DC600V在鐵路空調(diào)客車供電系統(tǒng)的應(yīng)用

1 引言

鐵路空調(diào)客車供電系統(tǒng)是為車上電氣負(fù)載和自動(dòng)化裝置提供電能的裝置，有單獨(dú)供電、集中供電和混合供電3種方式。早期的客車供電方式簡單，主要采用小功率軸驅(qū)式發(fā)電機(jī)和蓄電池并聯(lián)供電方式。目前我國非空涮客運(yùn)列車仍采用這種供電方式。為提高旅客的舒適度，現(xiàn)代鐵路客車均安裝了空調(diào)、冰箱、彩電信息顯示屏等設(shè)備，平均每輛車所需的功率比早期增加了幾倍甚至幾十倍，不同電器的電壓制式也不盡相同，相應(yīng)地對列車供電系統(tǒng)提出了很多新的要求。

2 國外鐵路空調(diào)客運(yùn)列車供電系統(tǒng)的發(fā)展

國外高速客運(yùn)鐵路發(fā)展的典型代表日本、法國、德國等發(fā)達(dá)國家列車供電系統(tǒng)已普遍采用靜止變流器供電方式，該方式可靠性高、與列車網(wǎng)絡(luò)融合、自動(dòng)化程度高、維護(hù)操作簡便。比如德國ICE系列、法國TGV系列，意大利的ETR系列，西班牙AVE系列高速動(dòng)車組及日木的新干線列車等均采用這種供電方式。

3 我國空調(diào)列車供電方式的發(fā)展

3．1 發(fā)電車集中供電系統(tǒng)

發(fā)電車相當(dāng)于一個(gè)移動(dòng)電站，通常發(fā)電車內(nèi)配置有3臺300 kW柴油發(fā)電機(jī)組，主要機(jī)型為KTA 19－G2型和MTU12 V 183TA 12型，采用交流3相4線制，2路供電，電壓AC400/230 V,50 Hz，車端設(shè)有KC20電力連接線，可從發(fā)電車任一端與列車聯(lián)掛，主干線負(fù)載容量按20輛計(jì)算，不小于600 kW。發(fā)電車集巾供電的空調(diào)列車應(yīng)用了柴油機(jī)發(fā)電技術(shù)：車載單元空調(diào)制冷采暖技術(shù)；AC 220 V照明及應(yīng)急電源技術(shù)：集中軸溫報(bào)警技術(shù)和GPS衛(wèi)星地面遙感技術(shù)等。雖然具有供停電靈活、方便，不受線路、天氣及機(jī)車限制；供電故障率低，機(jī)組間相互干擾少等優(yōu)點(diǎn)，但也存在發(fā)電車柴油發(fā)電機(jī)組噪聲、廢氣污染問題等缺點(diǎn)。還需要消耗大量的石油產(chǎn)品。

3．2 空調(diào)客車DC 600 V供電系統(tǒng)

DC 600 V旅客列車供電系統(tǒng)是鐵路機(jī)車車輛T程中的重要系統(tǒng)，DC 600 V系統(tǒng)在吸取法國TGV、德國ICE、日本新干線以及歐洲多電壓制列車供電系統(tǒng)特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，根據(jù)中國旅客列車的具體情況，進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)。利用牽引網(wǎng)電能通過機(jī)車給旅客列車供電，以達(dá)到甩掉發(fā)電車，實(shí)現(xiàn)提高列車運(yùn)輸能力、節(jié)能、環(huán)保和列車運(yùn)行高速化的目的。

4 空調(diào)客車DC 600 V供電系統(tǒng)

4．1 DC 600 V供電系統(tǒng)的工作原理

DC 600V供電系統(tǒng)采用機(jī)車集中整流，客車分散逆變方式，構(gòu)成了交一直一交變流供電系統(tǒng)。電力機(jī)車將25 kV電網(wǎng)單相交流電降壓、整流、濾波成DC 600 V，向客車供電。客車配置逆變電源及充電器，根據(jù)用電設(shè)備的需要，將機(jī)車提供的DC 600 V變換成單、三相交流電及DC 110 V。配電及控制屏柜保證設(shè)備配電及安全保護(hù)?？蛙囋O(shè)置了DC 110 V蓄電池組，解決了列車通過分相段無電區(qū)的難題。系統(tǒng)采用兩套獨(dú)立供電電路。直一交變流器安裝在車下，不減少車廂定員。獨(dú)特的機(jī)車車輛兩級保護(hù)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了故障自動(dòng)切除。系統(tǒng)具有集中控制、自動(dòng)啟動(dòng)、自動(dòng)復(fù)位、操作簡單等特點(diǎn)。

DC 600 V供電系統(tǒng)的工作過程：電網(wǎng)通過電力機(jī)車向列車供電，在機(jī)車的主變壓器上增加2個(gè)列車供電繞組，將受電弓接收的25 kV單相交流高壓電降壓；采用2套獨(dú)立工作的單相半控整流裝置將單相交流電整流成2路DC 600 V電源。通過KC20D電氣連接器向列車母線供電，機(jī)車主電路原理圖如圖1所示。