1、辅助供电系统辅助供电系统 长春轨道客车有限责任公司长春轨道客车有限责任公司 20152015年年4 4月月 辅助供电系统 1.1 辅助供电系统简介 辅助供电系统电源主要由辅助变流器、充电机、蓄电池等组成。辅助变流器分单辅助变流器（ACU）和双辅助变流器（DACU），单辅助变流器安装在变压器车（TC07/ TC02） 双辅助变流器安装在一等车（FC04）和餐车（BC05）。充电 机、蓄电池箱也安装在一等车（FC04）和餐车（BC05）。 下图是辅助供电系统供电设备布置： 辅助供电系统 1.2 供电制式 辅助供电系统采用列车干线供电方式，由分散布置在若干车 辆上的各辅助电源设备向干线供电。交流供电
2、采用3相440V 60Hz 制式，直流供电采用DC110V制式。 1.3 供电原理 请看下面辅助供电系统的原理框图： EC 08TC 07IC 06FC 05BC 04IC 03TC 02EC 01TRCTRCTRCTRCACU160160 D-ACU 160380 V50 Hz32332160 D-ACU 160380 V50 Hz2160ACU323233323232440 V60 Hz2230 V60 Hz440 V60 Hz2230 V60 Hz440 V60 Hz2440 V60 Hz22440 V60 Hz440 V60 Hz2440 V60 Hz2230 V60 Hz230 V
3、230 V60 Hz 60 Hz230 V60 Hz230 V60 Hz440 V60 Hz2230 V60 HzDC 110 V230 V50 Hz230 V50 Hz230 V50 HzDC110 VBCBat230 V50 Hz230 V50 HzBCBatDC110 V230 V50 Hz230 V50 Hz230 V50 HzTRCACUD-ACUBCTraction ConverterAuxiliary Converter UnitDouble-Auxiliary Converter UnitBattery Charger辅助供电系统 1.4 辅助供电系统的特点 1.4.1 高可靠
4、性设计 交流3AC 440V 60Hz供电采用干线供电方式，所有的辅助变流器都向干线输出同相位440V 60Hz 3 AC 电源，实现了联网供电。当一个辅助变流器或一个牵引变流器故障时，其余的辅助变流器可继续向交流干线供电。 直流110V供电，为了提高某些负载的可靠性 （例如应急照明，中央控制单元，人机界面等），直流供电干线分为BN1、BN2两路，直流负载，一部分由BN1供电，另一部分由BN2供电。对于特别重要的负载，采用直连电池不间断供电。这样，直流和交流供电系统可靠性大大提高。 我国的25T列车，辅助供电系统采用的是集中整流分散变流的供电方式，每辆客车车下安装35KVA逆变器和8KW充电机
5、，当逆变器故障时，交流负载断电，充电机故障或过分相区时，只能由电池供电，可靠性不如动车组高。 1.4.2 高安全性设计 网络控制诊断系统功能强大，对供电线路发生的过载、短路、瞬时大电流冲击、过压、欠压、接地等现象及时加以保护，供电负载具有自诊断功能和故障保护措施，确保了旅客安全。 1.4.3 经济性设计 CRH3动车组在设计上保证了过分相区时牵引变流器的中间直流电路不间断供电。过分相区时，控制系统采取微小的制动（制动系统采用再生制动方式），保证辅助变流器供电牵引变流器的中间直流电路不间。 断供电，交流3AC 440V 60Hz供电不间断，充电机工作不间断。这样设计有很大优点： 第一，过分相区时
6、空调可以连续工作，减少了故障率。 第二，过分相区时蓄电池不用大电流对整车的直流负载放电，减少了故障率，更重要是减少了蓄电池的数量，提高了动车组的经济性。 我国的25T列车，充电机故障或过分相区时，只能由电池供电，每辆车都安装蓄电池。再有，列车过分相区频繁，充电机软启动，实际充电时间严重不足，已经造成了蓄电池长期亏电，寿命缩短，尽管蓄电池的价格比CRH3动车组便宜，但是寿命周期内经济性差。 辅助供电系统 2 负载分配 2.1交流负载分配如下表 辅助供电系统 2.2 直流负载分配 2.2.1简介： 供电等级分为：“直连电池”供电“BD(不间断供电)、“常规电池”供电“BN”（电池母线）。“直连电池
7、”供电就是负载直接与电池相连，不经过开关。常规电池”供电“BN”就是电池接触器后与负载相连，电池母线供电由充电机箱内的的电池接触器K1、K2闭合和关断来控制， 常规电池母线分两路供电，一路为BN1，另一路为BN2。 直流供电原理框图如下： 辅助供电系统 2.2.1直流负载分配 辅助供电系统 3 外接电源供电 3.1交流外接电源供电 双辅助变流器上有一个外接电源插座，由外部380 V 50 Hz电 源给3AC440V60Hz干线供电。利用外接电源供电，在外界温度 25C时，可以将列车内的温度维持在5C 。 3.1.1 外接电源供电负载 充电机、伴热和空调系统、其它440V负载。 3.1.2 外接
8、电源供电操作 对于动车组（包括重联动车组），只能通过一个外接电源插 座给整列车供电。外接电源供电通过餐车（BC05）控制面板上 的一个钥匙开关来操作。 辅助供电系统 3.2 DC110V外接电源供电 每一个电池箱内有一个DC 110V 外接电源供电插座，在列车 停放在车库时，能够通过电池箱内DC 110V 外接电源插座提供 DC110V电源。 4 故障状况下冗余及控制 3AC440V60Hz冗余当一个单辅助变流器或一个牵引变流器故 障时，交流供电干线由其余的辅助变流器连续供电。当双辅助变 流器中的一个辅助变流器单元故障时，另一个单辅助变流器单元 能够继续工作。当一个单辅助变流器或一个牵引变流器
9、故障时， 不会减少供电。当两个单辅助变流器故障或一个双辅助变流器故障时，只减少与旅客舒适性相关的负载。 辅助供电系统 4.2 DC110 V冗余 每个牵引单元的一部分负载由BN1供电，另一部分负载由BN2 供电， 当一个充电机故障时，另一个充电机完全负责向所有的 直流负载供电。与故障充电机连接的电池不能再充电，因为电池 的充电彼此不连接。 4.2.1供电控制 当充电机故障时，为保证重要负载的供电，需要切除部分负 载。 下表是时间控制关断模式: 辅助供电系统 5 辅助供电设备 辅助供电系统设备主要包括：辅助变流器、蓄电池、充电机、 小型逆变器、小型变压器等电源设备。 5.1辅助变流器组成 辅助变
10、流器为辅助供电系统的核心电源设备，辅助变流器分单辅助变流器（ACU）和双辅助变流器（DACU），单辅助变流器安装在变压器车（TC07/ TC02）车下，双辅助变流器安在一等车（FC04）和餐车（BC05）车下 。 下图为双辅助变流器的原理图。 双辅助变流器直接连接到牵引变流器的中间电路上。 标称电压为DC 3000V。 操作双辅助变流器需要满足下列条件： ?双辅助变流器从列车控制系统收到了触发信号。 ?输入电压在有效电压范围内。 如果满足了接通条件，则DC输入电压经由滤波 电容器、主接触器和预充电接触器供给PWMI模块。 脉宽调制变换器模块（PWMI）接通并启动。如果脉宽调制变换器的输出电压处
11、于规定范围内，则输出接触器关闭。 双辅助变流器的控制器则向机车控制器发出信息，表明3AC输出已经准备好。输出则经由变压器、EMC滤波器以及输出熔断器进行供电。 辅助供电系统 5.2充电机 充电机功能是把三相交流电转换为车载电源系统的直流电，对蓄电池组进行充电，向所有与充电机并联的低压负载供电。电池充电机由440 V60 Hz 3 AC车载电源供电，充电机箱分别位于一等车和餐车的车下。电池充电机由带输入端子的输入电路、风冷充电机模块、电磁兼容滤波器、电池主接触器、电池输出配电保险、冷却风扇等组成。 辅助供电系统 5.3 蓄电池 蓄电池的功能是：在系统故障情况下（缺少接触网电压， 牵引变压器或变流
12、器故障，蓄电池充电机故障等）确保向重要负载供电。蓄电池技术参数见下表 。 ?单体电池 型号：FNC 1502 HR* 标称电压：1.2 V 标称容量：160 Ah ?电池组 标称电压：100,8 V 标称容量：2x160 Ah 5.4逆变器 每车都配备有一个230V50 Hz 1 AC逆变器给车上清洁插座供电，逆变器的电源来自DC 110V，输出功率为3kVA。 5.5地面电源 为了确保在高压设备接地或列车停车时，原来由3AC 440V总线供电的设备继续工作，可以使用外接3AC 380V电源为3AC440V列车总线供电。因此，在双辅助变流器箱体一侧中间位置，设置了外接电源输入插座。由于双辅助变流器安装在餐车和一等车的车下，动车组的外接电源插座布置在动车组的中间位 置，每侧一个。 。
