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1、客车电源 应用技术培训,一、客车电源使用须知 二、系列型号与规格 三、客车电源的工作原理 四、客车电源控制方法及控制面板 五、逆变器模块的功能说明 六、充电机 七、其他配件 八、客车电源的安装及接口 九、客车电源调试及试验 十、故障处理 十一、客车电源保养及维护 附件：25G/T客车产品配属情况,目 录,一 、客车电源使用须知,开箱检查 开箱时，请仔细确认：运输中是否有破损现象；本机铭牌上型号、规格是否与您的订货要求一致。,图1-1 客车电源铭牌,一 、客车电源使用须知,安装注意事项 不得凭盖板和面板受力搬运客车电源，否则如客车电源掉落会造成人身伤害或物件损坏； 不得有螺钉、垫片及金属棒之类的
2、异物掉入客车电源内部，否则有客车电源损坏甚至火灾的危险； 如客车电源已损伤或部件不齐全，切不可安装运转，否则有导致火灾、人身伤害的危险； 该系统吊装在车底下，运行地点应无导电或爆炸尘埃，无腐蚀或破坏绝缘的气体或蒸汽。 配线注意事项 符合2002年铁道部运输局制定的铁道客车配线布线规则。 每根电线两端应有清晰、牢固的导线标记； 压接线时注意不要损伤电缆多股铜丝； 进行任何接线操作请确认接线端无电，并请专业人士操作。,一 、客车电源使用须知,使用注意事项 客车电源的工作环境温度应在-25+45范围内，允许在-40下存放；专为北方车设计的客车电源允许的工作环境温度为-40+45范围内； 运行的海拔高
3、度在1500m以内； 空气相对湿度应保证最湿月月平均最大相对湿度不大于95%（该月月平均最低温度为25）； 振动和冲击应符合TB/T3058-2002 铁路应用机车车辆设备冲击和振动试验（idt IEC61373:1999） 一类A级； 客车电源所带负载为空调、通风机、压缩机等感性负载和电加热器等阻性负载，负载功率因数大于0.8，三相负载不平衡度应该在7%以内。,维护注意事项 客车电源变换箱属于高压设备，正常情况下箱内有三相380VAC、DC600V、DC110V 。 严禁在运行过程中或未断DC600V的情况下进行维护或故障维修； 严禁在未断开DC110V的情况下，带电插拔控制箱插件； 严禁非
4、专业人员对设备进行使用操作。 报废注意事项 报废客车电源时，主回路的电解电容和印制板上电解电容焚烧时可能发生爆炸。 处理方法：作为工业垃圾处理。,一 、客车电源使用须知,二、 系列型号与规格,客车电源系列型号,二、 系列型号与规格,产品技术指标及规格,二、 系列型号与规格,二、 系列型号与规格,客车电源系列尺寸,TGF20系列型电源变换箱结构如下图所示:,图2-1,二、 系列型号与规格,TGF23系列型电源变换箱结构如图2-2所示。控制装置位于箱体中间腔体前部，逆变器模块位于箱体中间腔体后部，控制箱的后面，正弦滤波器、EMC滤波器、变压器及输出接触器位于箱体两侧腔体。,二、 系列型号与规格,图
5、2-2,TGN20系列型电源变换箱结构如图2-3所示。控制装置位于箱体中间腔体前部，逆变器模块位于箱体中间腔体后部、控制箱的后面，正弦滤波器、EMC滤波器、变压器及输出接触器位于箱体两侧腔体。,二、 系列型号与规格,图2-3,列车DC600V供电系统的说明 在20世纪80年代中后期我国铁路客车开始大规模应用空调设备时，根据当时的技术水平和使用条件，制定的柴油发电车集中供电的方式，为空调设备大规模在客车上正常应用起到了好的保障作用。在当今公路、民航、管道等运输方式迅速崛起的竞争形式下，铁路要想求发展就必须不断提高自己的竞争实力，这其中很重要的一点就是要满足人们对乘车舒适度的要求。因此，现代客车上
6、大多安装了空调、信息显示设备、甚至彩电、冰箱等。功率的提高，电压制式的不同相应的对客车供电系统提出了很多新的要求。 DC600V客车供电系统采用半导体静止变流器技术，与柴油发电车供电方式比，它具有众多优点，因而得到了广泛的推广应用。,三、客车电源的工作原理,与柴油发电车供电方式比， DC600V客车供电系统有如下优点： （1）单位编组运输效率高，综合经济效益好。由于 DC600V供电系统的设备体积小、质量小，主要利用车体下部空间安装，无需在编组中编挂专门的非载客车辆，因而在编组数量相同条件下，采用DC600V供电方式的列车比采用柴油发电车供电方式的列车要多一辆可载客的车辆，能提高单位运输收益；
7、 （2）在中小编组（14辆车以下）条件下，一次性设备投资与柴油发电车供电方式持平或更低，产生的经济效益更为直接明显； （3）输出电压适应范围广、节能； （4）有利于环境保护：DC600V供电系统的噪音低，且无油烟污染，有利于改善铁路沿线尤其是车站工作人员的工作环境，有利于改善旅客的候车环境； （5）日常维护工作量少，维护费用低。,三、客车电源的工作原理,列车DC600V供电系统主要包括整流电源、客车逆变电源、充电机、蓄电池组、供电母线、电源分配及相关保护电路等几大部分，其一般结构下图所示。,图1 列车DC600V供电系统示意图,三、客车电源的工作原理,客车电源的电路图 客车电源也称客车逆变电源
8、，是列车DC600V供电系统的重要组成部分。客车电源的服务对象包括通风及冷却系统，压缩机、空调等，夏季负载为压缩机、通风机和冷凝风机、空调、废排风机和开水炉等；冬季负载为可频繁断电的三相交流220V负载（伴热）、通风机、开水炉、空气预热器等。它们的好坏直接关系到机车能否正常运行，关系到旅客的舒适性。客车电源也称客车逆变电源，其服务的对象包括通风及冷却系统，压缩机、空调等，它们的好坏直接关系到机车能否正常运行，关系到旅客的舒适性。 目前，由我所自主研发生产的TGF20系列型、TGF23系列型、TGN20系列型客车电源变换箱已分别批量用于25G、25T、25T样板车，运行考核良好。,三、客车电源的
9、工作原理,TGF20系列型电源变换箱包括1台50KVA的逆变电源装置和1台不小于8KW的DC110V充电机等装置。 TGF23系列型和TGN20系列型电源变换箱包括2台35kVA的逆变电源装置和1台不小于10kW的变压器。 逆变电源为空调、电加热器以及其他车载交流380V用电设备供电；变压器为AC220V用电设备供电；DC110V充电机为控制电路、照明电路及其它110V负载供电，同时对DC110V蓄电池组进行充电。 右图为TGF20系列型客车电源电路示意图,三、客车电源的工作原理,右图为TGF23系列型客车电源电路示意图 本车厢的逆变电源只对本车厢的交流电器供电，不对其他车供电。考虑到我国铁路
10、具有连续运行时间长，中途不具备维修条件的特点，采取适当冗余措施，一般每辆车厢配置两台逆变电源。电源的数量和容量的选择既满足正常及应急处理时的要求，又要考虑到经济性。2台逆变电源正常时保证本车厢所有相关交流电器的用电；当只能一台电源工作时，则切除部分负载。,三、客车电源的工作原理,控制箱 控制箱采用36R标准机箱，内含输入输出板、开关电源板、逆变器控制板、主控板、风扇控制板（TGN20系列型不含）共5（4）块插件，其中开关电源板将控制箱的输入电源DC110V转化为其他插件所需要的24V、15V、5V；逆变控制板与逆变器模块配合共同完成逆变器输出任务；输入输出板和主控板则包括故障诊断、系统管理、计
11、算机通信接口及I/O接口等部分，完成接收指令、发送信息、协调内部及外部关系的任务。风扇控制板完成对客车电源内部冷却风扇的控制。,配置时注意按正确位置配置插件，控制箱插件面板的信号灯可以直观的反映外部控制信号的状态及本系统各组件的状态，通过这些信息可以及时判断排除部分故障。,四、客车电源控制方法及控制面板,四、客车电源控制方法及控制面板,主控板控制流程 DC110V控制电供电后，逆变器执行自检，时间不得超过5S。如果电压传感器检测到DC600V电源电压低于DC4905V，放电接触器吸合，DC600V主接触器处于断开，预充电接触器处于断开，交流输出接触器断开；如果电压传感器检测到主电路电压超过DC
12、4905V时，延时不得超过5S，断开放电接触器，吸合主接触器，开始预充电（此时预充电接触器处于断开状态）。当电压传感器检测到母线电压和逆变器支撑电容上的电压差小于DC50V后，吸合预充电接触器，短接预充电电阻，结束预充电状态（此时放电接触器处于断开状态），预充电时间不得超过5S。预充电结束后，检测距离最近一次DC600V电源停止供电时间，当时间已经超过5560S，保证交流输出满足要求时，吸合交流输出接触器，逆变器按VVVF启动输出；当时间不到5560S时，延时等待，时间达到5560S后，保证交流输出满足要求时，吸合交流输出接触器，逆变器按VVVF启动输出。对于为餐饮电器供电的逆变器，从DC60
13、0V电源有电到逆变器正常交流输出的时间不得超过30S，减载工作时应满足非餐饮电器用逆变器启动时间的要求。 在工作过程中，逆变器如果出现任何交流输出不正常的现象时，交流输出接触器断开，以免影响负载。如果出现不可恢复故障、逆变器不能正常工作或能引起逆变器内部损坏时断开DC600V主接触器，断开预充电接触器，吸合放电接触器。 在工作过程中，电压传感器检测到电压低于4505V后，立即断开主接触器，断开预充电接触器，吸合放电接触器。 在TGF23系列型和TGN20系列型客车电源中，两台逆变器相互热备，当某一台逆变器由于发生故障停止输出时，另一台逆变器应同时停止输出，如果是可恢复故障，两台逆变器应自动重新
14、启动；如果是不可恢复故障，应先使逆变器减载信号有输出，然后延时30s进行热备转换，正常的逆变器重新启动。,逆变器控制板控制流程 逆变器控制系统框图如图4-2所示，硬件部分主要为电流、电压信号检测及信号调整使之适合于CPU的A/D采样。软件主要包括输出目标频率f、输出目标电压U0和中间直流电压Ud的产生，矢量作用时间的计算，R、S、T 三相脉冲信号的产生几个部分。输出目标频率f受频率给定、逆变器输出电流和中间直流电压三个因素的影响，当逆变器输出电流和中间直流电压都在正常范围内时，输出目标频率f等于给定频率值。输出目标电压U0受输出目标频率f的影响，并保证U0/f等于常数。 该控制系统采用8019
15、6KC20的高速输出口(HSO)输出PWM脉冲，同步调制，开关频率采取分段控制方法，即在一定的输出频率范围内，保持分频数不变。除PWM 波形发生之外，其输出频率调节、故障保护、稳压控制等功能也全部由软件实现。利用该原理实现的控制系统硬件电路简单，参数调节方便准确，完全可以替代专用PWM集成电路。 逆变器控制系统的功能：接收主控板的频率给定信号，对中间直流电压、逆变器输出电流、逆变器输出电压等控制所需要的值进行采样、调整以及A/D转换，按U/f=常数，利用SVPWM产生三相PWM脉冲，实现逆变器的变压变频控制。另外还具有中间直流过压、输出电流过流、输出过载、开关元件故障、三相不平衡、输出短路等保
16、护功能。,四、客车电源控制方法及控制面板,图4-2 逆变器控制系统框图,四、客车电源控制方法及控制面板,图5-2 TGF23、TGN20系列型客车电源逆变器模块组件,逆变器模块组件 TGF20系列型客车电源逆变器模块组件如图5-1所示。 TGF23、TGN20系列型客车电源逆变器模块组件如图5-2所示。,图5-1 TGF20系列型客车电源逆变器模块组件,五、逆变器模块的功能说明,五、逆变器模块的功能说明,图5-2 TGF23、TGN20系列型客车电源逆变器模块组件,五、逆变器模块的功能说明,图5-3 IGBT实物图、等效电路及电路符号,IGBT的工作原理 IGBT又称绝缘栅极双极型晶体管，是一种新发展起来的复合型电力电子器件。它既有单极型电力驱动器件MOSFET的优点，又结合了双极型器件BJT耐高压、电流大的特点。其开关速度虽较功率MOSFET 低，但远高于BJT。又因是电压控制器件，故控制电路简单，稳定性较好。因此，在20KHZ及以下中等
