智能型充电机在高速动车组中的应用.pdf

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1、第34卷第4期铁道机车车辆Vo1．34No．42014年8月RAILWAYLOCOMOTIVE&CARAug．2014文章编号：1008—7842(2014)04—0058—05智能型充电机在高速动车组中的应用陈宏，张晋芳，牛勇，刘革莉，张丹，赵一洁(永济新时速电机电器有限责任公司技术中心模块研究所，陕西西安710016)摘要介绍了充电机的技术参数、电路结构及工作原理，分析了移相全桥ZVS变换器的工作原理及工作运行模式；并通过MATIAB模拟仿真对系统参数进行仿真验证，最后，通过充电机联调试验站完成地面联调试验，验证了充电机的各项性能指标达到设计要求。关键词动车

2、组；充电机；移相全桥；零电压开关；MATLAB仿真中图分类号：U266．2文献标志码：Adoi：10．3969／j．issn．1008—7842．2014．04．13作为高速动车组辅助直流供电环节的关键部件充器组成。电机，其质量、体积、性能指标、效率及安全性都是影响动车组辅助变流器输出400V／50Hz三相交流电高速动车组性能的关键因素。随着半导体技术、功率器(R、S、T、N)为充电机提供电源，充电机经过三相EMI件的驱动技术以及计算机技术的快速发展，并响应当前滤波器滤波后送给三相整流桥ZB，通过整流得到稳定节能减排经济发展策略方针，充电机将朝着模块化、高的中间

3、直流电，然后经过三路并联的IGBT功率模块单频小型化、智能化、高效化和高可靠性的方向发展。元逆变成高频交流电，再经过高频变压器TRCB变比降1智能型充电机介绍压，降压后的交流电经过整流和滤波后输出稳定的低纹高速动车组低压直流电源是辅助供电系统的核心部波24V直流。件，其性能的好坏直接决定整个动车组的安全和可靠性。本智能型充电机用于CRH型高速动车组列车，每个短编组列车安装8台，每台功率15kw，每列车的充电机采用冗余设计并联供电，当其中某个充电机故障时，其他充电机可以继续供电，保证整列动车组正常运行。1．1充电机的技术参数额定输入电压3相AC400V，50Hz额

4、定输出电压Dc24V最大输出电流570A额定输出功率15kW浮充电压DC29．4V最大输出纹波电压3．5V效率≥9O采用的控制方式移相零电压开关(ZVs)技术1．2充电机的主电路和工作原理图1充电机的主电路原理框图充电机的主电路结构如图1所示，输入部分由三相1．3充电机的控制电路和工作原理EMI交流滤波器和三相整流模块ZB组成；输出部分由控制电路结构见图2所示，充电机的核心控制芯片输出滤波电感L、L：，整流二极管VD、VD，滤波电容采用TI公司TMS320LF24OFDSP控制器，其优点是Cout以及电流保护熔断器F组成；ZVS软开关功率变换电路由IGBT开关管

5、T～T，并联的续流二极管采用3．3V的供电电压，控制器的功耗大大降低，同时D～D，电容C～C，以及高频变压器TRCB组成；检采用高达40MIPS的执行速度使指令运行周期缩短到测控制部分由电源板、DSP控制板、输入电压检测板、电25nS，从而大大提高系统的实时控制，此外DSP还具有流传感器TA、TA和电压传感器TV以及温度继电精度高、调试灵活等特点。陈宏(1975-)男，高级工程师(修回日期：2013—12—18)第4期智能型充电机在高速动车组中的应用充电机具有温度补偿功能，输出电压根据蓄电池的温度变化情况，按照软件设定的补偿曲线进行补偿，在0℃～+50~C温度范

6、围内补偿，温度每升高1℃，充电电压就降低60mV，超出温度0E～+50％范围，充电电压为常数27．6V，具体见图3所示。之30·629．4丑27．602O5O充电机温度／℃图2充电机的控制电路原理框图图3充电机的温度补偿曲线逻辑控制采用4片CPLD逻辑门阵列芯片2移相控制全桥FBZVS-PWM技术EMP7032，采用VHDL硬件描述语言进行软件编程，克中、大功率的DC／DC直流变换器高频化的理想拓∞限服了硬件逻辑门设计周期长、更改困难、设计成本高的扑之一是采用移相全桥控制ZVS软开关PWM变换缺点。器，它能够实现开关管的软开关和恒压恒频控制功能，主电路工作过程中

7、的各种数字、模拟信号(如接触是目前功率变换技术的发展方向。器、断路器及输入输出电流、电压等)经过采样电路处理移相式FBZVS—PwM变换器的工作原理是谐振后送给核心控制芯片DSP2407处理器，DSP处理器将电路包括变压器的漏感和开关管的输出电容，储存在漏送人信号处理后，与软件中设定的数值和逻辑真假进行感中能量向电容释放，电容电压逐步下降直到零，反并比较，判断各种过程量是否正常。根据比较结果，一方联在开关管的二极管导通，为开关管的ZVS开通创造面DSP控制器将状态信号发送给列车控制系统，同时了条件。只要调节占空比D，就能方便实现调节控制。将工作控制信号指令发送给

8、各个执行电气部件单元；另