交流传动内燃客运机车DC 600 V列车供电系统设计.pdf

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1、第34卷第2期铁道机车车辆Vo1．34No．22014年4月RAILWAYLOCOMOTIVE&CARApr．20l4文章编号：1008—7842(2014)02—0034—03交流传动内燃客运机车DC600V列车供电系统设计魏宏，曲天威(中国北车集团大连机车车辆有限公司技术开发部，辽宁大连116022)摘要在国内既有的大功率交流传动内燃机车平台上设计DC600V列车供电系统，以满足内燃高速客运机车的需求，介绍了该列车供电的系统结构和技术特点，并通过仿真的方式验证了设计指标。关键词交流传动内燃机车；列车供电；仿真中图分类

2、号：U266．1文献标志码：Adoi：10．3969／j．issn．1O08—7842．2014．02．08近年来，随着国内“和谐型”交流传动内燃货运机车能彼此之间的实时分配；更可以在机车电阻制动工况的广泛使用，交流传动内燃机车的平台已经得以完善。下，把列车供电作为牵引电机回馈制动时的负载，利用为了满足内燃客运机车研发的需求，在目前即有的牵引电动机回馈到中间直流环节的电能为列车供电提HX3大功率交流传动内燃机车平台下研制DC600V供电能输入。列车供电系统(以下称列供系统)。将架控的牵引主传同时，两组列车供电虽完全相同，

3、但彼此独立，其互动系统中间直流环节作为列车供电的输入，供电装置将为冗余，当一路供电回路故障时，另一路仍然可向旅客直流环节的DC600一DC2600V电压经斩波降压电路列车供电。此外，因为采用了隔离电路，又最大限度的和全桥中频隔离变换电路转换为稳定的DC600V电压降低了其对牵引主回路的影响。输出，满足客车供电的需求。产品性能指标及性能参数2技术特点均满足TB／T3063—2O02(旅客列车DC600V供电系(1)主要性能指标统技术条件》中的相关要求。输入电压范围：DC6O()～2600V；1列车供电系统架构额定输出电压：

4、DC600V；目前比较普遍采用的内燃机车列车供电方式为通输出电压范围：DC57O～630V；过辅助柴油机发电机组发电，经相控整流转换为客车供额定输出电流：2×667A；电的方式。如DF型双机连挂客运内燃机车。该方式额定输出容量：2×400kW；架构简单，但也存在较大的缺点。首先，辅助柴油机发相对峰峰纹波系数：≤15；电机组势必会增加机车的总重，而轴重问题是困扰内燃额定输出效率：≥92；机车高速客运的主要难题；其次，牵引发电机和列车供冷却方式：强迫风冷。电用的辅助发电机分离的架构不利于电能在两者之间(2)原理说明的自由分配

5、；最后，这种架构无法利用机车电阻制动时列供系统电气原理图见图1。以单组400kW为回馈的电能作为列车供电时的电能输入使用。例，机车牵引回路中间直流环节的工作电压范围为DC为了克服以上缺点，设计了一种新的列车供电系统600~2600V，该直流电通过熔断器FU1、UP1和UP2架构。利用架控模式的牵引主回路具有两组相互独立并联斩波降压回路降压到稳定的DC540V，然后再经的中间直流环节即主发整流输出的特点，分别从其中抽过UP3和UP4的IGBT中频隔离变换、整流及滤波后出部分电能作为列车供电系统的电能输入，然后进行斩输出稳定

6、的DC600V。波降压、逆变隔离后再整流输出DC600V。其在内燃图2所示UP1和UP2为斩波降压电路，其内的机车主柴油机发电机组功率等级足够的前提下，不仅降IGBT单管开关频率800Hz，采用电压、电流闭环调节低了机车轴重；还因其列供直流电能输入和牵引中间直的控制策略，当输入电压在DC600~2600V范围内变流环节共用的特点，可以较好的实现牵引电能和列供电化时，斩波降压的占空比在0．2～0．9之间自动调节，保魏宏(1981一)男，工程师(收稿日期：2013—11—04)第2期交流传动内燃客运机车DC600V列车供电系

7、统设计X9XmXIlXl2DC600V1lXl聿Xl5XI6X9Xl0XIlXDc600v2X廿XXISXl6图1列车供电电气原理图量。通过对电压和电流的闭环检测，控制IGBT占空比在0．45左右，保证将DC540V电压变换为稳定的DCDC-2600V输出。该列车供电系统的控制单元一方面通过采集各个传感器和外部I／O控制指令，实现接触器和各电路稳压控制以及保护功能；另一方面通过接口电路将各种电信号变换后传送给显示计量电路及MVB通讯，使得运行过程中发生的任何故障以及发生故障时间、运行参数图2斩波降压电路都被记录在控制单元

8、内，方便故障追踪。证在斩波降压后，输出稳定的DC540V。整个列供系统具备如下功能：①集中控制功能；②图3所示的UP3和UP4为中频隔离变换电路，其故障诊断及信息转储；③通讯功能；④电能计量功能；⑤为全桥隔离逆变电路，开关频率设置为最高3kHz，目输入输出过欠压保护；⑥输入输出过流保护；⑦输入输的是减小配套电感、变压