客車逆變器充電機綜合性能試驗裝置技術(shù)改造

1、 客車逆變器充電機綜合性能試驗裝置技術(shù)改造技術(shù)研究報告烏魯木齊車輛段2015年11月25日目 錄一、項目來源及選題目的和意義- 1 -二、項目所涉研究綜述- 3 -三、項目存在的主要問題及解決方案- 9 -四、項目研究達(dá)到的目的和效果- 21 -五、項目研究的技術(shù)創(chuàng)新點和難點- 24 -六、項目研究的科學(xué)技術(shù)水平- 26 -七、經(jīng)濟社會效益分析- 26 -八、項目的推廣應(yīng)用價值- 27 -九、下一步工作的建議- 27 -一、項目來源及選題目的和意義（一）項目來源1.烏魯木齊車輛段于2014年初集中配屬25T型DC600V直供電客車312輛，后逐步配屬，目前已達(dá)到436輛。 2015年8月份開始

2、將陸續(xù)達(dá)到A3修程，鐵總運【2015】29號鐵路客車電氣裝置檢修規(guī)則（試行）（以下簡稱新電規(guī)）于2015年7月1日起開始實施，對DC600V客車逆變器及充電機A3修程中檢測試驗的項目、標(biāo)準(zhǔn)和精度重新進(jìn)行了規(guī)范和要求，全路現(xiàn)有的DC600V客車逆變器充電機試驗裝置是按照鐵運2006142號25T型客車檢修規(guī)程(A1、A2、A3級修程）的通知（以下簡稱舊電規(guī)）進(jìn)行設(shè)計制造的，新項目不能試驗、檢測達(dá)不到新標(biāo)準(zhǔn)。2.烏魯木齊車輛段配屬的25T型DC600V直供電客車，逆變器及充電機分別由南京華士、四方所、鐵科院、江蘇新譽、武漢正遠(yuǎn)、株洲時代、北京鼎漢7個廠家生產(chǎn)，盡管鐵總在鐵道客車DC600V電源裝置

3、技術(shù)條件V1.01版中對車下電源硬件及接口進(jìn)行了初步統(tǒng)型，但實際檢修中還存在以下問題：（1）逆變器電源程序未統(tǒng)型。每個生產(chǎn)廠家逆變器電源運行程序不同，全路現(xiàn)有的DC600V客車逆變器充電機試驗裝置不能與所有的不同程序匹配。（2）充電機輸出端加裝模擬負(fù)載未統(tǒng)型。DC600V車下電源充電機生產(chǎn)廠家有的在充電機輸出端加裝了模擬負(fù)載，有的未加裝 ，全路現(xiàn)有的DC600V客車逆變器充電機試驗裝置無法按照新電規(guī)要求對所有的充電機進(jìn)行檢測試驗。所以，DC600V客車逆變器充電機試驗裝置技術(shù)改造勢在必行。（二）選題目的和意義既有的DC600V客車逆變器充電機試驗裝置是按照原鐵運2006142號舊電規(guī)進(jìn)行設(shè)計制

4、造的，不能按照鐵總運【2015】29號新電規(guī)新增標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行檢測試驗。新電規(guī)于2015年7月1日起開始實施后，我局配屬的DC600V直供電客車首次A3修，如果不對DC600V客車逆變器充電機試驗裝置進(jìn)行技術(shù)改造，新電規(guī)的新標(biāo)準(zhǔn)、新項目在A3修中無法落實，也不能實現(xiàn)對DC600V直供電客車不同廠家逆變器充電機檢測試驗的兼容匹配，導(dǎo)致部分客車無法檢修，直接對客車的安全使用造成嚴(yán)重影響。我局配屬DC600V直供電客車首次A3修時新電規(guī)開始實施，按照新電規(guī)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行DC600V直供電客車A3修，烏魯木齊車輛段在全路各車輛段中屬于首批次的，技術(shù)改造既有的DC600V客車逆變器充電機試驗裝置，使之滿足新電規(guī)新要

5、求，可以兼容匹配不同廠家逆變器充電機，為全路其它車輛段新電規(guī)的落實起到了很好的借鑒、引領(lǐng)和示范作用。二、項目所涉研究綜述（一）對車下充電機和逆變器電源工作原理的研究。以烏魯木齊車輛段配屬的25T型DC600V直供電客車車下逆變器及充電機為研究對象。車下逆變器電源是把母線DC600V逆變成兩路獨立輸出的三相AC380V以及隔離輸出的單相AC220V,該電源主要為空調(diào)客車和相應(yīng)供電制式的客車或動車組的空調(diào)設(shè)備及其它設(shè)備提供交流電源，使用IGBT作為開關(guān)器件，具有開關(guān)頻率高，驅(qū)動簡單，損耗低，低次諧波接近為零等特點。逆變器在輸出端使用LC濾波器以及EMI濾波器，保證輸出為純正弦波，同時采用多種抗干擾

6、技術(shù),電磁兼容性好,可靠性高；輸入輸出采用接觸器隔離，使得逆變電源在故障時，自動實現(xiàn)電氣上的完全隔離和故障轉(zhuǎn)換；采用先進(jìn)的單片機實現(xiàn)最新的數(shù)字控制技術(shù),對外部命令識別，系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)視，故障部件診斷，實現(xiàn)實時全面的管理和控制，通過RS485接口與列車網(wǎng)絡(luò)連接，可方便地進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)集中控制和信息查詢，數(shù)據(jù)交互。DC600V/DC110V充電器是專門為DC600V供電系統(tǒng)客車開發(fā)設(shè)計的。該充電器通過高頻變換將DC600V轉(zhuǎn)變成DC110V電，為客車蓄電池提供浮充電源，同時向其它直流負(fù)載供電。鐵路客車3.5KVA單相逆變器集成了電力電子變換及微機控制技術(shù)，運用雙極性SPWM的智能逆變控制方法，實現(xiàn)將列車DC

7、110V電壓逆變?yōu)閱蜗嘟涣?20V電壓，為車廂上的單相交流負(fù)載提供穩(wěn)壓、穩(wěn)頻的純凈電源。具有完善的過壓、過流、欠壓、過熱、過載、短路等保護功能，模塊的運行狀態(tài)可以通過控制板上的數(shù)碼管顯示出來。單相220V交流電源的負(fù)載包括：緊急通風(fēng)設(shè)備、影音模塊、便利插座、冰箱等等。（二）對技術(shù)改造目標(biāo)設(shè)定的研究項目組在對試驗對象車下充電機和逆變器電源工作原理研究的基礎(chǔ)上，對既有的DC600V客車逆變器充電機試驗裝置軟、硬件配置進(jìn)行了系統(tǒng)深入的研究分析，對內(nèi)部構(gòu)造及工作原理全面進(jìn)行了解了解和掌握，認(rèn)真對鐵總運【2015】29號新電規(guī)對提出新的要求和規(guī)范進(jìn)行了梳理，羅列出按照新電規(guī)標(biāo)準(zhǔn)對實現(xiàn)DC600V直供電客

8、車不同廠家逆變器充電機檢測試驗的兼容匹配所存在的問題，認(rèn)為既有DC600V客車逆變器充電機試驗裝置具備改造的基本條件，通過改造硬件和重新編寫試驗裝置軟件程序可以實現(xiàn)。目標(biāo)一：滿足2015新電規(guī)新增及變化試驗項點、標(biāo)準(zhǔn)的要求。新電規(guī)相比較舊電規(guī)新增及變化的試驗項點和標(biāo)準(zhǔn)共有19項；其中DC600V/AC380V逆變器電源10項；DC600V/DC110V充電器8項；DC110V/AC220V單相逆變器1項，具體如下：1.DC600V/AC380V逆變電源（試驗負(fù)載也可使用模擬負(fù)載，以下同）軟啟動性能試驗使用AC380V用電負(fù)載，逆變器帶載啟動至穩(wěn)定輸出電壓，時間不大于15s。穩(wěn)定輸出電壓：3AC

9、380V±19V，頻率：50Hz±1Hz。模擬過分相試驗?zāi)孀兤髡９ぷ鲿r，切斷DC600V輸入電源，等待10s后，恢復(fù)DC600V輸入，逆變器須在5560s內(nèi)正常啟動。（餐車為30s內(nèi)啟動）。聯(lián)網(wǎng)通信試驗綜合控制柜觸摸屏的“車下電源”畫面，能顯示出逆變器工作的內(nèi)部電壓值和無故障的信息碼“00”。雙單元逆變器互備功能試驗斷開逆變器I的DC600V輸入電源，模擬逆變器I不能正常工作，另一臺正常的逆變器II應(yīng)停止工作。延時30s±3s后，進(jìn)行熱備轉(zhuǎn)換，逆變器II重新帶載啟動，兩臺逆變器（I和II）輸出端子均有交流三相電輸出。斷開逆變器II的DC600V輸入電源時，逆變器

10、I應(yīng)能進(jìn)行互備供電。輸入過壓保護試驗 DC600V電源輸入電壓連續(xù)5min大于過壓保護設(shè)定值（DC700V），逆變電源停止輸出、發(fā)出故障硬線信號、通過網(wǎng)絡(luò)發(fā)送故障代碼。重新供DC600V電源，電壓正常時，逆變電源應(yīng)正常啟動，消除故障硬線信號。保護動作時，主接觸器、預(yù)充電接觸器、輸出接觸器應(yīng)處于斷開狀態(tài)。輸入欠壓保護試驗 DC600V電源電壓低于輸入欠壓保護設(shè)定值（DC500V），逆變電源進(jìn)行欠壓保護。輸入欠壓保護只通過網(wǎng)絡(luò)傳送信息代碼，不給硬線信號。當(dāng)輸入電壓恢復(fù)到DC540V±DC10.8V時，逆變電源須正常輸出。保護動作時，主接觸器、預(yù)充電接觸器、輸出接觸器應(yīng)處于斷開狀態(tài)。輸出電

11、壓穩(wěn)定精度試驗 逆變器輸入電壓在DC600V，按額定負(fù)載的0、25%、50%、75%、100%、110%加載，測定各級負(fù)載穩(wěn)態(tài)運行時的輸出電壓值，按下列公式計算輸出電壓的穩(wěn)定精度，應(yīng)小于±2.5%。n（%）=（U1-U）/U×100%式中：U1各級負(fù)載狀態(tài)下，三相輸出電壓平均值中的最大值或最小值。U額定工況條件下，三相輸出電壓的平均值。額定負(fù)載工況下，輸入電壓在540V660V范圍變化時，逆變器正常輸出，輸出電壓穩(wěn)定精度應(yīng)小于±5%。降頻降壓輸出試驗 輸入電壓在500V540V范圍變化時，逆變電源按照V/f=380/50的控制規(guī)律降壓降頻輸出，最低輸出頻率不低于4

12、0Hz。抗負(fù)載突變能力試驗 逆變器在20kW負(fù)載狀態(tài)下穩(wěn)定運行時，突加一臺配套的制冷壓縮機或相同功率的感性負(fù)載（如電機），逆變器應(yīng)能正常運行，不允許發(fā)生停機或再啟動現(xiàn)象。隔離變壓器單相輸出端突加感性負(fù)載（如電機，功率為150W）時，逆變器應(yīng)能正常運行。三相電壓不平衡度試驗 三相平衡負(fù)載工況下，逆變器輸出三相電壓的平均值與最大（或最小值）之差與平均值之比不大于2%。2. DC600V/DC110V充電器蓄電池欠壓保護試驗接通蓄電池（或模擬電源負(fù)載），使電源裝置的控制電路工作（或不加DC600V電源），蓄電池組開始放電，當(dāng)蓄電池電壓降到DC90VDC92V時，欠壓保護繼電器應(yīng)輸出欠壓硬線信號；當(dāng)蓄

13、電池電壓上升到DC96VDC98V時，欠壓保護繼電器應(yīng)恢復(fù)。模擬過分相試驗充電器正常工作時，切斷DC600V輸入電源10s后，再恢復(fù)供電，充電器應(yīng)滿足：軟啟動（從輸入電源電壓不低于490V±5V開始到充電器正常輸出為止）時間不超過14s。溫度補償充電性能試驗充電器額定工況時，在非限流充電狀態(tài)下，輸出電壓為DC115VDC125V，且應(yīng)符合相對應(yīng)的溫度補償曲線。E3修時用外接電阻模擬溫度，只須測量-20、20、50時輸出電壓達(dá)到的目標(biāo)值：DC123V、DC120V、DC118V，其輸出電壓的精度為±1.2V。限流充電特性試驗充電器工作時應(yīng)具有限流充電功能，限流保護值為 。輸入

14、過壓保護試驗DC600V電源電壓大于輸入過壓保護設(shè)定值（DC700V），連續(xù)5min后，充電器進(jìn)行輸入過壓保護，停止輸出。充電器發(fā)出故障硬線信號、通過網(wǎng)絡(luò)發(fā)送故障代碼。重新供DC600V電源，電壓正常時，充電器應(yīng)正常啟動，消除故障硬線信號。輸入欠壓保護試驗DC600V電源電壓已經(jīng)低于輸入欠壓保護設(shè)定值（DC500V），充電器直流輸出不能滿足技術(shù)條件的要求，進(jìn)行欠壓保護、停止輸出。輸入欠壓保護只通過網(wǎng)絡(luò)傳送故障代碼，不給硬線信號。當(dāng)輸入電壓恢復(fù)正常時，充電器應(yīng)正常輸出。輸出特性試驗I 加載穩(wěn)定性試驗：將充電器輸入電壓穩(wěn)定在DC600V，負(fù)載功率分別按20%、50%、75%加至額定值，其輸出電壓穩(wěn)

15、態(tài)調(diào)整率應(yīng)不大于±1%。按下列公式計算輸出電壓的穩(wěn)定精度：n（%）=（U1-U）/U×100%式中：U1各級負(fù)載狀態(tài)下，輸出電壓平均值中的最大值或最小值。U額定工況條件下輸出電壓。II 滿載變壓穩(wěn)定性試驗：額定負(fù)載下，輸入電壓分別為500V±10V、550V±10V、600V±10V和660V±10V時，其輸出電壓穩(wěn)態(tài)調(diào)整率不大于±1%。III 輸入輸出電壓紋波測量：額定工況下，輸出電壓相對峰-峰紋波因數(shù)應(yīng)小于10%（與蓄電池并聯(lián)）；充電器啟動和正常工作時對輸入電源產(chǎn)生的相對峰-峰紋波因數(shù)應(yīng)小于10%。負(fù)載沖擊性能試驗充電器

16、在額定輸入狀態(tài)下，穩(wěn)定運行時，突加負(fù)載到50%，再突減負(fù)載50%，充電器應(yīng)能正常運行，不發(fā)生停機或再啟動現(xiàn)象。3. DC110V/AC220V單相逆變器帶載試驗：帶12kW單相交流負(fù)載進(jìn)行試驗，單相逆變器輸出電壓AC220V±AC11V，頻率50Hz±1Hz。 目標(biāo)二：實現(xiàn)對不同廠家逆變器充電機檢測試驗的兼容匹配。烏魯木齊車輛段2014年初集中配屬的312輛25T型DC600V直供電客車，車下逆變器充電機電源分別由南京華士、青島四方所、鐵科院、江蘇新譽、武漢正遠(yuǎn)、株洲時代、北京鼎漢7個廠家生產(chǎn)，我們對上述廠家生產(chǎn)的逆變器充電機電源與既有試驗裝置按照新電規(guī)項點和標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行聯(lián)接試

17、驗時所存在的問題進(jìn)行了記錄、整理、分析和匯總，在充分研究的基礎(chǔ)上，認(rèn)為實現(xiàn)全部兼容匹配在技術(shù)上是可行的，并初步制定了技術(shù)攻關(guān)改進(jìn)的方式。目標(biāo)三：改試驗裝置固定式為車載移動式，優(yōu)化操作界面。既有試驗裝置采用固定式的安裝模式，占據(jù)一部分檢修車間的使用空間，對線路的排列方式及今后的設(shè)備的檢修保養(yǎng)都有一定的要求。結(jié)合實際的試驗過程，對試驗裝置的安裝位置比較苛刻。針對這方面的不足，我們提出將試驗裝置固定式改為車載移動式，使用電瓶車，克服場地上的困難，不需要停車位置的固定要求，快捷便利，也節(jié)省了檢修生產(chǎn)場地空間。同時，我們征集整理現(xiàn)場職工作業(yè)中的意見和建議，改進(jìn)優(yōu)化既有試驗裝置的操作界面，在操作方式上采用

18、目前最先進(jìn)也是常用的可編程控制系統(tǒng)，操作界面清晰簡單，操作人員一目了然，內(nèi)部系統(tǒng)更加安全穩(wěn)定，嚴(yán)格控制各項數(shù)據(jù)的載入和輸出，內(nèi)部電腦保存數(shù)據(jù)方便調(diào)取。通過電腦監(jiān)控整個試驗流程，減少人為失誤，通過智能計算，提高整個工藝流程效率并減少了工人的工作強度，可以有效推進(jìn)車間整體生產(chǎn)進(jìn)程。三、項目存在的主要問題及解決方案在既有DC600V客車逆變器充電機試驗裝置具備改進(jìn)過程中，需要解決的問題較多，項目組技術(shù)人員與既有設(shè)備設(shè)計人員共同攻關(guān)，解決改進(jìn)研制過程中的技術(shù)難題，給出了較為可行的技術(shù)解決方案。問題一：車下逆變器充電機電源做降頻降壓輸出試驗時，空調(diào)三相逆變器輸出頻率在50赫茲時，移動試驗平臺儀表頻率顯示

19、正常，單試驗頻率數(shù)據(jù)采集時間過長，試驗無法完成。技術(shù)改造：項目組技術(shù)人員與既有設(shè)備設(shè)計人員曾初步斷定為車下電源輸出頻率不合格，導(dǎo)致數(shù)據(jù)采集不上，在使用專用頻率表及示波器查看鐵科院、青島四方、株洲時代、北京鼎漢等各個廠家的車下電源三相逆變器輸出后，輸出頻率均在50赫茲左右，新電規(guī)規(guī)定輸出頻率在51-49赫茲之間為合格，所以符合規(guī)定要求。既有試驗裝置采集不上原因可能在與軟件程序設(shè)定上，項目組技術(shù)人員與既有設(shè)備設(shè)計人員共同對試驗裝置軟件原代碼程序進(jìn)行了查找分析，發(fā)現(xiàn)軟件編程時將降頻降壓試驗時的頻率范圍限制在50-40赫茲，而車下電源三相逆變器工作時經(jīng)常輸出在50至51赫茲，導(dǎo)致既有試驗裝置無法采集數(shù)

20、據(jù)。解決方案：修改既有DC600V客車逆變器充電機試驗裝置軟件，將頻率范圍修改為51-40赫茲后，試驗正常。問題二：車下逆變器充電機電源做降頻降壓輸出試驗時，株洲時代生產(chǎn)的車下逆變器充電機電源空調(diào)三相逆變器輸輸入電壓降至520V時，既有試驗裝置儀表頻率無法顯示，試驗頻率數(shù)據(jù)采集不到，試驗無法進(jìn)行。技術(shù)改造：項目組技術(shù)人員與既有設(shè)備設(shè)計人員初步斷定，其它廠家均能采集，只有株洲時代車下逆變器充電機電源數(shù)據(jù)采集不到，應(yīng)為株洲時代車下電源輸出頻率不合格，導(dǎo)致數(shù)據(jù)采集不上?，F(xiàn)場使用示波器查看株洲時代三相逆變器輸入電壓DC500V-520V時的輸出情況，其波形輸出光滑、平穩(wěn)，未出現(xiàn)諧波波紋，頻率始終保持在

21、40赫茲以上，符合新電規(guī)“輸入電壓在500V540V范圍變化時，逆變電源按照V/f=380/50的控制規(guī)律降壓降頻輸出，最低輸出頻率不低于40Hz”的要求。我項目組技術(shù)人員與既有設(shè)備設(shè)計人員對試驗裝置軟件原代碼程序進(jìn)行了查找分析，也未發(fā)現(xiàn)異常。項目組在查找分析試驗裝置硬件配置時，發(fā)現(xiàn)頻率采集表為施耐德PM800型，施耐德PM800表頻率顯示范圍為45-60赫茲，表內(nèi)寄存器可檢測32-67赫茲，項目組經(jīng)過研討初步確定采集表顯示范圍不夠。通過用信號發(fā)生器反復(fù)試驗，確定施耐德PM800表采集45-40赫茲頻率時經(jīng)常讀不出數(shù)據(jù)。鐵科院、青島四方、北京鼎漢等廠家生產(chǎn)的車下電源逆變器在輸入電壓降至500V

22、時，輸出頻率降到45赫茲，而株洲時代的車下電源逆變器在輸入電壓降至500V時，輸出頻率降到40赫茲。施耐德PM800表顯示不到45赫茲以下頻率 ，致使試驗無法進(jìn)行。解決方案：此問題屬于既有DC600V客車逆變器充電機試驗裝置頻率采集表不能與不同廠家生產(chǎn)的車下逆變器充電機電源兼容匹配產(chǎn)生的，項目組重新選擇了青島力創(chuàng)EX8型儀表，并在儀表輸入端加濾波器，防止諧波干擾，全部廠家車下電源逆變器降頻降壓試驗均能按照新電規(guī)標(biāo)準(zhǔn)完成。施耐德PM800型 青島力創(chuàng)EX8型問題三：株洲時代產(chǎn)車下電源逆變器隔離變壓器單項輸出端突加感性負(fù)載，逆變器重新啟動，試驗無法進(jìn)行。技術(shù)改造：項目組技術(shù)人員與既有設(shè)備設(shè)計人員通

23、過反復(fù)對不同廠家車下電源進(jìn)行對比試驗，確定為株洲時代產(chǎn)車下電源抗負(fù)載突變性能不過關(guān)，造成逆變器重新啟動，屬于株洲時代產(chǎn)車下電源軟件編程問題。解決方案：聯(lián)系株洲時代廠技術(shù)員現(xiàn)場查看后，重新編寫了該廠車下電源軟件程序，問題得到了解決。問題四：將株洲時代產(chǎn)車下電源充電機輸出端負(fù)載拆下接入既有試驗裝置負(fù)載，做空載試驗時，充電機空載啟動后停機，試驗無法進(jìn)行。技術(shù)改造：項目組技術(shù)人員通過對不同廠家車下電源進(jìn)行對比檢測，發(fā)現(xiàn)株洲時代產(chǎn)車下電源充電機空載啟動后，輸出電壓過高，造成充電機保護電路啟動停機。充電機在實際運用過程中基本都帶載運行，不會產(chǎn)生停機現(xiàn)象，這種情況在按照新電規(guī)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行充電機空載試驗時才會表現(xiàn)

24、出來。查看25T型DC600V直供電客車相關(guān)資料，該車型車下電源為拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)要求輸出端不能空載運行，鐵總在鐵道客車DC600V電源裝置技術(shù)條件V1.01版中對車下電源進(jìn)行了統(tǒng)圖，統(tǒng)圖中未要求在充電機輸出端加裝模擬負(fù)載。除了株洲時代其他廠家均在充電機輸出端加裝了模擬負(fù)載，防止充電機空載運行。解決方案：株洲時代廠車下電源按鐵總統(tǒng)圖設(shè)計制造，符合鐵總要求，如要求株洲時代廠在客車上改造加裝模擬負(fù)載，工作量非常大，這些車也在運行中，不符合實際情況，為此項目組技術(shù)人員與既有設(shè)備設(shè)計人員決定利用電子直流負(fù)載的特性，改變充電機試驗程序，在每個充電機試驗前先加載1-3A的小負(fù)載，避免株洲時代廠充電機空載

25、運行。同時聯(lián)系株洲時代廠設(shè)計部門，建議在該廠生產(chǎn)的車下電源輸出電路端加模擬負(fù)載，避免充電機空載運行，損壞充電機。改進(jìn)既有DC600V客車逆變器充電機試驗裝置試驗程序后，株洲時代產(chǎn)車下電源充電機空載試驗無法進(jìn)行的問題得到解決。充電機拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)原理圖問題五：株洲時代產(chǎn)車下電源逆變器模擬過分相試驗過程中，時間上不滿足新電規(guī)“逆變器正常工作時，切斷DC600V輸入電源，等待10s后，恢復(fù)DC600V輸入，逆變器須在5560s內(nèi)正常啟動（餐車為30s內(nèi)啟動）”的要求。技術(shù)改造：項目組技術(shù)人員通過對不同廠家車下電源進(jìn)行反復(fù)對比檢測試驗，確定株洲時代產(chǎn)車下電源逆變器正常燈啟動時間不對。鐵總鐵道客車DC600V

26、電源裝置技術(shù)條件V1.01版時間要求：T0: 過分相區(qū)時間T1：預(yù)充電時間15秒T2：等待時間T3: 軟啟動時間15秒T4：二次交流輸出的間隔時間55S-60S（餐車逆變器除外）T4應(yīng)該為過分相區(qū)時間，計時開始時間為DC600V斷電，計時結(jié)束時間應(yīng)該為T2與T3時間交界處，即為逆變器發(fā)出脈沖信號逆變器啟動時間。既有DC600V客車逆變器充電機試驗裝置采集逆變器發(fā)出脈沖信號逆變器啟動時間以逆變器正常燈型號為準(zhǔn)，株洲時代逆變器正常燈信號是以DC600V通電為準(zhǔn)，DC600V通電時逆變器未工作，正常信號不應(yīng)該發(fā)出，造成了過分相時間不符合新電規(guī)要求。解決方案：項目組聯(lián)系了株洲時代廠技術(shù)部門現(xiàn)車進(jìn)行查看

27、確認(rèn)，修改了該廠車下電源逆變器的程序，問題得到解決。問題六：北京鼎漢車下電源充電機帶載40A以上時、株洲時代車下電源充電機帶載30安以上時，發(fā)生停機保護，試驗無法進(jìn)行。技術(shù)改造：項目組技術(shù)人員分析：充電機試驗過程中，電源輸入端電壓正常，充電機發(fā)生停機保護原因一般有輸出過電流、輸出過電壓、輸出功率超過最大功率3種原因。項目組技術(shù)人員經(jīng)過用示波器查看充電機輸出電流：（如下圖）在試驗過程中，車下電源充電機使用的是既有DC600V客車逆變器充電機試驗裝置配備的電子直流負(fù)載，發(fā)生了輸出電流振蕩，最大振蕩電流超過90A，充電機內(nèi)部檢測電路檢測到充電機正常工作電流及振蕩最大電流，經(jīng)過保護程序計算，超過充電機

28、最大輸出電流，車下電源充電機保護停機。所以車下電源充電機發(fā)生停機保護最主要的原因是既有DC600V客車逆變器充電機試驗裝置電子直流負(fù)載干擾造成的，當(dāng)充電機使用客車負(fù)載時干擾較小的原因是由于它同時并聯(lián)了客車的蓄電池。鐵總在鐵道客車DC600V電源裝置技術(shù)條件V1.01版要求充電機輸出電壓相對峰-峰紋波因數(shù)小于10%與蓄電池并聯(lián)。既有DC600V客車逆變器充電機試驗裝置做檢測試驗時無法并聯(lián)蓄電池。必須對試驗裝置所配備電子直流負(fù)載做出改進(jìn)。直流負(fù)載紋波改進(jìn)要求：下圖為充電機的輸出和電子負(fù)載的關(guān)系圖充電機Lo和Co的前級電流電子負(fù)載的紋波過大，會給系統(tǒng)帶來2方面影響：一方面：充電機為直流電源，電子負(fù)載

29、的交流成分將全部從充電機的輸出電容Co輸出，一旦紋波超過充電機Co的要求，會大大縮短Co的壽命。另一方面：如果不對電子負(fù)載的紋波情況進(jìn)行規(guī)定，充電機的采樣電流得到的電流值與實際有效值有很大的區(qū)別，由于充電機本身默認(rèn)輸出時完全直流負(fù)載，取的是輸出電流的平均值，紋波越大，實際輸出功率會比充電機的功率大很多，一旦無法確定輸出紋波情況，充電機的真實輸出有效值就無法確定。當(dāng)電子負(fù)載的紋波為三角波時，電子負(fù)載的平均電流值和有效值的關(guān)系為：其中r為紋波系數(shù)，紋波越大，電源的實際功率會越大。當(dāng)電子負(fù)載為矩形波時：圖中，D為一個周期中，矩形波所占的比例，因此（0<D<1）目前統(tǒng)型充電機輸出電容Co的

30、紋波情況：當(dāng)輸出電流完全為直流負(fù)載，紋波為0的情況下，額定情況下電容上紋波電流為：16A經(jīng)過計算可得知：電子負(fù)載的紋波電流峰峰值<20%是沒有問題的，這時，有效值和平均值的偏差不超過2A。電流不連續(xù)的其它影響：當(dāng)電流不連續(xù)時，充電機的輸出峰值電流會大大增加，這樣，要取得比較正確的平均電流，必須通過多次濾波來實現(xiàn)，而且會導(dǎo)致充電機存在在極端情況下，無法及時保護（如果電子負(fù)載峰值電流過高，瞬時保護會導(dǎo)致檢修時誤保護），最終導(dǎo)致充電機失效的情況。解決方案：查找到原因后，項目組技術(shù)人員與既有設(shè)備設(shè)計人員最終決定更換既有DC600V客車逆變器充電機試驗裝置配備的電子直流負(fù)載。改進(jìn)更換的電子直流負(fù)載

31、要求紋波因數(shù)小于10%，最終將改進(jìn)更換的電子直流負(fù)載紋波因數(shù)控制在6%之內(nèi)并具有電流連續(xù)性，問題得到了有效解決。問題七：各個廠家車下電源單向逆變器采集輸出電壓不準(zhǔn)確，試驗操作界面不清晰。技術(shù)改造：項目組技術(shù)人員與既有設(shè)備設(shè)計人員通過檢測分析，新電規(guī)對車下電源試驗參數(shù)要求變化較多，既有DC600V客車逆變器充電機試驗裝置軟件程序與試驗裝置硬件不匹配。解決方案：對試驗裝置試驗程序以及操作界面進(jìn)行了全面的重新設(shè)計，嚴(yán)格按照試驗要求重新設(shè)定試驗參數(shù)，更改試驗軟件后問題解決。改進(jìn)后的試驗程序問題八：改試驗裝置固定式為車載移動式，需改造既有DC600V客車逆變器充電機試驗裝置負(fù)載，選用體積小、重量輕的負(fù)載

32、。技術(shù)改造：從工作現(xiàn)場實際需求出發(fā)，為車下電源檢測試驗作業(yè)提供最大程度上的便捷，同時考慮操作人員的便捷，項目組技術(shù)人員選擇使用電瓶車為載體，改既有的試驗裝置固定式為車載移動式，試驗裝置配有交流負(fù)載及直流兩套試驗用負(fù)載，考慮到電瓶車空間、承載能力，交流負(fù)載無法減小的情況下，直流負(fù)載必須要體積較小、重量較輕，以滿足電瓶車空間、承載能力。既有的試驗裝置使用的直流負(fù)載達(dá)不到新電規(guī)試驗參數(shù)要求，同時體積較大、重量較重。解決方案：項目組技術(shù)人員通過市場不斷的查找，選擇使用了滿足要求新型電子直流負(fù)載箱以及電瓶車，通過重新組裝后，試驗柜體最終確定尺寸為2450mm*1500mm*1300mm,放置在電瓶車上，

33、實現(xiàn)了改既有的試驗裝置固定式為車載移動的目標(biāo)。 車載移動式DC600V客車逆變器充電機試驗裝置四、項目研究達(dá)到的目的和效果通過對既有DC600V客車逆變器充電機試驗裝置技術(shù)攻關(guān)改進(jìn)，經(jīng)實際使用驗證能夠滿足2015鐵路客車電氣裝置檢修規(guī)則新要求，實現(xiàn)了對不同廠家逆變器充電機檢測試驗的兼容匹配，改為車載移動式，優(yōu)化了人機交互操作界面。（一）保障了DC600V直供電客車檢修質(zhì)量。DC600V客車逆變器充電機試驗裝置技術(shù)攻關(guān)改進(jìn)后，2015年7月1日起開始實施的新電規(guī)在硬件設(shè)備配備上有了保障，新電規(guī)中各項新的試驗測試標(biāo)準(zhǔn)可以有效落實，DC600V客車逆變器充電機檢修質(zhì)量得以高標(biāo)準(zhǔn)、高精度的驗證，充分保

34、障了烏魯木齊車輛段DC600V直供電客車檢修質(zhì)量，提高了客車的安全性。（二）保障了DC600V直供電圖定列車有序開行。DC600V客車逆變器充電機試驗裝置技術(shù)攻關(guān)改進(jìn)后，所有不同廠家生產(chǎn)的車下逆變器充電機電源在檢修后，都可以在此試驗裝置上按照新電規(guī)進(jìn)行檢驗，烏魯木齊車輛段保有的25T型DC600V直供電客車A3修程可以按期實施，不會因為試驗裝置不具備兼容匹配的功能，造成DC600V直供電客車A3修程難以實施而產(chǎn)生過期車輛，保障了我局各次25T型DC600V直供電圖定列車的有序開行。（三）操作便捷，降低了安全隱患，提高了生產(chǎn)效率。采用車載式試驗裝置，改變了以往的逆變器充電機下車的檢測模式，可以直

35、接在車上檢測，減少了拆解逆變器充電機的程序，減少零部件磨損，提高使用壽命，對于停車位置沒有要求。設(shè)備位于車上無需拆解，避免了由于拆解過程中造成對人的碰撞和砸傷。采用新型電腦控制式保險，如在試驗過程中發(fā)現(xiàn)讀數(shù)異?，F(xiàn)象，發(fā)出警報，如警報得不到人為回應(yīng)則自動啟動安全保險裝置，對操作人員和正在試驗的設(shè)備進(jìn)行保護，避免了人員和財產(chǎn)的損失，安全可靠。減少了許多舊有試驗中的中間環(huán)節(jié)，如：設(shè)備的拆解，數(shù)據(jù)的記錄，停車時候的配合，數(shù)據(jù)的保存，解放了人力，降低了檢修人員的工作強度。實驗環(huán)節(jié)由電腦智能掌控，相比較原來大大縮減了試驗時間，提高了試驗效率，增加了每天的試驗量，緩解了客車檢修的生產(chǎn)壓力，并且高效保質(zhì)保量。

36、（四）試驗記錄數(shù)據(jù)的管理更加嚴(yán)謹(jǐn)規(guī)范。既有DC600V客車逆變器充電機試驗裝置操作界面改進(jìn)后，使用人機交互界面，讀數(shù)數(shù)值清晰，通過觸摸屏、按鈕，操作簡單智能。系統(tǒng)穩(wěn)定，數(shù)據(jù)可存儲導(dǎo)出，無法人為篡改，無需人工記錄，減少誤差。改變了原來的記錄方式，將數(shù)據(jù)從紙面躍然至電腦中，無需實時監(jiān)控，電腦自行記錄數(shù)據(jù)，避免了時間上的誤差。數(shù)據(jù)產(chǎn)生后電腦自動存儲并可保留相當(dāng)長一段時間，避免了人為記錄時的誤差。電腦設(shè)置最高權(quán)限，普通操作無權(quán)篡改其中已記錄數(shù)據(jù)或是改變正在進(jìn)行的實驗數(shù)據(jù)，避免了人為的弄虛作假。數(shù)據(jù)的導(dǎo)出方便快捷，試驗記錄數(shù)據(jù)的管理更加嚴(yán)謹(jǐn)規(guī)范。五、項目研究的技術(shù)創(chuàng)新點和難點（一）項目研究的技術(shù)創(chuàng)新點1

37、.利用電子直流負(fù)載的特性，改變充電機試驗程序，在每個充電機試驗前先加載1-3A的小負(fù)載，保障了株洲時代產(chǎn)車下電源充電機空載試驗的正常進(jìn)行。2. 新電規(guī)對車下電源試驗參數(shù)要求變化點較多，對既有試驗裝置的試驗程序全面重新進(jìn)行了設(shè)計編寫，嚴(yán)格按照試驗要求設(shè)定了試驗參數(shù)。通過新程序，我們可以完成對設(shè)備的邏輯控制、順序控制，對于生產(chǎn)中變化的模擬量進(jìn)行控制，在試驗過程中對數(shù)據(jù)自動進(jìn)行采集，分析和處理，過程完全通過電腦自動進(jìn)行，快速高效，檢測操作人員只需為試驗做好前期準(zhǔn)備，等待電腦的反饋信息，完成試驗，整個實驗過程透明可見，數(shù)據(jù)保存精準(zhǔn)無誤，讀取過程簡單。3改造既有DC600V客車逆變器充電機試驗裝置負(fù)載，

38、選用體積小、重量輕的直流負(fù)載，將固定試驗裝置變?yōu)檐囕d式，使得試驗過程更加機動靈活，可操作性強，解除了場地的限制，節(jié)約了空間。（二）項目研究的技術(shù)難點1.使用電瓶車為載體的移動試驗裝置，試驗裝置須配備兩套試驗用負(fù)載（交流負(fù)載及直流負(fù)載），考慮到電瓶車空間、承載能力，交流負(fù)載無法減小的情況下，直流負(fù)載必須體積較小，來滿足電瓶車空間、承載能力，一般的客車直流負(fù)載達(dá)不到新電規(guī)試驗參數(shù)要求，須在市場上定制體積小、功率大的新型電子直流負(fù)載箱。2. 新電規(guī)對車下逆變器充電機電源試驗參數(shù)要求變化多，對既有試驗裝置試驗程序全面重新設(shè)計編寫，嚴(yán)格按照新電規(guī)試驗要求重新設(shè)定試驗參數(shù)。3. 新電規(guī)對突變（突加）負(fù)載要

39、求有更加嚴(yán)格，對既有DC600V客車逆變器充電機試驗裝置突變（突加）負(fù)載按新電規(guī)標(biāo)準(zhǔn)重新選配硬件。4. 新電規(guī)試驗要求提高，部分廠家客車上的直流負(fù)載不能滿足試驗要求，必須通過DC600V客車逆變器充電機試驗裝置本身的改進(jìn)空載試驗不能進(jìn)行的問題。5.每個生產(chǎn)廠家車下逆變器充電機電源運行程序不同，新電規(guī)要求檢測車下電源啟動及過分相時間，試驗裝置必須要確認(rèn)不同生產(chǎn)廠家車下電源啟動的時間點，否則會造成時間采集數(shù)據(jù)錯誤，試驗不達(dá)標(biāo)的情況。確定車下逆變器充電機電源啟動時間點以及編寫試驗裝置測試軟件也是項目組研究的技術(shù)難點之一。6.在研制的過程中，PLC的程序編寫無疑是整個研究過程中的最大難點，要保持系統(tǒng)的穩(wěn)定可靠，同時也要結(jié)合人際關(guān)系，使得操