电干线和专，通过贯穿全列车的输电干线和专用车端连接器，向被其牵引的整列客车供电。用车端连接器，

7、向被其牵引的整列客车供电。 在非电气化区段，内燃机车发电机组发电在非电气化区段，内燃机车发电机组发电后，经过后，经过整整流、滤波，形成两套独立流、滤波，形成两套独立DC600V电源，分两路通过连接电源，分两路通过连接器向空调客车供电器向空调客车供电。DC600V DC600V 集中供电技术原理集中供电技术原理4、机车集中供电、机车集中供电 2路路DC600V电源电源首先到首先到车厢内电气综车厢内电气综合控制柜合控制柜；经手动或经手动或PLC选择选择后后，引至车下，引至车下逆变器箱；逆变器箱； 逆变器箱内逆变器箱内的的2台台35kVA逆变器和逆变器和1台台15 kVA隔离变压器输隔离变压器输出出

8、AC380V电电供供交流交流用电设备用电设备和充电机工和充电机工作作。 性能优越的高速列车性能优越的高速列车动车组概念动车组概念动车组是自带动力、固定编组、两端分别设有司机室的列动车组是自带动力、固定编组、两端分别设有司机室的列车。车。动车组往返不需掉转车头或摘挂机车，适合高速铁路高密动车组往返不需掉转车头或摘挂机车，适合高速铁路高密度公交化运行。度公交化运行。辅助变流器辅助变流器牵引变压器牵引变压器动车组电气系统一般分为供电系统和负载设备动车组电气系统一般分为供电系统和负载设备充电机和充电机和蓄电池蓄电池DC600V DC600V 集中供电技术原理集中供电技术原理5、动车组辅助供电系统供电、

9、动车组辅助供电系统供电 动车组辅助供电系统主要由辅助动车组辅助供电系统主要由辅助变流器、蓄电池、充电机等组成。变流器、蓄电池、充电机等组成。该系统将列车上该系统将列车上牵引牵引变压器或者主变压器或者主变流器输出的电能进行处理，变成变流器输出的电能进行处理，变成三相交流电给用电设备工作。三相交流电给用电设备工作。15电气化铁路供电DC600V DC600V 集中供电技术原理集中供电技术原理16牵引供电系统示意图 额定电压25kV，正常工作范围2029kV。牵引变电所牵引变电所电力系统三相电电力系统三相电110kV110kV牵引网单相电牵引网单相电钢轨钢轨接触网接触网 DC600V DC600V

10、集中供电技术原理集中供电技术原理17牵引变电所（Traction Substation）n牵引变电所接收发电厂输出的三相110kV高压电，通过变压器降压并变换成单相电，向铁路上、下行两个方向的接触网供电。DC600V DC600V 集中供电技术原理集中供电技术原理18 1、接触网作为单相供电网，每隔30km左右就要设置电分相绝缘器，分相绝缘器两端电压相位不同。 2、列车过分相时严禁短路两相电路。 列车过分相时线路两侧对司机的提示DC600V DC600V 集中供电技术原理集中供电技术原理19(A) 电源电源(B) 电源电源接触网接触网中性段中性段轨道轨道切换用地面装置切换用地面装置切换用地面装

11、置切换用地面装置 方式方式1 1：列车自动过分相：列车自动过分相DC600V DC600V 集中供电技术原理集中供电技术原理20接触网接触网中性段中性段轨道轨道(A) 电源电源(B) 电源电源切换用地面装置切换用地面装置切换用地面装置切换用地面装置车载断路器车载断路器“闭合闭合”列车接近分相区，用列车接近分相区，用B相电相电方式方式1 1：列车自动过分相：列车自动过分相DC600V DC600V 集中供电技术原理集中供电技术原理21接触网接触网中性段中性段轨道轨道(A) 电源电源(B) 电源电源切换指令切换指令切换用地面装置切换用地面装置车载断路器车载断路器“断开断开”切换用地面装置发出指令，

12、车载断路器切换用地面装置发出指令，车载断路器“断开断开”。方式方式1 1：列车自动过分相：列车自动过分相DC600V DC600V 集中供电技术原理集中供电技术原理22接触网接触网中性段中性段轨道轨道(A) 电源电源(B) 电源电源切换用地面装置切换用地面装置切换用地面装置切换用地面装置车载断路器车载断路器“断开断开”惰行通过惰行通过方式方式1 1：列车自动过分相：列车自动过分相列车惰行通过中性段。列车惰行通过中性段。DC600V DC600V 集中供电技术原理集中供电技术原理23接触网接触网中性段中性段轨道轨道(A) 电源电源(B) 电源电源切换用地面装置切换用地面装置切换用地面装置切换用地

13、面装置车载断路器车载断路器“断开断开”方式方式1 1：列车自动过分相：列车自动过分相列车没有完全通过分相区，车载断路器仍然在列车没有完全通过分相区，车载断路器仍然在“断开断开”状态状态 。DC600V DC600V 集中供电技术原理集中供电技术原理2424接触网接触网中性段中性段轨道轨道(A) 电源电源(B) 电源电源切换用地面装置切换用地面装置闭合指令闭合指令车载断路器车载断路器“闭合闭合”切换用地面装置发出指令，车载断路器切换用地面装置发出指令，车载断路器“闭合闭合”，列车用，列车用A相电。相电。方式方式1 1：列车自动过分相：列车自动过分相DC600V DC600V 集中供电技术原理集中

14、供电技术原理257:20进行动车组断电大复位后，升进行动车组断电大复位后，升Tc02车受电弓，在车受电弓，在HMI上切除上切除IC06、EC08车牵引，主断不能闭合。之后车牵引，主断不能闭合。之后降降Tc02车受电弓，升车受电弓，升Tc07车受电弓，在车受电弓，在HMI上切除上切除EC01、IC03车牵引，主断还是不能闭合。之后将四个动车车牵引，主断还是不能闭合。之后将四个动车的牵引全部切除，主断能够闭合。的牵引全部切除，主断能够闭合。7:25 恢复牵引时只有恢复牵引时只有EC08车的牵引可以恢复，其他车的牵引可以恢复，其他牵引恢复后跳主断，此时只有牵引恢复后跳主断，此时只有FC05、TC07

15、车辅助变流车辅助变流器正常，但器正常，但EC08车没有牵引力。车没有牵引力。7:30请求救援。请求救援。7:50救援车救援车CRH3-005C到达。到达。7:57CRH3-001C切断蓄电池供电，由切断蓄电池供电，由CRH3-005C以拖以拖拽方式救援。拽方式救援。8:05开车，开车，8:09到达车站。到达车站。CRH3-001CCRH3-001C分相区停车故障及分析分相区停车故障及分析268:18 CRH3-001C蓄电池供电，升蓄电池供电，升Tc07车受电弓，仅车受电弓，仅EC08车车的牵引可以恢复，其他牵引恢复后跳主断，此时只有的牵引可以恢复，其他牵引恢复后跳主断，此时只有FC05、TC

16、07车辅助变流器正常，车顶隔离开关不能闭合，车辅助变流器正常，车顶隔离开关不能闭合，EC08车没有牵引力。车没有牵引力。8:26降降Tc07车受电弓，升车受电弓，升Tc02车受电弓，在车受电弓，在HMI上依次切上依次切除各牵引变流器、然后再恢复，主断、牵引变流器、辅助除各牵引变流器、然后再恢复，主断、牵引变流器、辅助变流器均正常工作，但无牵引力。变流器均正常工作，但无牵引力。3min后，牵引力正常。后，牵引力正常。动车组到达车站后，厂家技术人员上车和添乘人员及随动车组到达车站后，厂家技术人员上车和添乘人员及随车机械师对动车组进行了诊断，确认动车组硬件无故障。车机械师对动车组进行了诊断，确认动车

17、组硬件无故障。CRH3-001CCRH3-001C分相区停车故障及分析分相区停车故障及分析27原因分析及建议：原因分析及建议： （1）从）从CCU中下载的信息并不完全，而且有些内容描述中下载的信息并不完全，而且有些内容描述不明确，因此给故障分析和判断带来了很大困难。不明确，因此给故障分析和判断带来了很大困难。（2）初步认为过分相时）初步认为过分相时CCU只记录了进入分相区的信息只记录了进入分相区的信息而未收到出分相区信息，可能是造成系统禁止合主断的主而未收到出分相区信息，可能是造成系统禁止合主断的主要原因。要原因。（3）动车组回库后，对动车组进行了全面的检查，无硬动车组回库后，对动车组进行了全

18、面的检查，无硬件故障，此次故障是由于件故障，此次故障是由于ATP死机触发紧急制动并引发一死机触发紧急制动并引发一系列软件故障。系列软件故障。 CRH3-001CCRH3-001C分相区停车故障及分析分相区停车故障及分析28后续处理方案：后续处理方案：CRH3型动车组停在分相区后，需按照如下流程操作：型动车组停在分相区后，需按照如下流程操作：(1)向控制中心申请跨区供电向控制中心申请跨区供电(2)将牵引手柄打到将牵引手柄打到“0”位位(3)跨区供电后，在网压恢复至少跨区供电后，在网压恢复至少3s后合主断，合主断同后合主断，合主断同时要按下背光按钮时要按下背光按钮“Neutral section（

19、分相区）（分相区）”至少至少2s，在主断闭合同时背光按钮熄灭在主断闭合同时背光按钮熄灭(4)车载电源工作后，推动牵引手柄增加牵引力车载电源工作后，推动牵引手柄增加牵引力(5)动车组驶出分相区后，向控制中心报告分相区供电动车组驶出分相区后，向控制中心报告分相区供电CRH3-001CCRH3-001C分相区停车故障及分析分相区停车故障及分析29(A) 电源电源(B) 电源电源接触网接触网中性段中性段轨道轨道在线检测线路在线检测线路切换断路器切换断路器(A)“断开断开”切换断路器切换断路器(B)“闭合闭合”无列车状态无列车状态方式方式2： 地面自动过分相地面自动过分相DC600V DC600V 集中

20、供电技术原理集中供电技术原理30(A) 电源电源(B) 电源电源接触网接触网中性段中性段轨道轨道在线检测线路在线检测线路切换断路器切换断路器(A)“断开断开”切换断路器切换断路器(B)“闭合闭合”列车接近分相区，用列车接近分相区，用B相电。相电。方式方式2： 地面自动过分相地面自动过分相31(A) 电源电源(B) 电源电源接触网接触网中性段中性段轨道轨道在线检测在线检测切换断路器切换断路器(A)“断开断开”切换断路器切换断路器(B)“闭合闭合”驶入中间区段，进行在线检测驶入中间区段，进行在线检测方式方式2： 地面自动过分相地面自动过分相DC600V DC600V 集中供电技术原理集中供电技术原

21、理32(A) 电源电源(B) 电源电源接触网接触网中性段中性段轨道轨道切换断路器切换断路器(A)“断开断开”切换断路器切换断路器(B)“断开断开” 在线在线切换断路器切换断路器(B)“断开断开”方式方式2： 地面自动过分相地面自动过分相DC600V DC600V 集中供电技术原理集中供电技术原理33(A) 电源电源(B) 电源电源接触网接触网 中性段中性段轨道轨道在线在线切换断路器切换断路器(A) “闭合闭合”切换断路器切换断路器(B)“断开断开” 切换断路器切换断路器(A)“闭合闭合”方式方式2： 地面自动过分相地面自动过分相DC600V DC600V 集中供电技术原理集中供电技术原理34(

22、A) 电源电源(B) 电源电源接触网接触网 中性段中性段轨道轨道检测无列车在线检测无列车在线切换断路器切换断路器(A)“闭合闭合”切换断路器切换断路器(B)“断开断开”通过区段后，检测无列车在线。通过区段后，检测无列车在线。方式方式2： 地面自动过分相地面自动过分相DC600V DC600V 集中供电技术原理集中供电技术原理35(A) 电源电源(B) 电源电源接触网接触网中性段中性段轨道轨道无列车无列车切换断路器切换断路器(A)“断开断开”切换断路器切换断路器(B)“断开断开”切换断路器切换断路器(A)“断开断开”方式方式2： 地面自动过分相地面自动过分相DC600V DC600V 集中供电技

23、术原理集中供电技术原理36(A) 电源电源(B) 电源电源接触网接触网中性段中性段轨道轨道无列车无列车切换断路器切换断路器(A)“断开断开”切换断路器切换断路器(B)“闭合闭合”切换断路器切换断路器(B)“闭合闭合”方式方式2： 地面自动过分相地面自动过分相DC600V DC600V 集中供电技术原理集中供电技术原理37DC600V DC600V 集中供电技术原理集中供电技术原理 1 1、牵引供电电网提供的是单相交流电。、牵引供电电网提供的是单相交流电。 2 2、列车在过分相区的过程中将在瞬间没有电力输、列车在过分相区的过程中将在瞬间没有电力输入。入。牵引供电网供电特点牵引供电网供电特点DC6

24、00VAC380V600V电源软启动过分相逆变器缓冲稳定运行软启动列车过分相的时候列车过分相的时候DC600VDC600V电压的变化电压的变化38一、一、 DC600VDC600V集中供电集中供电DC600V DC600V 集中供电技术原理集中供电技术原理 25T客车客车供电系统供电系统特点：特点： DC600V两路干线独立供电、分散变流，本车的供、两路干线独立供电、分散变流，本车的供、配电控制由车内电气综合控制柜来完成，其控制中枢为配电控制由车内电气综合控制柜来完成，其控制中枢为PLC。 各车逆变器放在车下，不占用客车空间各车逆变器放在车下，不占用客车空间，列车编组灵列车编组灵活；控制系统采

25、用活；控制系统采用DC 110 V；采用大功率高频开关电源；采用大功率高频开关电源；实现全列行车安全和空调参数网络监控，并与地面联网。实现全列行车安全和空调参数网络监控，并与地面联网。采用机车车辆两级保护系统实现了故障自动切除。采用机车车辆两级保护系统实现了故障自动切除。39DC600V DC600V 集中供电技术原理集中供电技术原理一、一、 DC600VDC600V集中供电集中供电 在电气化区段，电力机车的列车辅助供电装置将受电弓在电气化区段，电力机车的列车辅助供电装置将受电弓接受的接受的25 kV单相高压交流电降压、整流、滤波，形成两套单相高压交流电降压、整流、滤波，形成两套独立独立DC6

26、00V直流电源，两套装置分两路通过连接器向空直流电源，两套装置分两路通过连接器向空调客车供电，供电容量调客车供电，供电容量2x400kW。 在非电气化区段，内燃机车发电机组发电、整流、滤波，在非电气化区段，内燃机车发电机组发电、整流、滤波，形成两套独立形成两套独立DC600V直流电源，两套装置分两路通过连直流电源，两套装置分两路通过连接器向空调客车供电，供电容量接器向空调客车供电，供电容量2400kW。40DC600V DC600V 集中供电技术原理集中供电技术原理一、一、 DC600VDC600V集中供电集中供电电力机车供电原理图（电力机车供电原理图（SS8型）型）41DC600V DC60

27、0V 集中供电技术原理集中供电技术原理一、一、 DC600VDC600V集中供电集中供电 在机车主变压器上增加在机车主变压器上增加2个列车供电绕组个列车供电绕组a1和和a2，将受电弓接收的将受电弓接收的25 kV单单相交流电降压为相交流电降压为870V； 分别通过列车供电接触分别通过列车供电接触器器KM1和和KM2，输入独立，输入独立工作的单相半控整流装置工作的单相半控整流装置V3和和V4；42DC600V DC600V 集中供电技术原理集中供电技术原理一、一、 DC600VDC600V集中供电集中供电 整流器整流器V3和和V4将单相将单相交流电整流成电压为交流电整流成电压为600V，额定电流

28、额定电流670A的直流电；的直流电；经过滤波电抗器经过滤波电抗器L5、C29或或L6、C30，由由电气连接电气连接器向列车母线供电。器向列车母线供电。 43DC600V DC600V 集中供电技术原理集中供电技术原理一、一、 DC600VDC600V集中供电集中供电 电路的检测及保护电路有过压吸收电路，包括阻容吸收电路的检测及保护电路有过压吸收电路，包括阻容吸收网络网络R63、C33和压敏电阻和压敏电阻6RV；接地保护电路，包括；接地保护电路，包括11QP接地故障隔离开关、限流电阻接地故障隔离开关、限流电阻R73、经济电阻、经济电阻R49、接地继电器接地继电器7KE及浪涌吸收电容及浪涌吸收电容

29、C33；44DC600V DC600V 集中供电技术原理集中供电技术原理一、一、 DC600VDC600V集中供电集中供电 输入输入交流侧过流保护，包括交流侧过流保护，包括互感器互感器KC11、TA1；直流侧过流保护，由直流侧过流保护，由SC9、SV5将检测结果送入微机将检测结果送入微机控制系统，进而控制控制系统，进而控制KM1的通、断。的通、断。45DC600V DC600V 集中供电技术原理集中供电技术原理二、客车二、客车DC600VDC600V电气系统电气系统组成组成 DC 600 V电气系统电气系统由车端连接器，列车供电干线，由车端连接器，列车供电干线，配电柜，逆变器，蓄电池组，充电器

30、，空调控制柜，照配电柜，逆变器，蓄电池组，充电器，空调控制柜，照明控制柜等组成。明控制柜等组成。46DC600V DC600V 集中供电技术原理集中供电技术原理二、客车二、客车DC600VDC600V电气系统电气系统组成组成47 25T型客车逆变器主电路为三相桥式电压型电路，采用IGBT作为开关器件。其控制采用SPWM调制技术，依据U/F=常数实现软启动。 输出端配有正弦波滤波器及EMC抗电磁干扰滤波器，以保证输出电压谐波含量小于10%及减小电磁干扰，并具有输入输出隔离接触器及转换接触器。 逆变器箱外形尺寸1900 x940 x600 （宽x深x高mm），包括散热器、排水阀、锁和风扇。保护等级

31、为IP45。DC600V DC600V 集中供电技术原理集中供电技术原理二、客车二、客车DC600VDC600V电气系统电气系统组成组成48 1）输入电压 额定电压：DC600V 波动范围：DC500V- DC660V 瞬态过电压720V允许持续不小于2s。 2）控制电压 额定电压： DC110V 波动范围： DC77V-DC137.5V。 3）额定输出容量：2 35 KVA 4）额定输出电压及频率： 三相交流电压有效值 380V5%（谐波含量 Insulated Gate Bipolar Transistor绝缘门两极晶体管绝缘门两极晶体管GDU = Gate Drive Unit 门门(G

32、ate)驱动单元驱动单元nIGBT示意符号示意符号nGDU控制门控制门 CollectorEmitterGateGDU55三相逆变器构成三相逆变器构成 221180 V DC+ 24 V DC0 V DC+ 24 V DC376541. 光纤信号光纤信号 来自来自/去去 往往MCM计算机计算机 2. 门电路驱动装置门电路驱动装置3. IGBT模块模块4. U相相5. V相相6. W相相7. 相间电压相间电压563-DCU信号信号U相输出高电平相输出高电平IGBT模块模块U相模块相模块GDU开开GDU关关uIGBT模块工作模式模块工作模式1换流前：换流前：来自驱动控制单元来自驱动控制单元(DCU

33、/A)的光信号的光信号3 使使IGBT（1） 导通，导通，IGBT（2）阻断，电流通过）阻断，电流通过IGBT（1）从）从DC+ 流向负载，流向负载，U相电位为相电位为DC+ 573-DCU信号信号U相输出低电平相输出低电平IGBT模块模块U相模块相模块GDU开开GDU关关uIGBT模块工作模式模块工作模式2来自驱动控制单元的光信号来自驱动控制单元的光信号3控制控制IGBT(1)阻断，阻断， 触发触发IGBT(2)导通。导通。负载电流将经过负载电流将经过IGBT(2) 的续流二极管构成回路，加在的续流二极管构成回路，加在U相的相的电压为电压为DC-。当负载电流过零时，反向电流将从负载经过当负载

34、电流过零时，反向电流将从负载经过IGBT(2)导通。导通。 换流时：换流时：583-DCU信号信号U相输出高电平相输出高电平IGBT模块模块U相模块相模块GDU开开GDU关关uIGBT模块工作模式模块工作模式1再次换流时：再次换流时：来自驱动控制单元来自驱动控制单元(DCU/A)的光信号的光信号3 使使IGBT（1）导通，）导通，IGBT（2）阻断，电流通过）阻断，电流通过IGBT（1）从）从DC+流向流向负载，负载，U相电位为相电位为DC+ l反向电流的换流过程通过反向电流的换流过程通过IGBT(1)的续流二极管完成。的续流二极管完成。594、交流滤波电路、交流滤波电路DC600V DC60

35、0V 集中供电技术原理集中供电技术原理 该电路由该电路由3个电感与组个电感与组合电容构成合电容构成LC滤波器，对滤波器，对逆变电路输出的斩波脉冲逆变电路输出的斩波脉冲进行滤波，输出正弦波。进行滤波，输出正弦波。 当输出的电压正常时当输出的电压正常时LV13和和LA12，LA13将检测到的将检测到的信号传给信号传给CPU并控制并控制KM13闭合，进入输出电路。闭合，进入输出电路。LA12LV13LA13LV11LV12LV13CVL605、输出电路、输出电路DC600V DC600V 集中供电技术原理集中供电技术原理 该电路由输出接触器该电路由输出接触器KM13、3个有效值电流传感器个有效值电流

36、传感器及滤波器及滤波器EMI1组成，经此电路对高次谐波进行滤波，组成，经此电路对高次谐波进行滤波，使输出的正弦波波形更加平滑。使输出的正弦波波形更加平滑。LA14LA15LA16KM13616、放电电路、放电电路DC600V DC600V 集中供电技术原理集中供电技术原理 该电路由放电电阻该电路由放电电阻R16和和接触器接触器FKM13组成，当逆组成，当逆变工作完毕断开变工作完毕断开DC600V电电源后，源后，LV12检测到的信号检测到的信号传给传给CPU，经处理后传出信，经处理后传出信号使号使FKM13闭合，中间电闭合，中间电路的电容余电经路的电容余电经R16放电。放电。R16627、隔离变

37、压器、隔离变压器DC600V DC600V 集中供电技术原理集中供电技术原理 输出的三相三线制输出的三相三线制AC380V经此隔离变压器经此隔离变压器T0通过星形通过星形三角形电路转换变为三相带中线（三相四线制）及三组三角形电路转换变为三相带中线（三相四线制）及三组AC220V输出使其波形更加平滑，供伴热、通风机，插座输出使其波形更加平滑，供伴热、通风机，插座等负载使用。等负载使用。638、联络开关、联络开关DC600V DC600V 集中供电技术原理集中供电技术原理 当一台逆变器故障另一当一台逆变器故障另一台正常时。台正常时。CPU收到故障收到故障信号经处理再通过信号经处理再通过PLC发发出

38、减载信号使空调半载运出减载信号使空调半载运行，然后将行，然后将KM14闭合。闭合。这样就由一台逆变器向两这样就由一台逆变器向两路负载供电，确保客车用路负载供电，确保客车用电设备的正常工作。电设备的正常工作。KM1464DC600V DC600V 集中供电技术原理集中供电技术原理三、三、车内电气装置车内电气装置车内电气装置主要由车内电气设备、配电线路、电气车内电气装置主要由车内电气设备、配电线路、电气监控系统、照明控制、列车网络组成。监控系统、照明控制、列车网络组成。车内电气车内电气AC380/220V 50Hz交流设备：管路伴热、集便交流设备：管路伴热、集便系统伴热、通风机、空调机组、电源插座

39、、电开水炉等。系统伴热、通风机、空调机组、电源插座、电开水炉等。DC600V直流设备：客室电热器直流设备：客室电热器DC110V直流设备：照明灯、轴报装置、空调控制、集直流设备：照明灯、轴报装置、空调控制、集便控制、电开水炉控制等。便控制、电开水炉控制等。DC48V的变换器给电话、尾灯等供电。的变换器给电话、尾灯等供电。65DC600V DC600V 集中供电技术原理集中供电技术原理电气监控系统主要由电气综合控制柜、网络传输电缆组成。电气监控系统主要由电气综合控制柜、网络传输电缆组成。 电气综合控制柜电气综合控制柜由由DC600V供电，集电源转换控制、空供电，集电源转换控制、空调机组控制、照明

40、控制等功能单元于一体。调机组控制、照明控制等功能单元于一体。 电气综合控制柜的控制核心采用可编程控制器，电气综合控制柜的控制核心采用可编程控制器，PLC通通过微型可编程序终端（显示触摸屏）接受各种指令并自动过微型可编程序终端（显示触摸屏）接受各种指令并自动执行相应的操作步骤，对电气系统运行中出现的各种故障执行相应的操作步骤，对电气系统运行中出现的各种故障及时进行诊断、指示并保护，进行车对车通讯，及时进行诊断、指示并保护，进行车对车通讯，三、三、车内电气装置车内电气装置66DC600V DC600V 集中供电技术原理集中供电技术原理 综合控制柜中设有电气系统监控主机，该装置用两根网综合控制柜中设

41、有电气系统监控主机，该装置用两根网线连在线连在Lonworks列车网上列车网上，通过列车网收集全列的供电、通过列车网收集全列的供电、空调信息，并可对全列的供电及空调的运行情况进行监控空调信息，并可对全列的供电及空调的运行情况进行监控，通过车顶的通过车顶的GPRS天线将车辆的运行数据及车内电气工作天线将车辆的运行数据及车内电气工作状态发送给地面接受装置，实现车对地的无线通讯。状态发送给地面接受装置，实现车对地的无线通讯。三、三、车内电气装置车内电气装置671、铁路客车电气综合控制柜铁路客车电气综合控制柜特点特点 铁路客车电气综合控制柜集供电电源转换控制、空调机组控制、应急电源控制、照明控制、全列

42、车网络监控等功能单元于一体。采用可编程控制器，通过显示触摸屏接受各种指令并自动执行相应的操作步骤，对电气系统运行中出现的各种故障及时进行诊断、显示并保护；实时存储电压、电流及各种工况运行记录，同时通过网关和车辆网络进行联网通讯。 综合控制柜主要有1T1和1T2型两种，分别对应综合控制的是一组空调机组和两组空调机组。DC600V DC600V 集中供电技术原理集中供电技术原理n为适用于综合控制柜性能的特殊要求，OMRON公司开发了专用PLC控制器（CPM2A-CPU61），其CPU单元见下图。68DC600V DC600V 集中供电技术原理集中供电技术原理nPLC的硬件系统结构如下图所示：69D

43、C600V DC600V 集中供电技术原理集中供电技术原理70DC600V DC600V 集中供电技术原理集中供电技术原理温度输入点1路（A、B、B-5、6、7），将温度传感器PT100所测的温度值转换成PLC所需要的标准直流电压信号（010V）送入；模拟量输入点为17路（V1-COM1、V2-COM2等），综合控制柜工作时，电压、电流传感器将测得的供电主回路的三相总电压（相电压）、三相总电流（相电流）、交流漏电流、1号/2空调机组三相电流（相电流）、蓄电池充放电流、蓄电池电压、整流电源输出电压转换成PLC所需要的标准信号（010V）分别送入V1、V2V17；71DC600V DC600V 集

44、中供电技术原理集中供电技术原理开关量输入通道IN00CH共有12点（00000011-下部213点），用于1号/2号空调机组制冷、制暖工况运行及强通风机、弱通风机故障的反馈信号输入。开关量输出通道OUT10CH、OUT11CH各有8点（10001007、11001107）继电器输出，用于1号/2号空调机组各种运行工况及客室电热运行工况的控制。n此外，见下图，使用了扩展I/O单元（CPM1A-20EDR1），包括20点I/O（IN06CH-12点输入，OUT 14CH-8点输出）。72DC600V DC600V 集中供电技术原理集中供电技术原理n开关量输入通道IN 06CH共有12点（0011）

45、，用于/路供电回路是否有电、/路供电回路选择、电源选择开关SA1是否处于自动位、空调机组控制转换开关SA2是否处于自动位、1号/2号空调机组压缩机/预热器/冷凝风机故障的反馈信号输入。n开关量输出通道OUT 14CH有8点（14001407）继电器输出，用于/路供电回路选择控制、应急电源转换控制以及/路供电指示灯、PLC工作指示灯、空调机组工作/故障指示灯的控制。73DC600V DC600V 集中供电技术原理集中供电技术原理n综合控制柜控制单元由PLC主机单元、12点输入/8点输出的I/O扩展单元、显示触摸屏、RS232C适配器组成。nPLC模拟量输入点17点（010V），温度输入点1点（P

46、T100），开关量输入点24点(直流24V，8mA)，开关量输出点(继电器输出)n显示触摸屏采用全中文液晶显示触摸屏，具有字符类型和图象类型显示，由通讯接口和PLC的外设接口进行通讯。74DC600V DC600V 集中供电技术原理集中供电技术原理1、铁路客车电气综合控制柜铁路客车电气综合控制柜特点特点n控制柜电源包括主电路电源、交流控制电源、整流电源模块、直流控制电源、充电电源模块和蓄电池。n主电路由两路电源母线中的其中一路提供电源，向车内空调、照明、伴热等交流负载供电，三相交流380V。n交流控制电路取主电路的U相作为控制电路电源，向交流接触器等交流控制元件供电，单相交流220V。75DC

47、600V DC600V 集中供电技术原理集中供电技术原理1、铁路客车电气综合控制柜铁路客车电气综合控制柜特点特点n整流模块是将交流220V电源转换成直流48V的模块化电源，向应急灯、塞拉门控制器、水位显示仪、厕所有无人显示器等直流负载供电。n直流控制电源将直流48V电源转换成直流24V电源向PLC、显示触摸屏、网关、安全记录仪供电；还将直流48V电源转换成直流12V向传感器供电。76DC600V DC600V 集中供电技术原理集中供电技术原理1、铁路客车电气综合控制柜铁路客车电气综合控制柜特点特点n充电电源是向蓄电池充电的模块化电源。n蓄电池在交流电源供电故障或停止时，向应急灯、轴温报警器、防

48、滑器、PLC等重要负载供电。电池欠压保护动作值：42V1VnWG-I网关通过RS-232/Lonworks接口及列车总线实现车辆间综合控制柜的PLC信息和命令传递。77DC600V DC600V 集中供电技术原理集中供电技术原理1、铁路客车电气综合控制柜铁路客车电气综合控制柜特点特点n正常使用情况下，转换开关SA1置于“自动”位。n合上蓄电池控制开关，PLC、传感器工作电源工作，分别给PLC、显示触摸屏、传感器提供24V、12V电源。显示触摸屏显示欢迎画面，然后进入主画面。78DC600V DC600V 集中供电技术原理集中供电技术原理2、铁路客车电气综合控制柜铁路客车电气综合控制柜功能功能1

49、)电源供电转换功能电源供电转换功能 n 路、路均有电时，合上空气开关，设定车厢号后，PLC按照均衡供电原则，奇数号车厢选择路供电、偶数号车厢选择路供电。n 如果路有电、路无电，所有车厢PLC通过检测自动选择路供电，由PLC控制的负载减半运行，同时反馈信号给PLC的输入点，在显示屏上显示相应信息。79DC600V DC600V 集中供电技术原理集中供电技术原理2、铁路客车电气综合控制柜铁路客车电气综合控制柜功能功能1)电源供电转换功能电源供电转换功能n 如果路有电、路无电，所有车厢PLC通过检测可自动选择路供电，负载减半运行，同时在显示屏上提示相应信息。此时如果路重新供电，则奇数车厢PLC通过检

50、测可重新选择路供电。n 如果路、路均无电，PLC通过检测延时3min自动进入休眠状态，显示触摸屏无显示；如果路或路供电后，PLC有信号，显示触摸屏将自动唤醒，且按照上述步骤选择供电。80DC600V DC600V 集中供电技术原理集中供电技术原理2、铁路客车电气综合控制柜铁路客车电气综合控制柜功能功能1)电源供电转换功能电源供电转换功能n主电路中接有电流传感器、电压传感器和漏电报警器，所测电压、电流值输入到PLC的模拟量输入点，显示触摸屏上可显示主电路的三相电压、三相电流、供电母线状态、供电回路、电源状态等信息n当某路电源出现缺相、过压、欠压、三相不平衡等故障、漏电报警器检测到漏电值超过设定值

51、时，显示触摸屏显示故障提示。81DC600V DC600V 集中供电技术原理集中供电技术原理2、铁路客车电气综合控制柜铁路客车电气综合控制柜功能功能1)电源供电转换功能电源供电转换功能n正常情况下，转换开关SA2置于“自动”位，PLC控制空调机组自动进入“自动”运行，PLC根据车厢里温度传感器检出值与预先设定的“制冷”、“制暖”温度值进行比较后，进行空调机组的“自动”运转。n空调机组在自动控制时，有六种工况“强风”、“弱风”、“强风半冷”、“弱风半暖”、“强风全冷”、”弱风全暖”。82DC600V DC600V 集中供电技术原理集中供电技术原理2、铁路客车电气综合控制柜铁路客车电气综合控制柜功

52、能功能2)空调机组控制功能空调机组控制功能83DC600V DC600V 集中供电技术原理集中供电技术原理2)空调机组控制功能空调机组控制功能2、铁路客车电气综合控制柜铁路客车电气综合控制柜功能功能84DC600V DC600V 集中供电技术原理集中供电技术原理2、铁路客车电气综合控制柜铁路客车电气综合控制柜功能功能2)空调机组控制功能空调机组控制功能85DC600V DC600V 集中供电技术原理集中供电技术原理2、铁路客车电气综合控制柜铁路客车电气综合控制柜功能功能2)空调机组控制功能空调机组控制功能n综合控制柜的直流电源单元分为整流模块和充电模块；负载分为一般负载、应急负载、重要负载（防滑器、轴报器、PLC、传感器等）。n1）电源供电正常情况下，整流模块、充电模块工作。蓄电池电压大于45V时，整流模块输出向一般负载和应急负载供电，充电模块输出向蓄电池充电；如蓄电池电压小于45V时，显示触摸屏显示蓄电池过低报警提