胶轮导轨电车辅助控制单元的研制

2018-02-21高锦慧

现代工业经济和信息化 2018年13期

高锦慧

（中车永济电机有限公司，陕西西安 710016）

引言

胶轮导轨电车是一种新型的交通工具，车辆使用橡胶轮胎，其轨道嵌入地面，槽内镶有高科技胶垫，车轮在高速行驶时震动小、无噪音，且对路面损坏程度低。基础设施简单，可充分利用一般城市道路，节省投资。胶轮导轨电车作为中运量公共交通系统，填补了公共汽车与地铁运量间的空白，特别适合用作中小城市的干线交通和大城市的支线交通，具有快速便捷、安全舒适、节能环保、投资节省、建设周期短、契合城市道路布局、与城市环境适应性强等方面的显著优点，是真正的“绿色”交通工具。

1 主电路说明

胶轮导轨电车电系统分为牵引系统和辅助系统两部分，牵引系统实现整车的电力牵引，保证电车运行可靠。辅助系统主要为电车提供牵引蓄电池电源、提供辅助电源，提供控制电源，保证空压机、冷却系统、照明、车门、信号、通信等辅助电路正常工作。辅助变流器作为辅助系统的动力部分，为辅助系统提供各种所需电源。包括602 V牵引蓄电池电源、AC400V工频电源、DC24V低压控制电源。

胶轮导轨电车辅助变流器主电路主要由三部分组成[1]。第一部分，602 V牵引蓄电池管理电路，实现对蓄电池的快速充电、均衡充电和浮充充电三种充电功能，实现充放电逻辑控制与保护功能；同时在电车通过无电区时为牵引变流器提供动力电源。第二部分，AC400V辅助负载供电电路，为电车上的辅助负载如空压机等提供三相工频电源。第三部分，24 V蓄电池充电管理电路，为电车上的24 V蓄电池充电，同时为电车低压负载（如车辆运行协助系统、无线电通讯系统、车内照明信息系统、车门、信号设备等）提供稳定的24 V直流控制电源。

2 控制单元的设计

辅助控制单元通过对辅助功率开关器件的控制，实现母线电压到输出电压的转换，并使输出电压满足负载需求[2-3]。

2.1 辅助控制单元主要实现功能

1）牵引蓄电池充电控制：采用三阶段充电法，即恒流充电、恒压充电和悬浮充电。

2）400 V三相交流逆变控制：采用三相四线制接线，通过适当的电压调制方法，不但能够满足车上三相负载的供电要求，而且能有效抑制三相不平衡情况的发生。

3）24 V输出控制：既要满足车上对24 V电源的要求，又要满足同时对24 V蓄电池充电的能力。

4）负载管理控制：在不同工况下进行合理的负载管理控制。

5）逻辑控制及保护功能。

6）故障记录功能。

7）网络通信功能。

8）程序在线升级、故障下载功能。

2.2 硬件设计说明

1）辅助控制单元采用可插拔的结构方式，控制机箱为4U（3U板卡+1U风扇）标准机箱，由各功能插件板和风扇组成。母板安装在机箱内部后端，用于各功能插件板间的电气连接，母板上的电连接器与母板采用过盈配合的方式压接而成，提高功能插件板与母板连接的电气可靠性。各功能插件板由对应面板和标准3U功能电路板组成，插件板采用易插拔连接技术，面板安装自锁拉手，易于插拔，各功能插件板与母板接口的连接器有防插错部件，可防止插件板板位插错。控制单元底部1U空间用来安装风扇，保证辅助控制单元工作时的散热需求。

2）辅助控制单元采用前出线方式，对外连接器采用HARTING公司的F48连接器和DB连接器。辅助控制单元通过面板两侧安装孔与变流器框架紧固连接，便于维护。