電力工程車雙電源供電模式探討

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摘要:以有兩種動(dòng)力供電方式的工程車為例，從雙電源供電方式、安全策略以及控制電路互鎖模式等進(jìn)行詳盡的闡述。

關(guān)鍵詞:動(dòng)力;安全策略;控制電路

0引言

地鐵工程維護(hù)車大部分時(shí)間是在地鐵隧道內(nèi)運(yùn)行、作業(yè)，為保證地鐵隧道內(nèi)干凈、衛(wèi)生，保障在隧道內(nèi)檢修作業(yè)工作人員身體健康，近年來地鐵公司對(duì)工程維護(hù)車提出了低噪音、無煙氣污染、低碳環(huán)保等要求。中車株洲電力機(jī)車有限公司積極適應(yīng)地鐵公司的需求，大膽創(chuàng)新，在國(guó)內(nèi)率先研制出采用蓄電池和接觸網(wǎng)(第三軌)雙電源供電方式的蓄電池電力工程車，這種新型工程維護(hù)車推出后廣受國(guó)內(nèi)外地鐵公司的歡迎和好評(píng)。本文對(duì)蓄電池電力工程車蓄電池和接觸網(wǎng)(第三軌)雙電源供電模式的主電路、實(shí)現(xiàn)雙電源供電方式切換的安全策略和控制電路進(jìn)行介紹。

1工程車雙電源供電模式主電路介紹

工程車雙電源供電模式分別為接觸網(wǎng)/第三軌供電和牽引蓄電池供電，其中接觸網(wǎng)和第三軌供電電源為DC1500V，接觸網(wǎng)和第三軌供電的區(qū)別在于供電裝置的位置不同，接觸網(wǎng)在工程車上方供電，第三軌是與軌道平行的供電軌道，在工程車下方供電;牽引蓄電池的額定輸出電壓為800V。中車株洲電力機(jī)車有限公司設(shè)計(jì)的蓄電池電力工程車在運(yùn)行過程中可根據(jù)實(shí)際使用情況由司機(jī)室內(nèi)的司乘人員進(jìn)行接觸網(wǎng)/第三軌供電和牽引蓄電池供電選擇，雙電源供電模式主電路原理如圖1所示。

1．1接觸網(wǎng)/第三軌供電模式

當(dāng)選擇接觸網(wǎng)/第三軌供電時(shí)，DC1500V供電電源經(jīng)受電弓/集電靴、防反二極管V01、三位置開關(guān)S11“接觸網(wǎng)/第三軌”位、熔斷器F11、雙極接觸器K01、差分電流傳感器B10、快速斷路器Q01到達(dá)牽引逆變器，通過牽引逆變器為工程車牽引電機(jī)提供電源。

1．2牽引蓄電池供電模式

當(dāng)選擇牽引蓄電池供電時(shí)，DC800V供電電源經(jīng)隔離開關(guān)S02、熔斷器F21和F22、電流傳感器B11、防反二極管V02、接觸器K02、快速斷路器Q01到達(dá)牽引逆變器，通過牽引逆變器為工程車牽引電機(jī)提供電源。以上接觸網(wǎng)/第三軌供電和牽引蓄電池供電兩種供電模式只能選擇一種供電模式為蓄電池電力工程車進(jìn)行供電，即當(dāng)三位置開關(guān)S11在“接觸網(wǎng)/第三軌”位、雙極接觸器K01閉合時(shí)，蓄電池電力工程車實(shí)現(xiàn)接觸網(wǎng)/第三軌供電模式，牽引蓄電池不會(huì)對(duì)負(fù)載供電;當(dāng)隔離開關(guān)S02在“閉合”位、接觸器K02閉合時(shí)，蓄電池電力工程車實(shí)現(xiàn)蓄電池供電模式，接觸網(wǎng)/第三軌不會(huì)對(duì)負(fù)載供電。為確保蓄電池電力工程車雙電源的供電模式安全、可靠切換，在設(shè)計(jì)時(shí)已制定可靠的安全策略并通過控制電路的邏輯互鎖來實(shí)現(xiàn)。

2雙電源供電模式切換的安全策略

為確保蓄電池電力工程車可靠運(yùn)行及保證司乘人員的人身安全，設(shè)計(jì)時(shí)詳細(xì)分析了接觸網(wǎng)/第三軌供電和牽引蓄電池供電雙電源切換可能出現(xiàn)的危險(xiǎn)條件，制定了詳細(xì)的安全策略，雙電源切換的安全策略見表1。從表1可見，蓄電池電力工程車需確保工程車靜止、卸載、高速斷路器Q01處于斷開位的情況下，雙供電模式切換才有效。如果蓄電池電力工程車正在運(yùn)行(任何模式)且高速斷路器Q01為閉合狀態(tài)，司機(jī)室內(nèi)的司乘人員轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)置在操作臺(tái)面板上的雙供電模式選擇開關(guān)S01無效，控制系統(tǒng)屏蔽該信號(hào)，工程車按原選擇模式運(yùn)行。此時(shí)在司機(jī)室顯示屏上有提示信息，警告司乘人員模式選擇開關(guān)的位置發(fā)生變化并無效。如在多臺(tái)車重聯(lián)運(yùn)行時(shí)，只有主控工程車占用端司機(jī)室操作供電模式轉(zhuǎn)換開關(guān)S01才有效。蓄電池電力工程車在確定以上所需供電切換的安全條件有效后，中央控制單元才按選擇的供電模式重新配置主電路，通過控制雙極接觸器K01或接觸器K02的通斷來實(shí)現(xiàn)接觸網(wǎng)/第三軌供電和牽引蓄電池供電的安全、可靠切換。

3雙電源供電模式切換的控制電路

設(shè)置在司機(jī)室操作臺(tái)面板上的雙供電模式選擇轉(zhuǎn)換開關(guān)S01由“接觸網(wǎng)/第三軌”位、“蓄電池”位和“0”位三個(gè)檔位組成，IO1、IO2、作為模塊A01的控制輸入信號(hào)，IO3和IO4作為模塊A02、A03的控制輸出信號(hào)如圖2、圖3所示，S01和IO口信號(hào)關(guān)系詳見表2。當(dāng)雙電源供電模式選擇轉(zhuǎn)換開關(guān)S01選擇“接觸網(wǎng)/第三軌”位時(shí)，模塊A01的IO1和IO2收到“10”信號(hào)，模塊A02和A03的IO3和IO4輸出信號(hào)“10”，“IO3”為高電位雙極接觸器K01線圈得電，IO4為低電位接觸器K02線圈不得電，同時(shí)雙極接觸器K01常閉觸點(diǎn)斷開，實(shí)現(xiàn)兩種供電模式切換雙極接觸器K01和接觸器K02的電氣互鎖，由于雙極接觸器K01閉合實(shí)現(xiàn)接觸網(wǎng)/第三軌供電。反之，當(dāng)電源供電模式選擇轉(zhuǎn)換開關(guān)S01選擇“牽引蓄電池”位時(shí)，模塊A01的IO1和IO2收到“01”信號(hào)，模塊A02和A03的IO3和IO4輸出信號(hào)“01”，“IO4”為高電位接觸器K02線圈得電，IO3為低電位雙極接觸器K01線圈不得電，同時(shí)接觸器K02常閉觸點(diǎn)斷開，實(shí)現(xiàn)兩種供電模式切換雙極接觸器K01和接觸器K02的電氣互鎖，由于接觸器K02閉合實(shí)現(xiàn)牽引蓄電池供電。當(dāng)供電模式選擇轉(zhuǎn)換開關(guān)S01選擇“0”位時(shí)，A01輸入和A02、A03輸出都為“00”，雙極接觸器K01和K02線圈均不得電，兩個(gè)供電回路為開路。當(dāng)A01輸入信號(hào)為“11”時(shí)，代表供電模式選擇轉(zhuǎn)換開關(guān)故障，A02、A03輸出也將為“00”，K01和K02線圈均不得電，兩個(gè)供電回路為開路。

4結(jié)語

隨著市場(chǎng)對(duì)工程車需求的逐年遞增，這種雙源供電方式的工程車在地鐵行業(yè)十分受歡迎，其通過兩個(gè)接觸器的互鎖控制保證動(dòng)力供給的唯一性保證了車輛的安全性、可靠性。

參考文獻(xiàn):

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［2］葉斌．電力電子應(yīng)用技術(shù)［M］．北京:清華大學(xué)出版社，2006．

作者:周季香 白冰 單位:中車株洲電力機(jī)車有限公司