客车不间断电源装置研制

简要介绍了新型3AC380V列车供电系统的发展过程，重点阐述了客车不间断电源装置的结构和特点。以此设计的客车不间断电源装置在实际的工程应用中得到了验证。

【关键词】3AC380V列车供电系统 客车不间断列车供电装置 特点

3AC380V列车供电系统是为铁路旅客列车上各种电器提供电源的系统设备， 其供电制式为3AC380V，目前基本采用空调发电车供电。通过柴油机转化成电能，为列车提供电源，能耗非常高。每列车编组18节车厢，包含硬座、硬卧等，年消耗燃油400吨，费用高达三百万，再加上柴油机维修等成本，其开支相当惊人。除运行成本高外，空调发电车因为燃油泄露还存在着不可完全避免的火灾风险。随着铁路的电气化和电力机车变流技术的进步，已有3AC380V列车供电系统仍然依靠柴油发电机供电已不能满足社会发展的需要。

目前部分SS9电力机车装备了新型3AC380V列车供电装置，可直接向列车提供3AC380V供电电源，具备投资小、无污染、见效快等优点。由于过分相造成列车照明及控制电源频繁中断，不能满足列车供电系统的运行需要，需在客车上额外加装不间断电源，以保障照明及控制电源连续工作。

1 不间断电源原理

不间断电源由整流、储能、变换和开关控制组成。系统稳压功能由整流器完成，其本身具有可根据输入的变化控制输出幅度的功能。净化功能由储能电池来完成，电池除了可存储能量外，对整流器来说就像大容量的电容器。频率的稳定则由变换器来完成。为方便日常操作与维护，设计了检修旁路等开关。

在外部电源正常供电时，不间断电源通过整流-逆变给负载供电，同时给电池充电；当突发停电时，由电池经逆变后供给负载所需电源。

2 主电路及技术参数

2.1 主电路

根据3AC380V列车特点，为保证三相平衡，客车不间断电源装置系统输入为3AC380V，经过整流、逆变后输出AC220V电源给客车照明等负载用。同时从中间回路取电给电池充电，在过分相输入中断时，电池自动给中间回路提供DC48V电源，逆变器输出AC220V。另外在装置中设置了旁路开关，系统出现故障时可切换至旁路状态。

2.1.1 输入回路

三个单相整流模块并联，将3AC380V转变成DC48V直流，任何一个损坏时仍可以保持正常输出。

2.1.2 输出回路

电池模块均自带充电单元，正常情况下由模块1给逆变模块提供DC48V电源。当模块1故障后，模块2立即输出DC48V电源。

2.1.3 输出回路

正常情况下逆变模块U4给外部负载供电。当U4故障后，U5立即输出。

在不间断电源装置无输入电压或输入电压异常的情况下，可持续提供30分钟以上的电源输出。装置输入正常后，除继续保证AC220V输出，还可以根据电池状况完成电能补充。

2.2 技术参数

客车不间断电源装置的额定输入电压为3AC380V/50Hz，额定输出电压AC220V/50Hz，额定输出功率为2kW，单次应急供电时间大于30分钟。

2.3 储能电池选型

SS9电力机车3AC380V列车供电装置过分相时，会导致客车供电频繁中断、而客车照明及控制所需的电源又不能中断，这就要求所提供的不间断电源装置必须有合适的电池：

当 3AC380V供电正常时，不间断电源给电池充电、同时给负载提供AC220V电源；当3AC380V供电中断时，电池给不间断电源放电、不间断电源给负载提供 AC220V电源。

目前客车常用的电池包括铅酸电池和镍镉碱性电池，铅酸电池充放电循环次数一般是 500次，镍镉碱性电池一般是1000次。在使用过程中，电池充放电循环次数超过限制值，电池性能将变差。 再加上这两种电池体积大、重量重，不适合客车不间断电源装置。

而目前的新型储能电池中，磷酸铁锂电池具有五大优点：

（1）晶体稳固，在过充时不会发热，拥有良好的安全性。电池可通过短路、过充、过放等试验；

（2）一般情况下电池循环寿命达到2000次以上；

（3）电池被认为是不含任何重金属与稀有金属，为绝对的绿色环保电池；

（4）可以最大2C电流进行快速充放电，在专用充电器下，充电40分钟内即可使电池充满；

（5）电池无记忆现象，无论处于什么状态，可随充随用。

3 结束语

客车不间断电源装置从2015年11月开始，在Z79/80次（大连-北京）特快列车上投入使用，完全满足和SS9电力机车3AC380V列车供电装置配套的要求，机车频繁过分相也不会影响客车照明及控制用电。

目前所有的3AC380V供电的旅客列车，只要在电气化区段，均可由电力机车进行直供电，再通过在客车加装不间断电源装置改造，不再使用柴油发电机供电，将产生巨大的社会和经济效益，具有广阔的市场空间。

参考文献

[1]吴强.客运列车供电系统[J].机车电传动，2003（05）：54-61.

[2]睢杰.发电车燃油消耗分析及节能措施 [J].铁道车辆，2007（02）：44.

[3]张斗，钱生明，张晓昌.发电车MTU柴油机组火灾隐患分析及预防措施[J].铁道车辆，2004（08）：41-42.

[4]王树宾.锂电池在国内外轨道车辆的应用前景分析[J].国外铁道车辆，2012（05）：7-10.

作者简介

赵t（1969-），男，辽宁省沈阳市人。现为沈阳铁路安全监管办机车车辆验收室主任验收员。主要研究方向为机车车辆技术升级与改进。

作者单位

沈阳铁路安全监管办机车车辆验收室 辽宁省沈阳市 110000