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1、 一、客车应急电源的作用 在全列空调客车中，部分电气装置使用交流电， 如客车空调、电开水炉、客车照明等，另一部分负载 使用直流电，直流负载可分为一般直流负载和应急负 载两类：一般直流负载是指在本车交流断电后不再用 电的直流用电器，如厕所有无人显示器、水位显示器 等；应急负载是指在本车断电后仍需用电的直流用电 器，如应急照明灯、轴温报警装置、广播和通信设备 、尾灯插座等。客车应急电源就是给直流用电器提供 直流电的设备。二、客车应急电源的组成 客车应急电源包括应急电源控制箱和4节60AH 的免维护密闭电池。 客车应急电源控制箱由三部分组成： 1.整流器（整流电路） 2.充电机（充电电路 ） 3.应
2、急控制系统（应急控制电路 ）三、客车应急电源工作原理客车应急电源原理方框图列车上柴油发电机发出三相交流电，经客车 应急电源主整流器整流后，输出一路40V50V的 直流电供给车上的直流用电设备（包括一般负载和 应急负载）；另一路经充电机后输出56V59V的 直流电给蓄电池组充电。当列车交流供电系统出现 故障或发电车停止供电时，应急控制系统工作，电 路自动转换为由蓄电池向应急负载供电。电池过放 电保护电路和过充电保护电路可保证电池正常工作 。应急电源的技术要求如下： （1）供直流负载的整流电路与供蓄电池充电的 充电电路分别设置，两者的输出电压不同，即提高了 直流用电器的寿命，又保证了电池可靠充电；
3、 （2）充电电压可根据夏季和冬季进行调节（ 56V59V）； （3）有电池过放电保护电路和电池过充电保护 电路； （4）应急自动转换电路可靠，故障少； （5）采用免维护密闭电池，容量适当，维护方 便，寿命长，成本低。应急电源的主要技术指标如下： 整流器： 输入电源： 三相AC380V 50HZ 额定输出电压： DC48V。额定输出电流： 5A(961型 、981型)/10A(962型、982型)充电机： 输入电压： AC220V 50HZ 充电电流： 5A10A 过充限压： 5659V两档（一）整流电路 1.作用：将输入的AC380V三相交流电变成直 流电供给直流负载使用。 2.组成：由空气断
4、路器Q2、整流模块U2、变 压器B2、滤波器L2、C101组成。整流模块U2为 三相桥式整流。 3.原理: 三相380V交流电源通过空气断路器Q2三相 降压变压器B2 B2次级整流模块U2 输出 48V直流电。整流器输出的48V直流电源可向一般直流负载、应急负 载及控制箱面板上的正常指示灯供电。 (1)向一般直流负载供电的通路为： 整流器插座CZ2（7-10号）RD7JX1(11号)一 般直流负载JX1(8号)JX1（7号）CZ2（16-18号） 。 (2)向应急直流负载供电的通路为： 整流器插座CZ2（7-10号）接触器KM2 KM2触 点动作。 整流器插座CZ2（7-10号） 接触器KM2
5、常开触点 RD6JX1（10号）应急负载JX1（8号）JX1（7 号）CZ2（16-18号）。 (3)向正常指示灯供电的通路为： 整流器插座CZ2（7-10号） KM2常开触点 RD6KM2常开触点正常指示灯D104电阻R43 应急控制系统电路板插座CZ3的B19、B20整流器插座 CZ2的16-18。整流器正常工作时，表明供电系统正常供 电，客车应急电源面板上正常指示灯亮，表示 整流有电。（二）充电回路 1.作用: 实现电池恒压限流充电，延长电池使用寿命。 2.组成： 由充电电路和触发回路组成。 3.工作原理：1）充电电路将W、N相输送过来的AC220V交流电压，经变压器次级 B1（3-4）
6、绕组降压后输出低压交流电，经SCR1、SCR2、 D107，D108半控整流桥整流后向蓄电池充电。 在充电主电路中，控制晶闸管SCR的控制角的大小，便可 实现对输出充电电流的大小及输出电压的高低控制，加上反馈 控制便可实现恒压限流充电。 图中，D109为续流二极管。2）触发回路 为达到限流恒压充电目的，可控制SCR1、SCR2 导通角的大小。其控制电路为一触发电路。 触发电路集中装在一块印刷电路板上，为脉宽调 制器U1（LM3524），该集成电路各管角功能如下：1反相输入；2同相输入；3振荡输出同步；4电流限制（） 感应；5电流限制（一）感应；6RT；7CT；8地；9补偿；10断路 ；11发射
7、极A；12集电极A；13集电极B；14发射极B；15电源正（ 15V）；165V参考电压；在当前使用中，LM3524内部框图可等效为图2-7 。其触发原理如下：锯齿波发生器 LM3524内部振荡器，其振荡频率由外接定时电 阻(RT)和定时电容(CT)确定，并在定时电容上形成一 个锯齿波电压。在目前的应用中，该振荡器的作用是 作为锯齿波发生器，RT、CT仍用以控制锯齿波频率 ，同时在电网电压过零时强迫CT放电来控制锯齿波起 点，以保证锯齿波与电网同步。同步与移相 变压器次级辅助绕组7-8-9，经V1，V2整流 得100Hz正弦半波电压(a)，此电压经R3加到三 极管V16基极，故V16基极为梯形
8、波电压(b)， V16集电极接三极管V17基极，在V17 基极形成 与电网过零同步的窄脉冲(c)，该脉冲期间V17导 通，强迫C4放电，得到与电网同步的锯齿波(d)， PWM比较器将锯齿波与放大器输出电平(即9脚电 平)相比较得到输出晶体管的基极波形(e)，当 LM3524内部输出晶体管接成集电极输出时，即得 到触发脉冲(f)，此脉冲通常称为移相触发脉冲， 其宽度依9脚电平而变。电阻负载时，SCR导通， 波形如(g)。辅助电源V1、V2整流后的脉动电压，经V3，R1给电容器C1 充电，C1即得到脉动极小的17.5V直流电压，该电压作 为供给控制电路的辅助电源。同时，该电压经电阻R19给 控制箱
9、面板上的充电机有电指示灯D106供电。另外 17.5V辅助电源还通过充电机插头插座向应急控制系统供 电。 基准电压 LM3524第16脚输出稳定的5V标准电压，经电阻R9 、R10分压后加到误差放大器反相输入端(LM3524-1)， 形成反馈系统基准电压，电压值约为2.5V 电流反馈与恒压 电流信号通过接到5V电压的分压器R5、R6、RP1加 到LM3524的2端。RP1用来调整LM3524的1-2端之间的 压差，从而调整充电电流的大小。电压反馈与恒压电池电压经V15V10、R7、RP2、R8 接至参考地。电池电压取样信号从RP2滑动臂 经二极管V9加至误差放大器反馈端。电池电压 低时，V9不
10、导通，不影响恒流充电特性。电池 电压升到某一定值时，V9正偏，电压信号加到 反馈端使充电电流开始减小。 随着电池电压进 一步升高，充电电流最终将减至零，从而获得 恒压性能。LM3524的2脚为同相输入端。当2脚输入的正电位 高时，输出高，即放大器输出电平（9脚电平）也高。当 9脚电位高于7脚锯齿波电位时，输出晶体管12、13脚无 输出；当9脚电位低于7脚电位时，晶体管12、13脚输出 正电脉冲，经U2（12）GND。这时，光电耦合器 U2有脉冲输出，光电耦合电路U2（54）导通V18导 通。而由B1二次绕组（5、6）输出的交流信号通过V5、 V6、V7、V8单相整流桥整流后输出正脉冲，经 V1
11、8U2（54）R17、R18 触发SCR1、SCR2导 通。 由图可以看出，LM3524的2脚的电位越高，触发脉 冲向后移动越大，SCR1、SCR2的导通角变小，整流输 出的充电直流电压越低。图中UC1为LM3524的1脚输入 的标准电压，UC2为LM3524的2脚输入的比较电压。调 节2脚电位的高低，可使半控整流桥输出电压变化，从而 使充电流发生变化。U1的2脚电位来自电流及电压取样电路，调节好 该电位的高低，便可实现限流和定压的控制。（三）应急控制回路： 1.组成： 应急控制回路为一转换电路，它由应急控制电路、电池过 放电保护电路和电池过充电保护电路三部分组成。 2.作用： 整流器正常工作
12、时，由应急电源输出的DC48V电压供给 所有直流负载（包括应急负载），并切断电池向应急负载供电 。 整流器突然断电时，转换电路自动恢复电池向应急负载 供电； 当电池电压下降到421V时自动切断向外供电，防止电 池过放电； 当电池电压高达641V亦切断向外供电，保护用电器； 控制电路故障时，通过对接触器绕组供电进行强迫合闸 ，以实现上述目的。1）应急控制电路 当三相交流电供电正常时，整流器和充电器均正 常工作，整流器有电、充电器有电，设备处于正常供 电状态。正常指示灯亮。 由于接触器KM2得电吸合，其常闭辅助触点断开 ，接触器KM1处于断电释放状态，电池向应急负载供 电的通路被切断。 接触器KM
13、1线圈一端通过接触器KM2常闭辅助触 点接电池正极，另一端通过V31、V33接电池负极， 只有V33导通，KM1才能得电吸合。 。当本车交流有电时， 整流器插座CZ2（7-10）输出48V直流电，经电阻 R21、R22、二极管V22向电容器C21-22充电； 来自充电机的17.5V辅助电源通过电阻R23-24、二极 管V24也向电容器C21-22充电。 整流器插座CZ2的7-10输出48V直流电，经电阻R21 、R22、二极管V21、V28、电阻R32向电容器C24充电； 来自充电机的17.5V辅助电源通过电阻R23-24、二极 管V23、V28、R32也向电容器C24充电。 当本车断电时，电
14、容器C21-22、C24分别向U3A输入基 准电压与比较电压，U3A输出高电平，三极管V33导通，接触 器KM1得电吸合，电池开始放电，实现直流48V供电的自动转 换。 B+ KM1 RD6 JX1（10） 应急负载。 B+ KM1 RD6 D103应急指示灯亮。2）电池过放电保护电路 电池过放电保护电路主要对蓄电池起保护作用， 防止蓄电池过放电。其原理如下： 蓄电池一方面经V33维持KM1线圈得电状态，使 蓄电池向应急负载供电； 另一方面经 B+KM1AT V26 R29，R30，RP3，R31分 压后送入U3A同相输入端之3脚。若蓄电池电压正常 ，其值高于反相输入端电压，U3A输出高电位，
15、V33 导通；若蓄电池长时间放电，电压将逐渐下降。当电 压降到（421）V时，其值低于反相输入端电压时， U3A输出低电位，使V33基极电位下降，V33截止， KM1线圈失电释放，KM1常开触点断开，切断电池放 电回路，防止电池过放电，起到了保护蓄电池的作用 。3）电池过充电保护电路： 电池过充电保护电路主要是防止蓄电池过充电。 其原理如下： 在正常充电状态，充电电压受触发脉冲相位的控 制，当RP2调到一定值时，充电电压最大值被限定。 若输出充电电压值大于限定值，使LM3524的1 脚电位升高，使SCR触发脉冲后移，降低输出电压， 防止蓄电池过充电。 若充电回路失控，电压过高时，VB上升，电
16、池电压经R37 V35 R38 RP4U3B的同相输 入端，使U3B的同相输入端电位升高 U3B输出高电 位 V34导通。因为 V34的集电极接在U3的1脚 使C24放电 U3A同相输入端电位下降 U3A输出 低电位，V33截止，KM1释放，充电电压与电池断开 ，防止电池过充电。按钮AT、AQ可对电池放电进行手动控制 工作过程是：当KM1吸合时，电池电压供给应急 负载。此时，过欠压保护电路的电源是由电池的正极 给KM1自保触点按钮ATV26供给V33导通 使KM1保持吸合。按下AT可关断电池供电。按AQ又 可恢复KM1吸合，使应急负载得电。按AQ时，电容 C21、C22经R25、R26充电，一定时间后建立起电 压，U3A输出高电位，V33导通：KM1吸合，应
