1、1DC600V 集中供電技術原理2主講教師： 劉志明 教授 北京交通大學機電學院 DC600V 集中供電技術原理集中供電技術原理3DC600V 集中供電技術原理集中供電技術原理 軌道車輛就像一間間可流動的房子，客車是人們旅軌道車輛就像一間間可流動的房子，客車是人們旅途中的臨時居所，它們都安裝在車輛的走行部上，沿著途中的臨時居所，它們都安裝在車輛的走行部上，沿著鐵路線流轉四方。鐵路線流轉四方。 軌道車輛在快速運行中，就像移動的房屋，但是它軌道車輛在快速運行中，就像移動的房屋，但是它不能像固定的房屋那樣獲得電能。不能像固定的房屋那樣獲得電能。最早的接觸網供電最早的接觸網供電發電車發電車DC600V

2、 DC600V 集中供電技術原理集中供電技術原理1、車軸發電機供電、車軸發電機供電特點：特點：1、采用交流感應子發電機、采用交流感應子發電機2、配置電壓自動調節及保護裝置、配置電壓自動調節及保護裝置軸驅式交軸驅式交流發電機流發電機三相交流電三相交流電整流整流器器蓄電蓄電池池負載負載電壓自動電壓自動調整裝置調整裝置直流電直流電I勵磁勵磁 鐵路上將裝有車軸發電機和蓄電池組的客車稱為鐵路上將裝有車軸發電機和蓄電池組的客車稱為“母母車車”，沒有裝的稱為，沒有裝的稱為“子車子車”。DC600V DC600V 集中供電技術原理集中供電技術原理1、車軸發電機供電、車軸發電機供電5n什么是感應子發電機什么是感

3、應子發電機?n當轉子旋轉時，在定子內表面上的任意一個被研究點當轉子旋轉時，在定子內表面上的任意一個被研究點，其主磁通的大小變化而方向不變。，其主磁通的大小變化而方向不變。6感應子發電機的感應電勢感應子發電機的感應電勢槽齒fWKKEWB2KB-磁場波形系數磁場波形系數KW-繞組系數繞組系數f-電機頻率電機頻率 W-繞組匝數繞組匝數 齒齒-通過轉子齒磁通通過轉子齒磁通 槽槽-通過轉子槽磁通通過轉子槽磁通DC600V DC600V 集中供電技術原理集中供電技術原理1、車軸發電機供電、車軸發電機供電7DC600V DC600V 集中供電技術原理集中供電技術原理8A陽極；陽極；K陰極；陰極；G控制極控制

4、極導通條件：導通條件：1、可控硅、可控硅AK之間有正向電壓之間有正向電壓2、控制極有足夠大的觸發電流、控制極有足夠大的觸發電流關斷條件：關斷條件：可控硅可控硅AK之間正向電壓不能保證三極之間正向電壓不能保證三極管導通。管導通。AKG可控硅的控制角：有正向電壓存在而不導通的時間。可控硅的控制角：有正向電壓存在而不導通的時間。可控硅的導通角：可控硅導通的時間。可控硅的導通角：可控硅導通的時間。SCR符號符號可控硅又稱晶閘管可控硅又稱晶閘管SCR，是一種大功率半導體器件，是一種大功率半導體器件，主要用于整流、逆變、調壓和開關四個方面主要用于整流、逆變、調壓和開關四個方面DC600V DC600V 集

5、中供電技術原理集中供電技術原理2、單元式柴油發電機供電、單元式柴油發電機供電柴油機柴油機聯軸器聯軸器三相同步發電機三相同步發電機調速器調速器配電盤配電盤勵磁調節器勵磁調節器負載負載交流電交流電 由于公務車以及特種用途的車輛上，負載用電量大；因由于公務車以及特種用途的車輛上，負載用電量大；因此，這些車均采用在車下安裝柴油發電機組單獨供電。此，這些車均采用在車下安裝柴油發電機組單獨供電。 該供電方式一般只給本車供電，不向整列客車供電。該供電方式一般只給本車供電，不向整列客車供電。DC600V DC600V 集中供電技術原理集中供電技術原理3、發電車集中供電、發電車集中供電 發電車是不載旅客的發電站

6、，一般安裝發電車是不載旅客的發電站，一般安裝3臺大功率柴油臺大功率柴油發電機組，通常工作時啟動發電機組，通常工作時啟動1個或個或2個機組，其余備用。個機組，其余備用。DC600V DC600V 集中供電技術原理集中供電技術原理4、機車集中供電、機車集中供電 在電氣化鐵路運行區段，電力機車將接觸網上在電氣化鐵路運行區段，電力機車將接觸網上25kV的的單相交流電經過變壓器、整流器、變流器等一整套電氣設單相交流電經過變壓器、整流器、變流器等一整套電氣設備處理，變成備處理，變成DC600V，通過貫穿全列車的輸電干線和專，通過貫穿全列車的輸電干線和專用車端連接器，向被其牽引的整列客車供電。用車端連接器，

7、向被其牽引的整列客車供電。 在非電氣化區段，內燃機車發電機組發電在非電氣化區段，內燃機車發電機組發電后，經過后，經過整整流、濾波，形成兩套獨立流、濾波，形成兩套獨立DC600V電源，分兩路通過連接電源，分兩路通過連接器向空調客車供電器向空調客車供電。DC600V DC600V 集中供電技術原理集中供電技術原理4、機車集中供電、機車集中供電 2路路DC600V電源電源首先到首先到車廂內電氣綜車廂內電氣綜合控制柜合控制柜；經手動或經手動或PLC選擇選擇后后，引至車下，引至車下逆變器箱；逆變器箱； 逆變器箱內逆變器箱內的的2臺臺35kVA逆變器和逆變器和1臺臺15 kVA隔離變壓器輸隔離變壓器輸出出

8、AC380V電電供供交流交流用電設備用電設備和充電機工和充電機工作作。 性能優越的高速列車性能優越的高速列車動車組概念動車組概念動車組是自帶動力、固定編組、兩端分別設有司機室的列動車組是自帶動力、固定編組、兩端分別設有司機室的列車。車。動車組往返不需掉轉車頭或摘掛機車，適合高速鐵路高密動車組往返不需掉轉車頭或摘掛機車，適合高速鐵路高密度公交化運行。度公交化運行。輔助變流器輔助變流器牽引變壓器牽引變壓器動車組電氣系統一般分為供電系統和負載設備動車組電氣系統一般分為供電系統和負載設備充電機和充電機和蓄電池蓄電池DC600V DC600V 集中供電技術原理集中供電技術原理5、動車組輔助供電系統供電、

9、動車組輔助供電系統供電 動車組輔助供電系統主要由輔助動車組輔助供電系統主要由輔助變流器、蓄電池、充電機等組成。變流器、蓄電池、充電機等組成。該系統將列車上該系統將列車上牽引牽引變壓器或者主變壓器或者主變流器輸出的電能進行處理，變成變流器輸出的電能進行處理，變成三相交流電給用電設備工作。三相交流電給用電設備工作。15電氣化鐵路供電DC600V DC600V 集中供電技術原理集中供電技術原理16牽引供電系統示意圖 額定電壓25kV，正常工作范圍2029kV。牽引變電所牽引變電所電力系統三相電電力系統三相電110kV110kV牽引網單相電牽引網單相電鋼軌鋼軌接觸網接觸網 DC600V DC600V

10、集中供電技術原理集中供電技術原理17牽引變電所（Traction Substation）n牽引變電所接收發電廠輸出的三相110kV高壓電，通過變壓器降壓并變換成單相電，向鐵路上、下行兩個方向的接觸網供電。DC600V DC600V 集中供電技術原理集中供電技術原理18 1、接觸網作為單相供電網，每隔30km左右就要設置電分相絕緣器，分相絕緣器兩端電壓相位不同。 2、列車過分相時嚴禁短路兩相電路。 列車過分相時線路兩側對司機的提示DC600V DC600V 集中供電技術原理集中供電技術原理19(A) 電源電源(B) 電源電源接觸網接觸網中性段中性段軌道軌道切換用地面裝置切換用地面裝置切換用地面裝

11、置切換用地面裝置 方式方式1 1：列車自動過分相：列車自動過分相DC600V DC600V 集中供電技術原理集中供電技術原理20接觸網接觸網中性段中性段軌道軌道(A) 電源電源(B) 電源電源切換用地面裝置切換用地面裝置切換用地面裝置切換用地面裝置車載斷路器車載斷路器“閉合閉合”列車接近分相區，用列車接近分相區，用B相電相電方式方式1 1：列車自動過分相：列車自動過分相DC600V DC600V 集中供電技術原理集中供電技術原理21接觸網接觸網中性段中性段軌道軌道(A) 電源電源(B) 電源電源切換指令切換指令切換用地面裝置切換用地面裝置車載斷路器車載斷路器“斷開斷開”切換用地面裝置發出指令，

12、車載斷路器切換用地面裝置發出指令，車載斷路器“斷開斷開”。方式方式1 1：列車自動過分相：列車自動過分相DC600V DC600V 集中供電技術原理集中供電技術原理22接觸網接觸網中性段中性段軌道軌道(A) 電源電源(B) 電源電源切換用地面裝置切換用地面裝置切換用地面裝置切換用地面裝置車載斷路器車載斷路器“斷開斷開”惰行通過惰行通過方式方式1 1：列車自動過分相：列車自動過分相列車惰行通過中性段。列車惰行通過中性段。DC600V DC600V 集中供電技術原理集中供電技術原理23接觸網接觸網中性段中性段軌道軌道(A) 電源電源(B) 電源電源切換用地面裝置切換用地面裝置切換用地面裝置切換用地

13、面裝置車載斷路器車載斷路器“斷開斷開”方式方式1 1：列車自動過分相：列車自動過分相列車沒有完全通過分相區，車載斷路器仍然在列車沒有完全通過分相區，車載斷路器仍然在“斷開斷開”狀態狀態 。DC600V DC600V 集中供電技術原理集中供電技術原理2424接觸網接觸網中性段中性段軌道軌道(A) 電源電源(B) 電源電源切換用地面裝置切換用地面裝置閉合指令閉合指令車載斷路器車載斷路器“閉合閉合”切換用地面裝置發出指令，車載斷路器切換用地面裝置發出指令，車載斷路器“閉合閉合”，列車用，列車用A相電。相電。方式方式1 1：列車自動過分相：列車自動過分相DC600V DC600V 集中供電技術原理集中

14、供電技術原理257:20進行動車組斷電大復位后，升進行動車組斷電大復位后，升Tc02車受電弓，在車受電弓，在HMI上切除上切除IC06、EC08車牽引，主斷不能閉合。之后車牽引，主斷不能閉合。之后降降Tc02車受電弓，升車受電弓，升Tc07車受電弓，在車受電弓，在HMI上切除上切除EC01、IC03車牽引，主斷還是不能閉合。之后將四個動車車牽引，主斷還是不能閉合。之后將四個動車的牽引全部切除，主斷能夠閉合。的牽引全部切除，主斷能夠閉合。7:25 恢復牽引時只有恢復牽引時只有EC08車的牽引可以恢復，其他車的牽引可以恢復，其他牽引恢復后跳主斷，此時只有牽引恢復后跳主斷，此時只有FC05、TC07

15、車輔助變流車輔助變流器正常，但器正常，但EC08車沒有牽引力。車沒有牽引力。7:30請求救援。請求救援。7:50救援車救援車CRH3-005C到達。到達。7:57CRH3-001C切斷蓄電池供電，由切斷蓄電池供電，由CRH3-005C以拖以拖拽方式救援。拽方式救援。8:05開車，開車，8:09到達車站。到達車站。CRH3-001CCRH3-001C分相區停車故障及分析分相區停車故障及分析268:18 CRH3-001C蓄電池供電，升蓄電池供電，升Tc07車受電弓，僅車受電弓，僅EC08車車的牽引可以恢復，其他牽引恢復后跳主斷，此時只有的牽引可以恢復，其他牽引恢復后跳主斷，此時只有FC05、TC

16、07車輔助變流器正常，車頂隔離開關不能閉合，車輔助變流器正常，車頂隔離開關不能閉合，EC08車沒有牽引力。車沒有牽引力。8:26降降Tc07車受電弓，升車受電弓，升Tc02車受電弓，在車受電弓，在HMI上依次切上依次切除各牽引變流器、然后再恢復，主斷、牽引變流器、輔助除各牽引變流器、然后再恢復，主斷、牽引變流器、輔助變流器均正常工作，但無牽引力。變流器均正常工作，但無牽引力。3min后，牽引力正常。后，牽引力正常。動車組到達車站后，廠家技術人員上車和添乘人員及隨動車組到達車站后，廠家技術人員上車和添乘人員及隨車機械師對動車組進行了診斷，確認動車組硬件無故障。車機械師對動車組進行了診斷，確認動車

17、組硬件無故障。CRH3-001CCRH3-001C分相區停車故障及分析分相區停車故障及分析27原因分析及建議：原因分析及建議： （1）從）從CCU中下載的信息并不完全，而且有些內容描述中下載的信息并不完全，而且有些內容描述不明確，因此給故障分析和判斷帶來了很大困難。不明確，因此給故障分析和判斷帶來了很大困難。（2）初步認為過分相時）初步認為過分相時CCU只記錄了進入分相區的信息只記錄了進入分相區的信息而未收到出分相區信息，可能是造成系統禁止合主斷的主而未收到出分相區信息，可能是造成系統禁止合主斷的主要原因。要原因。（3）動車組回庫后，對動車組進行了全面的檢查，無硬動車組回庫后，對動車組進行了全

18、面的檢查，無硬件故障，此次故障是由于件故障，此次故障是由于ATP死機觸發緊急制動并引發一死機觸發緊急制動并引發一系列軟件故障。系列軟件故障。 CRH3-001CCRH3-001C分相區停車故障及分析分相區停車故障及分析28后續處理方案：后續處理方案：CRH3型動車組停在分相區后，需按照如下流程操作：型動車組停在分相區后，需按照如下流程操作：(1)向控制中心申請跨區供電向控制中心申請跨區供電(2)將牽引手柄打到將牽引手柄打到“0”位位(3)跨區供電后，在網壓恢復至少跨區供電后，在網壓恢復至少3s后合主斷，合主斷同后合主斷，合主斷同時要按下背光按鈕時要按下背光按鈕“Neutral section（

19、分相區）（分相區）”至少至少2s，在主斷閉合同時背光按鈕熄滅在主斷閉合同時背光按鈕熄滅(4)車載電源工作后，推動牽引手柄增加牽引力車載電源工作后，推動牽引手柄增加牽引力(5)動車組駛出分相區后，向控制中心報告分相區供電動車組駛出分相區后，向控制中心報告分相區供電CRH3-001CCRH3-001C分相區停車故障及分析分相區停車故障及分析29(A) 電源電源(B) 電源電源接觸網接觸網中性段中性段軌道軌道在線檢測線路在線檢測線路切換斷路器切換斷路器(A)“斷開斷開”切換斷路器切換斷路器(B)“閉合閉合”無列車狀態無列車狀態方式方式2： 地面自動過分相地面自動過分相DC600V DC600V 集中

20、供電技術原理集中供電技術原理30(A) 電源電源(B) 電源電源接觸網接觸網中性段中性段軌道軌道在線檢測線路在線檢測線路切換斷路器切換斷路器(A)“斷開斷開”切換斷路器切換斷路器(B)“閉合閉合”列車接近分相區，用列車接近分相區，用B相電。相電。方式方式2： 地面自動過分相地面自動過分相31(A) 電源電源(B) 電源電源接觸網接觸網中性段中性段軌道軌道在線檢測在線檢測切換斷路器切換斷路器(A)“斷開斷開”切換斷路器切換斷路器(B)“閉合閉合”駛入中間區段，進行在線檢測駛入中間區段，進行在線檢測方式方式2： 地面自動過分相地面自動過分相DC600V DC600V 集中供電技術原理集中供電技術原

21、理32(A) 電源電源(B) 電源電源接觸網接觸網中性段中性段軌道軌道切換斷路器切換斷路器(A)“斷開斷開”切換斷路器切換斷路器(B)“斷開斷開” 在線在線切換斷路器切換斷路器(B)“斷開斷開”方式方式2： 地面自動過分相地面自動過分相DC600V DC600V 集中供電技術原理集中供電技術原理33(A) 電源電源(B) 電源電源接觸網接觸網 中性段中性段軌道軌道在線在線切換斷路器切換斷路器(A) “閉合閉合”切換斷路器切換斷路器(B)“斷開斷開” 切換斷路器切換斷路器(A)“閉合閉合”方式方式2： 地面自動過分相地面自動過分相DC600V DC600V 集中供電技術原理集中供電技術原理34(

22、A) 電源電源(B) 電源電源接觸網接觸網 中性段中性段軌道軌道檢測無列車在線檢測無列車在線切換斷路器切換斷路器(A)“閉合閉合”切換斷路器切換斷路器(B)“斷開斷開”通過區段后，檢測無列車在線。通過區段后，檢測無列車在線。方式方式2： 地面自動過分相地面自動過分相DC600V DC600V 集中供電技術原理集中供電技術原理35(A) 電源電源(B) 電源電源接觸網接觸網中性段中性段軌道軌道無列車無列車切換斷路器切換斷路器(A)“斷開斷開”切換斷路器切換斷路器(B)“斷開斷開”切換斷路器切換斷路器(A)“斷開斷開”方式方式2： 地面自動過分相地面自動過分相DC600V DC600V 集中供電技

23、術原理集中供電技術原理36(A) 電源電源(B) 電源電源接觸網接觸網中性段中性段軌道軌道無列車無列車切換斷路器切換斷路器(A)“斷開斷開”切換斷路器切換斷路器(B)“閉合閉合”切換斷路器切換斷路器(B)“閉合閉合”方式方式2： 地面自動過分相地面自動過分相DC600V DC600V 集中供電技術原理集中供電技術原理37DC600V DC600V 集中供電技術原理集中供電技術原理 1 1、牽引供電電網提供的是單相交流電。、牽引供電電網提供的是單相交流電。 2 2、列車在過分相區的過程中將在瞬間沒有電力輸、列車在過分相區的過程中將在瞬間沒有電力輸入。入。牽引供電網供電特點牽引供電網供電特點DC6

24、00VAC380V600V電源軟啟動過分相逆變器緩沖穩定運行軟啟動列車過分相的時候列車過分相的時候DC600VDC600V電壓的變化電壓的變化38一、一、 DC600VDC600V集中供電集中供電DC600V DC600V 集中供電技術原理集中供電技術原理 25T客車客車供電系統供電系統特點：特點： DC600V兩路干線獨立供電、分散變流，本車的供、兩路干線獨立供電、分散變流，本車的供、配電控制由車內電氣綜合控制柜來完成，其控制中樞為配電控制由車內電氣綜合控制柜來完成，其控制中樞為PLC。 各車逆變器放在車下，不占用客車空間各車逆變器放在車下，不占用客車空間，列車編組靈列車編組靈活；控制系統采

25、用活；控制系統采用DC 110 V；采用大功率高頻開關電源；采用大功率高頻開關電源；實現全列行車安全和空調參數網絡監控，并與地面聯網。實現全列行車安全和空調參數網絡監控，并與地面聯網。采用機車車輛兩級保護系統實現了故障自動切除。采用機車車輛兩級保護系統實現了故障自動切除。39DC600V DC600V 集中供電技術原理集中供電技術原理一、一、 DC600VDC600V集中供電集中供電 在電氣化區段，電力機車的列車輔助供電裝置將受電弓在電氣化區段，電力機車的列車輔助供電裝置將受電弓接受的接受的25 kV單相高壓交流電降壓、整流、濾波，形成兩套單相高壓交流電降壓、整流、濾波，形成兩套獨立獨立DC6

26、00V直流電源，兩套裝置分兩路通過連接器向空直流電源，兩套裝置分兩路通過連接器向空調客車供電，供電容量調客車供電，供電容量2x400kW。 在非電氣化區段，內燃機車發電機組發電、整流、濾波，在非電氣化區段，內燃機車發電機組發電、整流、濾波，形成兩套獨立形成兩套獨立DC600V直流電源，兩套裝置分兩路通過連直流電源，兩套裝置分兩路通過連接器向空調客車供電，供電容量接器向空調客車供電，供電容量2400kW。40DC600V DC600V 集中供電技術原理集中供電技術原理一、一、 DC600VDC600V集中供電集中供電電力機車供電原理圖（電力機車供電原理圖（SS8型）型）41DC600V DC60

27、0V 集中供電技術原理集中供電技術原理一、一、 DC600VDC600V集中供電集中供電 在機車主變壓器上增加在機車主變壓器上增加2個列車供電繞組個列車供電繞組a1和和a2，將受電弓接收的將受電弓接收的25 kV單單相交流電降壓為相交流電降壓為870V； 分別通過列車供電接觸分別通過列車供電接觸器器KM1和和KM2，輸入獨立，輸入獨立工作的單相半控整流裝置工作的單相半控整流裝置V3和和V4；42DC600V DC600V 集中供電技術原理集中供電技術原理一、一、 DC600VDC600V集中供電集中供電 整流器整流器V3和和V4將單相將單相交流電整流成電壓為交流電整流成電壓為600V，額定電流

28、額定電流670A的直流電；的直流電；經過濾波電抗器經過濾波電抗器L5、C29或或L6、C30，由由電氣連接電氣連接器向列車母線供電。器向列車母線供電。 43DC600V DC600V 集中供電技術原理集中供電技術原理一、一、 DC600VDC600V集中供電集中供電 電路的檢測及保護電路有過壓吸收電路，包括阻容吸收電路的檢測及保護電路有過壓吸收電路，包括阻容吸收網絡網絡R63、C33和壓敏電阻和壓敏電阻6RV；接地保護電路，包括；接地保護電路，包括11QP接地故障隔離開關、限流電阻接地故障隔離開關、限流電阻R73、經濟電阻、經濟電阻R49、接地繼電器接地繼電器7KE及浪涌吸收電容及浪涌吸收電容

29、C33；44DC600V DC600V 集中供電技術原理集中供電技術原理一、一、 DC600VDC600V集中供電集中供電 輸入輸入交流側過流保護，包括交流側過流保護，包括互感器互感器KC11、TA1；直流側過流保護，由直流側過流保護，由SC9、SV5將檢測結果送入微機將檢測結果送入微機控制系統，進而控制控制系統，進而控制KM1的通、斷。的通、斷。45DC600V DC600V 集中供電技術原理集中供電技術原理二、客車二、客車DC600VDC600V電氣系統電氣系統組成組成 DC 600 V電氣系統電氣系統由車端連接器，列車供電干線，由車端連接器，列車供電干線，配電柜，逆變器，蓄電池組，充電器

30、，空調控制柜，照配電柜，逆變器，蓄電池組，充電器，空調控制柜，照明控制柜等組成。明控制柜等組成。46DC600V DC600V 集中供電技術原理集中供電技術原理二、客車二、客車DC600VDC600V電氣系統電氣系統組成組成47 25T型客車逆變器主電路為三相橋式電壓型電路，采用IGBT作為開關器件。其控制采用SPWM調制技術，依據U/F=常數實現軟啟動。 輸出端配有正弦波濾波器及EMC抗電磁干擾濾波器，以保證輸出電壓諧波含量小于10%及減小電磁干擾，并具有輸入輸出隔離接觸器及轉換接觸器。 逆變器箱外形尺寸1900 x940 x600 （寬x深x高mm），包括散熱器、排水閥、鎖和風扇。保護等級

31、為IP45。DC600V DC600V 集中供電技術原理集中供電技術原理二、客車二、客車DC600VDC600V電氣系統電氣系統組成組成48 1）輸入電壓 額定電壓：DC600V 波動范圍：DC500V- DC660V 瞬態過電壓720V允許持續不小于2s。 2）控制電壓 額定電壓： DC110V 波動范圍： DC77V-DC137.5V。 3）額定輸出容量：2 35 KVA 4）額定輸出電壓及頻率： 三相交流電壓有效值 380V5%（諧波含量 Insulated Gate Bipolar Transistor絕緣門兩極晶體管絕緣門兩極晶體管GDU = Gate Drive Unit 門門(G

32、ate)驅動單元驅動單元nIGBT示意符號示意符號nGDU控制門控制門 CollectorEmitterGateGDU55三相逆變器構成三相逆變器構成 221180 V D C+ 2 4 V D C0 V D C+ 2 4 V D C376541. 光纖信號光纖信號 來自來自/去去 往往MCM計算機計算機 2. 門電路驅動裝置門電路驅動裝置3. IGBT模塊模塊4. U相相5. V相相6. W相相7. 相間電壓相間電壓563-DCU信號信號U相輸出高電平相輸出高電平IGBT模塊模塊U相模塊相模塊GDU開開GDU關關uIGBT模塊工作模式模塊工作模式1換流前：換流前：來自驅動控制單元來自驅動控制

33、單元(DCU/A)的光信號的光信號3 使使IGBT（1） 導通，導通，IGBT（2）阻斷，電流通過）阻斷，電流通過IGBT（1）從）從DC+ 流向負載，流向負載，U相電位為相電位為DC+ 573-DCU信號信號U相輸出低電平相輸出低電平IGBT模塊模塊U相模塊相模塊GDU開開GDU關關uIGBT模塊工作模式模塊工作模式2來自驅動控制單元的光信號來自驅動控制單元的光信號3控制控制IGBT(1)阻斷，阻斷， 觸發觸發IGBT(2)導通。導通。負載電流將經過負載電流將經過IGBT(2) 的續流二極管構成回路，加在的續流二極管構成回路，加在U相的相的電壓為電壓為DC-。當負載電流過零時，反向電流將從負

34、載經過當負載電流過零時，反向電流將從負載經過IGBT(2)導通。導通。 換流時：換流時：583-DCU信號信號U相輸出高電平相輸出高電平IGBT模塊模塊U相模塊相模塊GDU開開GDU關關uIGBT模塊工作模式模塊工作模式1再次換流時：再次換流時：來自驅動控制單元來自驅動控制單元(DCU/A)的光信號的光信號3 使使IGBT（1）導通，）導通，IGBT（2）阻斷，電流通過）阻斷，電流通過IGBT（1）從）從DC+流向流向負載，負載，U相電位為相電位為DC+ l反向電流的換流過程通過反向電流的換流過程通過IGBT(1)的續流二極管完成。的續流二極管完成。594、交流濾波電路、交流濾波電路DC600

35、V DC600V 集中供電技術原理集中供電技術原理 該電路由該電路由3個電感與組個電感與組合電容構成合電容構成LC濾波器，對濾波器，對逆變電路輸出的斬波脈沖逆變電路輸出的斬波脈沖進行濾波，輸出正弦波。進行濾波，輸出正弦波。 當輸出的電壓正常時當輸出的電壓正常時LV13和和LA12，LA13將檢測到的將檢測到的信號傳給信號傳給CPU并控制并控制KM13閉合，進入輸出電路。閉合，進入輸出電路。LA12LV13LA13LV11LV12LV13CVL605、輸出電路、輸出電路DC600V DC600V 集中供電技術原理集中供電技術原理 該電路由輸出接觸器該電路由輸出接觸器KM13、3個有效值電流傳感器

36、個有效值電流傳感器及濾波器及濾波器EMI1組成，經此電路對高次諧波進行濾波，組成，經此電路對高次諧波進行濾波，使輸出的正弦波波形更加平滑。使輸出的正弦波波形更加平滑。LA14LA15LA16KM13616、放電電路、放電電路DC600V DC600V 集中供電技術原理集中供電技術原理 該電路由放電電阻該電路由放電電阻R16和和接觸器接觸器FKM13組成，當逆組成，當逆變工作完畢斷開變工作完畢斷開DC600V電電源后，源后，LV12檢測到的信號檢測到的信號傳給傳給CPU，經處理后傳出信，經處理后傳出信號使號使FKM13閉合，中間電閉合，中間電路的電容余電經路的電容余電經R16放電。放電。R166

37、27、隔離變壓器、隔離變壓器DC600V DC600V 集中供電技術原理集中供電技術原理 輸出的三相三線制輸出的三相三線制AC380V經此隔離變壓器經此隔離變壓器T0通過星形通過星形三角形電路轉換變為三相帶中線（三相四線制）及三組三角形電路轉換變為三相帶中線（三相四線制）及三組AC220V輸出使其波形更加平滑，供伴熱、通風機，插座輸出使其波形更加平滑，供伴熱、通風機，插座等負載使用。等負載使用。638、聯絡開關、聯絡開關DC600V DC600V 集中供電技術原理集中供電技術原理 當一臺逆變器故障另一當一臺逆變器故障另一臺正常時。臺正常時。CPU收到故障收到故障信號經處理再通過信號經處理再通過

38、PLC發發出減載信號使空調半載運出減載信號使空調半載運行，然后將行，然后將KM14閉合。閉合。這樣就由一臺逆變器向兩這樣就由一臺逆變器向兩路負載供電，確保客車用路負載供電，確保客車用電設備的正常工作。電設備的正常工作。KM1464DC600V DC600V 集中供電技術原理集中供電技術原理三、三、車內電氣裝置車內電氣裝置車內電氣裝置主要由車內電氣設備、配電線路、電氣車內電氣裝置主要由車內電氣設備、配電線路、電氣監控系統、照明控制、列車網絡組成。監控系統、照明控制、列車網絡組成。車內電氣車內電氣AC380/220V 50Hz交流設備：管路伴熱、集便交流設備：管路伴熱、集便系統伴熱、通風機、空調機

39、組、電源插座、電開水爐等。系統伴熱、通風機、空調機組、電源插座、電開水爐等。DC600V直流設備：客室電熱器直流設備：客室電熱器DC110V直流設備：照明燈、軸報裝置、空調控制、集直流設備：照明燈、軸報裝置、空調控制、集便控制、電開水爐控制等。便控制、電開水爐控制等。DC48V的變換器給電話、尾燈等供電。的變換器給電話、尾燈等供電。65DC600V DC600V 集中供電技術原理集中供電技術原理電氣監控系統主要由電氣綜合控制柜、網絡傳輸電纜組成。電氣監控系統主要由電氣綜合控制柜、網絡傳輸電纜組成。 電氣綜合控制柜電氣綜合控制柜由由DC600V供電，集電源轉換控制、空供電，集電源轉換控制、空調機

40、組控制、照明控制等功能單元于一體。調機組控制、照明控制等功能單元于一體。 電氣綜合控制柜的控制核心采用可編程控制器，電氣綜合控制柜的控制核心采用可編程控制器，PLC通通過微型可編程序終端（顯示觸摸屏）接受各種指令并自動過微型可編程序終端（顯示觸摸屏）接受各種指令并自動執行相應的操作步驟，對電氣系統運行中出現的各種故障執行相應的操作步驟，對電氣系統運行中出現的各種故障及時進行診斷、指示并保護，進行車對車通訊，及時進行診斷、指示并保護，進行車對車通訊，三、三、車內電氣裝置車內電氣裝置66DC600V DC600V 集中供電技術原理集中供電技術原理 綜合控制柜中設有電氣系統監控主機，該裝置用兩根網綜

41、合控制柜中設有電氣系統監控主機，該裝置用兩根網線連在線連在Lonworks列車網上列車網上，通過列車網收集全列的供電、通過列車網收集全列的供電、空調信息，并可對全列的供電及空調的運行情況進行監控空調信息，并可對全列的供電及空調的運行情況進行監控，通過車頂的通過車頂的GPRS天線將車輛的運行數據及車內電氣工作天線將車輛的運行數據及車內電氣工作狀態發送給地面接受裝置，實現車對地的無線通訊。狀態發送給地面接受裝置，實現車對地的無線通訊。三、三、車內電氣裝置車內電氣裝置671、鐵路客車電氣綜合控制柜鐵路客車電氣綜合控制柜特點特點 鐵路客車電氣綜合控制柜集供電電源轉換控制、空調機組控制、應急電源控制、照

42、明控制、全列車網絡監控等功能單元于一體。采用可編程控制器，通過顯示觸摸屏接受各種指令并自動執行相應的操作步驟，對電氣系統運行中出現的各種故障及時進行診斷、顯示并保護；實時存儲電壓、電流及各種工況運行記錄，同時通過網關和車輛網絡進行聯網通訊。 綜合控制柜主要有1T1和1T2型兩種，分別對應綜合控制的是一組空調機組和兩組空調機組。DC600V DC600V 集中供電技術原理集中供電技術原理n為適用于綜合控制柜性能的特殊要求，OMRON公司開發了專用PLC控制器（CPM2A-CPU61），其CPU單元見下圖。68DC600V DC600V 集中供電技術原理集中供電技術原理nPLC的硬件系統結構如下圖

43、所示：69DC600V DC600V 集中供電技術原理集中供電技術原理70DC600V DC600V 集中供電技術原理集中供電技術原理溫度輸入點1路（A、B、B-5、6、7），將溫度傳感器PT100所測的溫度值轉換成PLC所需要的標準直流電壓信號（010V）送入；模擬量輸入點為17路（V1-COM1、V2-COM2等），綜合控制柜工作時，電壓、電流傳感器將測得的供電主回路的三相總電壓（相電壓）、三相總電流（相電流）、交流漏電流、1號/2空調機組三相電流（相電流）、蓄電池充放電流、蓄電池電壓、整流電源輸出電壓轉換成PLC所需要的標準信號（010V）分別送入V1、V2V17；71DC600V DC

44、600V 集中供電技術原理集中供電技術原理開關量輸入通道IN00CH共有12點（00000011-下部213點），用于1號/2號空調機組制冷、制暖工況運行及強通風機、弱通風機故障的反饋信號輸入。開關量輸出通道OUT10CH、OUT11CH各有8點（10001007、11001107）繼電器輸出，用于1號/2號空調機組各種運行工況及客室電熱運行工況的控制。n此外，見下圖，使用了擴展I/O單元（CPM1A-20EDR1），包括20點I/O（IN06CH-12點輸入，OUT 14CH-8點輸出）。72DC600V DC600V 集中供電技術原理集中供電技術原理n開關量輸入通道IN 06CH共有12點

45、（0011），用于/路供電回路是否有電、/路供電回路選擇、電源選擇開關SA1是否處于自動位、空調機組控制轉換開關SA2是否處于自動位、1號/2號空調機組壓縮機/預熱器/冷凝風機故障的反饋信號輸入。n開關量輸出通道OUT 14CH有8點（14001407）繼電器輸出，用于/路供電回路選擇控制、應急電源轉換控制以及/路供電指示燈、PLC工作指示燈、空調機組工作/故障指示燈的控制。73DC600V DC600V 集中供電技術原理集中供電技術原理n綜合控制柜控制單元由PLC主機單元、12點輸入/8點輸出的I/O擴展單元、顯示觸摸屏、RS232C適配器組成。nPLC模擬量輸入點17點（010V），溫度輸

46、入點1點（PT100），開關量輸入點24點(直流24V，8mA)，開關量輸出點(繼電器輸出)n顯示觸摸屏采用全中文液晶顯示觸摸屏，具有字符類型和圖象類型顯示，由通訊接口和PLC的外設接口進行通訊。74DC600V DC600V 集中供電技術原理集中供電技術原理1、鐵路客車電氣綜合控制柜鐵路客車電氣綜合控制柜特點特點n控制柜電源包括主電路電源、交流控制電源、整流電源模塊、直流控制電源、充電電源模塊和蓄電池。n主電路由兩路電源母線中的其中一路提供電源，向車內空調、照明、伴熱等交流負載供電，三相交流380V。n交流控制電路取主電路的U相作為控制電路電源，向交流接觸器等交流控制元件供電，單相交流220

47、V。75DC600V DC600V 集中供電技術原理集中供電技術原理1、鐵路客車電氣綜合控制柜鐵路客車電氣綜合控制柜特點特點n整流模塊是將交流220V電源轉換成直流48V的模塊化電源，向應急燈、塞拉門控制器、水位顯示儀、廁所有無人顯示器等直流負載供電。n直流控制電源將直流48V電源轉換成直流24V電源向PLC、顯示觸摸屏、網關、安全記錄儀供電；還將直流48V電源轉換成直流12V向傳感器供電。76DC600V DC600V 集中供電技術原理集中供電技術原理1、鐵路客車電氣綜合控制柜鐵路客車電氣綜合控制柜特點特點n充電電源是向蓄電池充電的模塊化電源。n蓄電池在交流電源供電故障或停止時，向應急燈、軸

48、溫報警器、防滑器、PLC等重要負載供電。電池欠壓保護動作值：42V1VnWG-I網關通過RS-232/Lonworks接口及列車總線實現車輛間綜合控制柜的PLC信息和命令傳遞。77DC600V DC600V 集中供電技術原理集中供電技術原理1、鐵路客車電氣綜合控制柜鐵路客車電氣綜合控制柜特點特點n正常使用情況下，轉換開關SA1置于“自動”位。n合上蓄電池控制開關，PLC、傳感器工作電源工作，分別給PLC、顯示觸摸屏、傳感器提供24V、12V電源。顯示觸摸屏顯示歡迎畫面，然后進入主畫面。78DC600V DC600V 集中供電技術原理集中供電技術原理2、鐵路客車電氣綜合控制柜鐵路客車電氣綜合控制

49、柜功能功能1)電源供電轉換功能電源供電轉換功能 n 路、路均有電時，合上空氣開關，設定車廂號后，PLC按照均衡供電原則，奇數號車廂選擇路供電、偶數號車廂選擇路供電。n 如果路有電、路無電，所有車廂PLC通過檢測自動選擇路供電，由PLC控制的負載減半運行，同時反饋信號給PLC的輸入點，在顯示屏上顯示相應信息。79DC600V DC600V 集中供電技術原理集中供電技術原理2、鐵路客車電氣綜合控制柜鐵路客車電氣綜合控制柜功能功能1)電源供電轉換功能電源供電轉換功能n 如果路有電、路無電，所有車廂PLC通過檢測可自動選擇路供電，負載減半運行，同時在顯示屏上提示相應信息。此時如果路重新供電，則奇數車廂

50、PLC通過檢測可重新選擇路供電。n 如果路、路均無電，PLC通過檢測延時3min自動進入休眠狀態，顯示觸摸屏無顯示；如果路或路供電后，PLC有信號，顯示觸摸屏將自動喚醒，且按照上述步驟選擇供電。80DC600V DC600V 集中供電技術原理集中供電技術原理2、鐵路客車電氣綜合控制柜鐵路客車電氣綜合控制柜功能功能1)電源供電轉換功能電源供電轉換功能n主電路中接有電流傳感器、電壓傳感器和漏電報警器，所測電壓、電流值輸入到PLC的模擬量輸入點，顯示觸摸屏上可顯示主電路的三相電壓、三相電流、供電母線狀態、供電回路、電源狀態等信息n當某路電源出現缺相、過壓、欠壓、三相不平衡等故障、漏電報警器檢測到漏電

51、值超過設定值時，顯示觸摸屏顯示故障提示。81DC600V DC600V 集中供電技術原理集中供電技術原理2、鐵路客車電氣綜合控制柜鐵路客車電氣綜合控制柜功能功能1)電源供電轉換功能電源供電轉換功能n正常情況下，轉換開關SA2置于“自動”位，PLC控制空調機組自動進入“自動”運行，PLC根據車廂里溫度傳感器檢出值與預先設定的“制冷”、“制暖”溫度值進行比較后，進行空調機組的“自動”運轉。n空調機組在自動控制時，有六種工況“強風”、“弱風”、“強風半冷”、“弱風半暖”、“強風全冷”、”弱風全暖”。82DC600V DC600V 集中供電技術原理集中供電技術原理2、鐵路客車電氣綜合控制柜鐵路客車電氣

52、綜合控制柜功能功能2)空調機組控制功能空調機組控制功能83DC600V DC600V 集中供電技術原理集中供電技術原理2)空調機組控制功能空調機組控制功能2、鐵路客車電氣綜合控制柜鐵路客車電氣綜合控制柜功能功能84DC600V DC600V 集中供電技術原理集中供電技術原理2、鐵路客車電氣綜合控制柜鐵路客車電氣綜合控制柜功能功能2)空調機組控制功能空調機組控制功能85DC600V DC600V 集中供電技術原理集中供電技術原理2、鐵路客車電氣綜合控制柜鐵路客車電氣綜合控制柜功能功能2)空調機組控制功能空調機組控制功能n綜合控制柜的直流電源單元分為整流模塊和充電模塊；負載分為一般負載、應急負載、重要負載（防滑器、軸報器、PLC、傳感器等）。n1）電源供電正常情況下，整流模塊、充電模塊工作。蓄電池電壓大于45V時，整流模塊輸出向一般負載和應急負載供電，充電模塊輸出向蓄電池充電；如蓄電池電壓小于45V時，顯示觸摸屏顯示蓄電池過低報警提