DSTY电力机车空调电源教材.docx

DSTY电力机车空调电源教材

电力机车空调电源

培训教材

主讲：潘景荣

概述
我公司自1999年开始研发电力机车空调电源，到目前为止，共推出了两种型号：STACP-I和STACP-II。均采纳了先进的功率模块和高性能的16位电机操纵专用微处理器，逆变操纵方式采纳电压空间矢量，具有启动转矩大，转动平稳的特点，另外采纳软切换方式，排除了对接触器的电流出击。这两种分别适用于机车内AC396V和AC220V辅助绕组供电。
STACP-I空调电源
系统构成
STACP-I电力机车空调电源系统由隔离变压器箱、主机箱、I〔II〕端操纵箱构成。变压器箱的功能是将AC396V转换为AC330V；主机箱的要紧功能是将单相AC330V转换为三相AC380V；操纵箱的要紧功能是操纵整个电源的启停、及工作状态的转换。其结构如以下图所示。

1．电流传感器2.逆变IGBT3.吊环螺钉4.上盖板5.支撑骨架
6.主控PCB板7.散热器8.风道组件9.后面板10.连接器
11.接线端子12.电压传感器13.接触器14.电容连接PCB板
15.交流检测变压器16.充电电阻17.扎线杆18.电流传感器
19.升压电抗器20.整流二极管21.斩波IGBT22.连接母排
23冷却风扇24.前面板25.空气开关26.侧板图1STACP-1型空调电源主机箱结构图

1.顶盖2.变压器3.支撑架4.前面板
5.连接端子6.端子盖板7.侧板8.后面板图2STACP-1型空调电源隔离变压器箱结构图

1.连接器2.操纵箱骨架3.门4.扎线杆5.指示灯6.门锁
7.空气开关8.支撑板9.转换开关10扎线杆11.接触器图3STACP-1型空调电源操纵箱结构图
关于重联型机车，每台车配置两台空调电源主机箱、两台操纵箱、一台隔离变压器箱及两台空调机组。如图4所示。
关于非重联型机车，每台车配置一台空调电源主机箱、两台操纵箱、一台隔离变压器箱机两台空调机组。如图5所示。

隔离变压器箱

主机箱

操纵箱

空调机组
操纵电源输入
主电源输入
I端部分

隔离变压器箱

主机箱

操纵箱

空调机组
操纵电源输入
主电源输入
II端部分

图4重联型电力机车空调电源系统构成框图

隔离变压器箱

主机箱

操纵箱

空调机组
操纵电源输入
主电源输入
II端部分

操纵箱

空调机组
操纵电源输入

图5非重联型电力机车空调电源系统构成框图
技术条件
额定输入交流电压：单相AC396V〔-30%~+24%〕，50Hz
输入直流电压：DC110V〔-30%~+24%〕
额定输出容量：5KVA
额定输出频率：50Hz±1Hz
额定输出电压：三相交流380V±5%
输出电压波形：正弦脉宽调制波
输出电压谐波含量：各次谐波总有效值小于基波有效值的10%
空调启动方式：变频启动，自0~50Hz启动时刻不大于10S。
工作环境条件：符合TB1394中的规定。
转换效率：〉90%
分相段运行方式：过分相段，时刻小于15s，为降功运行〔频率降至35Hz〕，蓄电池输出电流不大于15A。过分相后，自动升频至50Hz运行。
爱护方式：电源具有过压、过流、欠压、短路、过热、接地及操纵系统故障爱护。
工作原理
3.1、主电路
主电路由整流/滤波电路、斩波升压电路、逆变电路及输入/输出电路构成。整流滤波电路由整流桥1D、2D，滤波电容1C、2C，接触器1KM、2KM和充电电阻1R构成，当系统检测到交流电压时，第一合接触器2KM，由电阻1R对电容1C、2C充电，同时延时1秒钟，接触器1KM合上，断开2KM，系统完成充电过程，如图6所示。

图6空调电源主电路原理图

斩波升压电路由升压电感1L、斩波用IGBT〔3D〕、升压电容3C、4C、电压传感器1SV、电流传感器1SC构成。那个电路具有升压及稳压的功能，交流330V工作时，将前级整流后纹波较大的直流电升压稳固在560VDC；而直流110VDC供电时通过其将母线电压稳固在365VDC。电压传感器1SV构成电压检测闭环，使母线电压稳固在要求的范畴。电流传感器1SC构成电流检控环节。斩波频率为20KHZ，排除了由于斩波用储能电感所带来的电磁噪声。斩波管触发电路采纳专用的触发IC，具有对IGBT的过流爱护能力。
逆变电路由逆变模块3D、无感电容5C构成及相应的驱动电路构成。无感电容5C作为浪涌吸取，代替传统的电力电子电路的复杂吸取电路，结构简单。采纳较高的载波频率〔5KHZ〕，降低电压谐波含量。
3.2操纵电路
操纵电路框图如图5所示。

图7STACP-1空调电源操纵电路框图
整个功能的完成由隔离变压器盒、两个操纵盒和电源箱共同完成，在任何功能切换时，操纵盒第一给出转换信