DC600V在铁路空调客车供电系统的应用

1 引言

铁路空调客车供电系统是为车上电气负载和自动化装置提供电能的装置，有单独供电、集中供电和混合供电3种方式。早期的客车供电方式简单，主要采用小功率轴驱式发电机和蓄电池并联供电方式。目前我国非空涮客运列车仍采用这种供电方式。为提高旅客的舒适度，现代铁路客车均安装了空调、冰箱、彩电信息显示屏等设备，平均每辆车所需的功率比早期增加了几倍甚至几十倍，不同电器的电压制式也不尽相同，相应地对列车供电系统提出了很多新的要求。

2 国外铁路空调客运列车供电系统的发展

国外高速客运铁路发展的典型代表日本、法国、德国等发达国家列车供电系统已普遍采用静止变流器供电方式，该方式可靠性高、与列车网络融合、自动化程度高、维护操作简便。比如德国ICE系列、法国TGV系列，意大利的ETR系列，西班牙AVE系列高速动车组及日木的新干线列车等均采用这种供电方式。

3 我国空调列车供电方式的发展

3．1 发电车集中供电系统

发电车相当于一个移动电站，通常发电车内配置有3台300 kW柴油发电机组，主要机型为KTA 19－G2型和MTU12 V 183TA 12型，采用交流3相4线制，2路供电，电压AC400/230 V,50 Hz，车端设有KC20电力连接线，可从发电车任一端与列车联挂，主干线负载容量按20辆计算，不小于600 kW。发电车集巾供电的空调列车应用了柴油机发电技术：车载单元空调制冷采暖技术；AC 220 V照明及应急电源技术：集中轴温报警技术和GPS卫星地面遥感技术等。虽然具有供停电灵活、方便，不受线路、天气及机车限制；供电故障率低，机组间相互干扰少等优点，但也存在发电车柴油发电机组噪声、废气污染问题等缺点。还需要消耗大量的石油产品。

3．2 空调客车DC 600 V供电系统

DC 600 V旅客列车供电系统是铁路机车车辆T程中的重要系统，DC 600 V系统在吸取法国TGV、德国ICE、日本新干线以及欧洲多电压制列车供电系统特点的基础上，根据中国旅客列车的具体情况，进行了优化设计。利用牵引网电能通过机车给旅客列车供电，以达到甩掉发电车，实现提高列车运输能力、节能、环保和列车运行高速化的目的。

4 空调客车DC 600 V供电系统

4．1 DC 600 V供电系统的工作原理

DC 600V供电系统采用机车集中整流，客车分散逆变方式，构成了交一直一交变流供电系统。电力机车将25 kV电网单相交流电降压、整流、滤波成DC 600 V，向客车供电。客车配置逆变电源及充电器，根据用电设备的需要，将机车提供的DC 600 V变换成单、三相交流电及DC 110 V。配电及控制屏柜保证设备配电及安全保护。客车设置了DC 110 V蓄电池组，解决了列车通过分相段无电区的难题。系统采用两套独立供电电路。直一交变流器安装在车下，不减少车厢定员。独特的机车车辆两级保护系统实现了故障自动切除。系统具有集中控制、自动启动、自动复位、操作简单等特点。

DC 600 V供电系统的工作过程：电网通过电力机车向列车供电，在机车的主变压器上增加2个列车供电绕组，将受电弓接收的25 kV单相交流高压电降压；采用2套独立工作的单相半控整流装置将单相交流电整流成2路DC 600 V电源。通过KC20D电气连接器向列车母线供电，机车主电路原理图如图1所示。

DC 600 V供电装置由车端连接器，列车供电干线，配电柜，变流器，蓄电池组，充电器，空调控制柜，照明控制柜等组成。机车提供的2路DC 600 V电源通过车端连接器引入配电柜，将其中一路输入变流器及充电器。变流器将DC 600 V变换成2相380 V，50 Hz交流电，通过配电柜给电开水炉、温水箱、废排风机等供电，并通过空调控制柜给空调机组供电。充电器将600 V直流电变换成110 V直流电，给蓄电池充电的同时通过照明控制柜给车内照明及供电装置控制系统供电。每辆车设蓄电池组，并与110 V十线间采用一极竹隔离。车内采用日光灯照明，照明变换器将110 V直流电变换成220V交流电。

配电柜控制空调控制柜、变流器、充电器的电源。机(动)车控制配电柜电源。在车厢内，两路DC 600 V首先进入电源控制柜，并分配输人的DC 600 V电源供给逆变器和充电器。逆变器将DC 600 V变换成AC380V电源，并输出到空调控制柜，供给空调机组。充电器将DC 600 V变换成DC 115 V电源，供本车蓄电池充电和照明。客车供电系统主电路原理图如图2所示。

4．2 DC 600 V供电系统的主要特点

机车采用单相相控整流或全波整流提供DC 600 V电源，采用2路供电，具有电源后备；采用逆变技术，各车厢逆变器放在车下，不占用客车空间；各车厢独立性强，列车编组灵活；控制系统采用DC 110 V，供电系统互补性强，可靠性高；