1、车辆电源培训大纲,常州艾思玛电器有限公司,依据直流电源的 特性不同可分为:电压型逆变器VSI、电流型逆变器CSI (2) 按输出电压不同分为CVCF、VVVF、脉冲型 (3) 按逆变器电路结构不同分为：,单相半桥,单相全桥,推挽逆变,三相桥,(4) 按开关器件不同及换流关断方式不同分类:自关断、强迫关断、有源逆变、负载反电动势、负载谐振换流逆变器。,逆变器简介,三相逆变器工作原理,三个相差120度的单相逆变器组成一个三相逆变器,4-4 三相逆变器工作原理,三个相差120度的单相逆变器组成一个三相逆变器A相：T1、T4、T1、T4B相：T3、T6、T3、T6 C相：T5、T2、T5、T2,逆变器
2、接不同负载,辅助电源系统简介,本电源变换器专为铁路客车设计， 每节车厢配有一套电源变换器，分为逆变器箱和充电机箱。电源变换器为模块化设计，包括两台35KVA CVCF三相逆变器，一台8KW充电机和一台3.5KVA单相逆变器。两台35KVA三相逆变器空调等三相电器设备提供电源，逆变器通过软启动方式来限制电机的启动电流。两台逆变器互为备用，当一台发生故障时，另一台将通过输出互联接触器为车上部分重要负载供电。另外，逆变器的输出还经过一个15KVA（餐车为25KVA）的变压器为需要电气隔离的用电设备供电，同时也可为单相负载供电。充电机为应急蓄电池充电，同时也为车上照明、控制柜、塞拉门、集便器等直流用电
3、设备提供电源。单相逆变器为紧急通风设备、影视系统、便利插座等提供电源。,车下设备箱,车下设备箱正面有门并由门锁锁紧，逆变器和充电机模块由车下设备箱的正面（车厢的侧面）沿箱体内的滑槽推进箱体，模块的后部和箱体的后部通过橡胶条进行密封。 两台35KVA CVCF三相逆变器和15KVA隔离变压器安装在逆变器箱中，,1、逆变器箱体,逆变器箱体图,一台8KW充电机和一台3.5KVA单相逆变器 安装在充电机箱内，吊挂在车体下。,充电机箱体 车下设备箱的两端有接线端子，输入输出电缆通过箱体侧面的进线管连接在端子排上。箱体的两个侧面分别有维修门板可以打开。 车下设备箱门板的背面贴有简要的原理图，箱体两侧维修门
4、板的背面贴有端子排的布置图。,逆变器简介,逆变器主电路,工作原理原理简介,逆变器工作在正常状态时，当600V有正常电压输入时，进入待机状态，此时预充电和风扇接触器是吸合的的；当输入电压高于500V时，大约5S后，逆变器主接触器吸合，同时输出接触器也吸合。如果输入电压在500V540V之间则逆变器降频降压运行，在540V700V之间则恒频恒压输出；过分相时，无DC600V输入，逆变器停止输出，断开主接触器，当DC600V输入恢复，则重复预充电过程，并自动软启动，两次启动输出延时的间隔时间为55s60s,逆变器1、2相互备，当某一台逆变器发生故障造成停止输出时，其故障信号传给另一台逆变器，无故障逆
5、变器收到这个故障信号后，停止输出，发出减载信号211，同时吸合互联接触器，延时30秒后重新启动。,2.1主要技术参数,尺寸： 596x 626 x 433 (宽 x 深 x 高 mm)包括散热器 重量： 90 % MTBF： 60,000 h EMI： 所有对外接口处符合ENV 50121-3-2要求 寿命： 20年,2.1.1 输入输出参数,额定输入电压： 600 V DC 输入电压范围： 500 V 700 V DC 恒定 内部预充电： 有 内部DC干线熔断器： 有，保护值为160A 控制电源： 蓄电池供电，电压范围：77V137.5V额定输出电压： VDCRated 540 V时，3 x
6、 380 V AC (+/- 5 %, 稳定状态)VDCRated 500V 及540V时，按照特定的V/F曲线降频降压输出。 额定输出频率： 50 Hz (+/-0.5 %) 输出电压纹波： 20 V (峰峰值) THD： 10 % 输出正弦波滤波器： 有，在电阻性负载、额定功率时du / dt 100 V / s 额定输出功率： 35 kVA,2.2设备保护,设备有以下保护功能： 输入过压保护 输入欠压保护 输出过流保护 功率元件过流保护 散热片过热保护 短路保护 断路保护 控制电源故障保护,2.3逆变器主要功能介绍 逆变器主要有电源板，主控制板，接口板，驱动板，支撑电容板，采样板，前级电
7、压采样板滤波板等组成，其中电源板，主控制板，接口板在面板上如下图，采样板，滤波板在底板上，支撑电容板与驱动板在散热器上。,逆变器外部接口图,电源板：为整个逆变电源工作提供5V，+12V，-12V，15V控制电源。 主控制板：DSP控制为逆变器的工作提供各种命令，实现各种功能，是逆变器的核心。 接口板： 主控制板功能的扩展，采用单片机控制。 采样板：实现输入输出的电压电流的采样，为逆变器提供各种保护。 支撑电容板：实现预充电和放电。 驱动板；IGBT工作提供驱动信号。 滤波板：滤波板与电感实现三相输出的滤波。 前级电压检测板: 检测直流600V,过压,欠压等保护。,2.3.1使用直流电压范围,2
8、.3.2逆变器互联,2个35kVA 逆变器之间存在一定的逻辑联锁关系。 当一个逆变器发生故障时，另外一个逆变器将取代该故障逆变器，为车辆上的部分重要负载供电。具体控制逻辑如下： 逆变器1故障后，故障逆变器1将显示“故障”,该故障信息将同时送给另一个逆变器2和车辆控制器； 逆变器2接收到逆变器1故障信号，后先停止工作，3立刻向车辆控制器发出一个“减载信号”. 逆变器2发出闭合互联接触器KM5指令； 逆变器2重新启动，为车辆部分负载供电。,2.33 过分相功能,当餐车逆变器设备,断开600VDC电源,当逆变器停止工作后,重新送600VDC电源,此刻开始计时,大约30秒后,逆变器重新工作. 其他车辆
9、的过分相时间大约在55s60s.,2.34主控板数码管显示含义LED发光二极管显示说明：,主控制板,主控板应用号 在逆变器主控板上有一个8位的拨码开关，用作逆变器的应用号设置。在逆变器启动过程中，数码管会显示应用号。逆变器的应用号设置为01和00，转换成十六进制后为0000 0001和0000 0000，该8位二进制数对应8位拨码开关，“1”表示要把相应位拨到“ON”的位置。 由于系统是依靠应用号来区分双逆变器模块的，因此逆变器1应用号定为“00”(0000 0000)，逆变器2应用号定为“01”(0000 0001)。,主控制板拨码开关,13 三位数码管（从左到右为G2,G1,G0）用于显示
10、设备的状态。每两秒一小周 期，显示消息代码和对用消息；每若干时间一个大周期，循环显示。,消息代码定义如下： _-0: 系统进程。主要看G1,G0起辅助作用。G1含义如下：0-2：永久故障，0-连续三次故障，1-连续3min 中不正常，2-电压不平衡； 3-7：临时故障，3-电压超高，4-传感器故障，5-KM失控。 5-IGBT故障/电流异常，6-通讯故障，6低频故障（过稳或过载）， 7-加载重启，7-电压偏高，8-电压偏低，9-工作正常。 _-1: 系统状态；按位定义，1表示正常，0表示异常 bit7:与上位机通讯 bit6-5：DC600V状态（3/正常，2/欠压，1/过压，0/危险过压）
11、bit4： 欠压（过温/过载） bit3：与CMXX04采样板通讯； bit2：与CJ3U09接口板通讯 bit1：KM失控；bit0：Udc不平衡； _-3:拨码开关状态；见上 _-4:主板输入信号，按位定义如下： 放电状态信号（1=放电，0=禁止放电）：bit7;ORP;bit6:ORN 驱动板故障信号（0=故障）：bit5：info2； bit4： info1 电流保护信号（0=故障） ：bit3：I4h；bit2：I3h; bit1:I2h;bit0:I1h,_5:主控板输出信号，按位定义如下： bit7：DOM， bit5：RESET， bit4：CLOSE bit3：KM2/DO3
12、，bit2：KM1/DO2，bit1：ERRO/DO1，bit0：OK/DO0; _6: 交流频率； _10：交流电流平均值（U相V相W相）/3 _11: 交流U相电流； _12: 交流V相电流； _13: 交流W相电流； _-14: 直流电流； _-15: 散热器温度均值，超温显示99；上管传感器有问题，G2显示上横线； 下管传感器有问题，G2显示下横线。 _-20: 交流电压均值=(U+V+W)/3 _-21: 交流u相电压 _22: 交流v相电压 _-23: 交流w相电压 _-24: 直流电压 _-25: 采样板之状态位,2.4 常见故障分析与处理,当逆变器不能正常工作时，首先检查进线接
13、线是否正确，然后送控制电，观察面板上面数码管的显示代码，对照故障代码含义列表，确定故障情况和来源，然后作出相应的维修处理。送控制电显示正常，再送主电路DC600V，观察面板上面数码管的显示代码，对照故障代码含义列表，确定故障情况和来源，然后作出相应的维修处理。注意：在维修时应放电5分钟，才可以操作！,逆变器互备,8KW充电机简介,本品用于铁路车辆蓄电池充电和列车110V负载使用，容量为8KW。产品采用单片机控制，高频化、软开关技术、模块化设计，结构紧凑、运行稳定、性能可靠。,充电机主电路,原理简介,600V经过一个50A的熔断器F01接到主接触器KM01，经线606接到前级板P1，600V-经
14、过电感L01、线605接到前级板P2，KM01、预充电电阻R01、电解电容C05、C06构成预充电回路，无感电容C01/2、C03/4构成EMI滤波。,原理简介,DC600V经过前级板调压输出DC500V，经中间逆变、高频变压器、全波整流、输出滤波（输出板CMXX01板上）输出直流110V，输出分三路，L+（充电机负载）、D+（蓄电池负载）、110VDC（110V母线）。,检测功能,环境温度检测； 散热器温度检测； 蓄电池温度检测； 输入电压检测； 输入电流检测； 输出电压检测； 电池电流检测； 总 电流检测；,保护功能,输入过压或欠压保护； 输入过流或短路保护； IGBT故障保护； 负载过流
15、或短路保护； 电池充电电流/温度曲线控制； 输出电压控制； 电池欠压保护。,电气指标,主回路： 额定电压：DC600V 电压范围：DC500VDC660V，相对峰峰纹波因数15%,瞬态过电压720V允许持续不小于2S，1200V允许持续不小于200us。 控制回路： 额定电压：DC110V 电压范围：DC77VDC137V，相对峰峰纹波因数10%,电气指标,输出电压： DC120V1V，电压在DC102VDC123V（随温度补偿可调）。输出电压相对峰峰纹波因数小于10（与蓄电池并联），输出电压稳态调整率不大于1。 充电器变换效率大于90（额定输出负载）。 充电器输入、输出电路隔离。 充电器充电
16、方式：带温度补偿的限流恒压，限制充电电流251A。 主要功率器件散热器的表面温升小于40K。 平均无故障小时大于60000h。,电气接口,人机界面,主控制板CC3U08.PCB上拨码开关拨码开关仅用最左边一位。拨上时（ON位）为调试状态，不检查各电压状态，在无其它故障的情况下，各种信号均可正常产生（注意此时不得在进线加上电源）；拨下时为正常状态，各种控制和保护均起作用。 （非厂方维修人员勿用！）,人机界面,发光管,人机界面 数码管,前后级驱动板CDXX05.PCB上拨码开关,拨码开关只用最左边二位。 首位（K1）用以区分前后级板。拨上时（ON位）为前级板；否则为后级板。每套产品中前后级各一。
17、第二位（K2）为显示控制位，正常无区别，故障时拨上（ON位）可显示完整的状态。,工作过程,正常工作时，确保主控板拨码开关全部拨下状态，前后级驱动板拨码开关第二位（K2）拨下，只显示状态即可。送上DC600V、110V控制电，主回路预充电，主接触器KM01吸合，充电机开始正常工作，读取数码管显示就可以知道充电机实时运行情况。正常工作时，参考“表二”主控板数码管依次读出：-0/FF,充电机正常工作；-1/FF,前级板正常，-2/FF,后级板正常，-3/XXX,电池电压xxxV，-4/XXX,充电机充电电流（A），-5/XXX,充电机总的输出电流（A），-6/XXX,DC600V电压（V），-7/X
18、XX,电池箱温度（），-8/XXX,散热器最高温度（）；前后板数码显示：FF，前后级数码管显示与主控板显示-1、-2的状态是一一对应的。,注意事项,1）安装时模块应该牢固地固定在设备箱中； 2）按图纸要求，正确接线，接地应该牢固可靠； 3）检查安装接线无误后方可通电工作；,检查与维修,当充电机不能正常工作时，首先检查进线接线是否正确，然后送控制电，观察面板上数码管的显示代码，对照故障代码含义列表，确定故障情况和来源，然后作出相应的维修处理。送控制电显示正常，再送主电路DC600V，观察面板上面数码管的显示代码，对照故障代码含义列表，确定故障情况和来源，然后作出相应的维修处理。,3.5KVA单相
19、蓄电池逆变器,本产品是专为青藏铁路客车设计的单相逆变器，容量为3.5KVA，可以为列车负载（如冰箱、吸尘器、照明和插座等）供电。 逆变器输入电压和控制电压为110VDC（77VDC137VDC），输出为50HZ、220V单相交流电压，具有输入电压范围大和输出电压稳定的特点；同时输入侧有EMI接地，输出侧也采用变压器隔离，符合电磁兼容的要求。逆变器具有输入过欠压、过流、输出过载、输出过欠压和负载短路保护等功能。同时具有软起动功能，启动电流不大于额定电流的1.1倍，对电源和设备均无冲击；产品具有结构紧凑、运行稳定、性能可靠、使用寿命长等优点。,系统原理,输入直流电压110V经升压后变成140V直流
20、电，140V直流电压经过MOSFET全桥电路逆变成86V交流输出，再经单相变压器变压后得到220V交流输出。升压和逆变是在单片机集中控制下实现的。,系统原理图,技术指标,耐压等级 2150VAC/50Hz 冷却方式 自冷，散热器温升不超过40K 噪 音 70dB（声压级），壳体封闭，1米处测量 振动和冲击 符合TB/T3058-2002铁路应用机车设备冲击和振动试验A级规定 EMC要求 符合TB/T3034-2002 MTBF 50，000 h 使用寿命 20年 重 量 80Kg,电气指标,额定输入直流电压为110V； 电压范围77VDC137VDC； 额定输出电压220VAC5%,额定频率5
21、01 Hz，单相输出 。 额定功率3.5kVA 启动时间4s 总谐波失真9% 输出端带正弦滤波，正弦畸变率10% 静态电压偏差1% 尖峰电压1000V 效 率 90%（在标称输入110VDC，输出带3.5KVA阻性负载时）,电气接口,人机界面,空气开关 合上空开QF1后逆变器才可以工作，合上空开QF2后才有输出。,主控制板拨码开关、发光管,拨码开关仅用左边的一位。拨上时（ON位）为调试状态，不检查输入电压状态，在其他故障的情况下，各种信号均可正常产生；拨下时为正常状态，各种控制和保护均起作用。 发光管定义：,数码管,控制盒面板上有三个数码管用于显示逆变器的工作状况。,检查与维修,当逆变器不能正常工作时，首先检查进线接线是否正确，然后检查输入直流电压，如果在77V以下或在137V以上，逆变器将保护无输出，电压回到额定范围内逆变器恢复正常输出。如果电压正常，观察面板上面数码管的故障代码，对照故障代码含义列表，确定故障情况和来源，然后作出相应的维修处理。,谢谢各位！,再见！,
