铁路空调客车8kw充电机研制

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1、第3l卷，第2期中国铁道科学V01．31No．22010年3月CHINARAILWAYSCIENCEMarch，2010文章编号：1001—4632(2010)02—0137—04·成果简报·铁路空调客车8kW充电机的研制左鹏，李红，刘伟志，刘东辉(中国铁道科学研究院机车车辆研究所，-lt：~100081)摘要：依据《旅客列车DC600V供电系统技术条件》，设计开发新型25T和25G空调客车8kW充电机。8kw充电机主电路由输入电路、全桥IX；／DC直流变换器和输出电路组成，采用移相ZVZCS-PWM软开关控制

2、技术和IGBT作为功率开关管。为了提高变换器的效率，选用非晶材料高频变压器实现电气隔离，用隔直电容减小隔离变压器原边电流的变化，采用快恢复二极管组成全波整流电路。试验和装车运行的结果表明：8kW充电机的结构参数选择合理有效，IX~／DC直流变换器可在很宽的负载变化范围内实现开关器件的软开关，工作效率高，性能完全达到设计要求。关键词：充电机；电路设计；零电压零电流；整流；直流变换器；空调客车中图分类号：U271．381文献标识码：B新型25T和25G铁路空调客车供电系统已取大，充电装置体积大、容量小、效率低以及噪

3、声大消了发电车，采用全列贯通DC600V直流供电方等不足。式。在DC600V供电网下，每辆空调客车供电电随着脉宽调制软开关技术的问世，推动了变流源分别配置2×35kVA逆变器箱和充电器箱各1技术的发展。脉宽调制软开关技术综合了传统脉宽台，其中充电器箱由8kW充电机和3．5kVA单调制技术和谐振技术的优点，应用谐振原理，在功相逆变器组成。率器件换流的瞬间使变换器的开关器件电流在自然8kw充电机是新型25T，25G铁路空调客车过零时关断，电压为零时开通，从而实现了零电压的关键供电设备，其主要负载为本车120Ah蓄电

4、或零电流转换。软开关技术的应用大大降低了开关池组、DC110V用电设备和全列车贯通的DC110器件所承受的电流或电压，以及开关器件的损耗，V供电网。因此空调客车对充电机的性能和可靠性提高了直流变换器的使用开关频率、单位体积的输提出了较高的要求，充电机除应具备相应的保护功出容量和效率。能外，还要有能对蓄电池进行限流恒压充电和温度补偿等功能。2充电机基本工作原理L]根据《旅客列车DC600V供电系统技术条件》和空调客车对充电机的技术要求，开展了8kW充在DC600V供电条件下8kw充电机采用移电机设计与开发。相零电

5、压零电流开关(ZVZCS)控制方法，其主电路由输入电路、DC／DC直流变换器和输出电路1软开关技术_1_组成，主电路结构如图1所示。2．1输入电路工作原理DC／DC直流变换器的控制方法和电路结构直控制系统通过电压传感器检测输人电压，当输接影响充电机的性能。传统充电机的直流变换器采入电压在规定的范围内时，充电接触器KM1吸用PWM硬开关脉宽调制方法，而这种硬开关调制合，并通过快速熔断器F1和充电电阻R1给中间方法存在着开关器件在开通和关断过程中损耗过环节支撑电容Ci充电。当中间环节电压上升到设收稿日期：2009—

6、11—13；修订日期：2010—01—08基金项目：中国铁道科学研究院机车车辆研究所基金资助项目(0450JL0404)作者简介：左鹏(1965一)，男，黑龙江齐齐哈尔人，副研究员。中国铁道科学第31卷定的范围内时，短路接触器KM2闭合，经延时后式中：AUcp为允许的输入电压脉动量；L为额定充电机IX；／DC直流变换器开始软启动工作。当充电流；f为开关频率。电机出现故障时，断开充电接触器KM1，机组停经计算和试验调试，确定输入滤波电容C．m的机，中间环节电压通过放电接触器KM3和放电电容量CF为3400F。阻R

7、2放电。考虑到充电机的实际工况比较恶劣，为提高电在充电机的输入电路中设置滤波电抗器和源的可靠性和抗干扰能力，设计了由电抗器和电容EMI滤波器，以提高机组输入电压的品质因数。组成的LC滤波电路。3．2高频隔离变压器的设计为提高高频变压器的效率和降低漏电感，充电机选用高导磁密的非晶材料作为高频变压器的铁芯。隔离变压器的绕组采用多股导线，以减小导线的集肤效应影响。为了使充电机的DC／DC直流变换器在规定的图18kW充电机电路图输入电压内可以输出所要求的直流电压，变压器原2．2DC／I)C直流变换器工作原理副边的变比K

8、应按最小输入电压-m(和副边最全桥Dc／Dc直流变换器由IGBT半导体功率大占空比D()计算[13，即器件、谐振电容、阻断二极管、隔直电容和高频变K一(2)压器组成。变换器拓扑电路按移相ZVZCS控制原理分成超前臂IGBT开关管T1和T2和滞后臂I其中，(一盟BT开关管T3和T4。超前臂开关管T1和T2在自式中：Hm为最大输出电压。身输出的结电容和并联谐振电容Cl和C2的共同充电机最小