（中国铁路呼和浩特局集团有限公司车辆处 内蒙古自治区呼和浩特市 010050）
摘要：２５Ｔ型客车是２００４年为中国铁路第五次大提速而设计开行的提速型列车，它的设计制造汲取了数年来２５T型客车优良的技术及丰富的运行经验，同时采用了当时国内外车辆设备制造的先进技术.现阶段，电气化铁路与非电气化铁路并存，ＤＣ６００Ｖ／ＡＣ３８０Ｖ兼容供电系统，是向电气化铁路过渡的一种供电模式.基于此，本文主要对25T型客车供电系统和电气监控系统进行分析探讨。
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关键词：25T型客车；供电系统；电气监控系统
1、25T型客车供电系统
1.1逆变技术
整流电路是通过二极管等电力电子器件将交流电变为直流电，逆变电路是利用ＩＧＢＴ等电力电子器件将直流电变为交流电.电力机车接触网电压是单相供电，其电能质量不稳定，可靠性较低，若降压后直接供给列车的用电负载使用则效果不佳，在我国铁路供电系统当中采用逆变技术，将单相交流电整流成直流电后再逆变成三相交流电输出到客车负载.伴随着国内逆变技术的方兴未艾，ＤＣ６００Ｖ列车供电技术也有了一定的发展.三相逆变器的功能是将ＤＣ６００Ｖ母线电压逆变成三相ＡＣ３８０Ｖ，５０Ｈｚ电压，为相应交流负载供电，三相逆变器的主电路主要由ＶＴ１，ＶＴ２，ＶＴ３，ＶＴ４，ＶＴ５，ＶＴ６上下配对的六个绝缘栅双极型晶体管以及由电感和电容组成的输出滤波器组成.上下两只绝缘栅双极型晶体管组成一个桥臂，上桥臂的排列顺序为ＶＴ１，ＶＴ３，ＶＴ５，下桥臂的排列顺序为ＶＴ２，ＶＴ４，ＶＴ６，，每个桥臂有上管导通或下管导通两种情况，但是上下两只绝缘栅双极型晶体管不能同时导通，否则会造成短路.在Ｔ１，Ｔ２时间内，ＶＴ１，ＶＴ４同时导通，负载Ｕ相电压为正，Ｖ相电压为负.ＵＶ之间线电压为正.在Ｔ２，Ｔ３时间内，ＶＴ１，ＶＴ６同时导通，负载Ｕ相电压为正，Ｗ相电压为负.ＷＵ之间线电压为负.在Ｔ３，Ｔ４时间内，ＶＴ３，ＶＴ６同时导通，负载Ｖ相电压为正，Ｗ相电压为负.ＶＷ之间线电压为正.在Ｔ４，Ｔ５时间内，ＶＴ２，ＶＴ３同时导通，负载Ｕ相电压为负，Ｖ相电压为正.ＵＶ之间线电压为负.在Ｔ５，Ｔ６时间内，ＶＴ５，ＶＴ２同时导通，负载Ｕ相电压为负，Ｗ相电压为正.ＷＵ之间线电压为正.三相线电压之间的相位差为１２０度，幅值与直流电压相等，只要按照一定的规律控制六只ＩＧＢＴ的导通与截止，就可以把直流电逆变成三相交流电.按照上述规律，可以把方波电压按照正弦波的规律调制成一系列脉冲，使脉冲系列的占空比按照正弦规律排列，当正弦值到达正半周幅值时，脉冲的宽度也最大，当正弦值到达负半周幅值时，脉冲的宽度也最小，把脉冲的宽度调制的越细，一个周期内的脉冲的个数就会越多，调制后输出的波形就越好，电动机负载的电流波形越接近于正弦波.
1.2变频变压（ＶＶＶＦ）技术
电动机在启动时，启动电流会达到额定电流的７倍左右，逆变器至少有７倍以上的额定容量来与其相匹配，这种设计会使得制造成本急剧升高，通常采用软启动方式.同时机车电源也要承受启动电流冲击.成本较低且可靠性高的方式是采取启动电流较小或基本与额定电流一样的启动方式.采用输出电压（Ｖ）和输出频率（ｆ）同时变化并保证Ｖ／ｆ＝Ｃ（常数）即可实现软启动.电动机有两个基本公式：
Ｕ＝Ｃｅфｆ（１）
Ｍ＝ＣｍфＩ（２）
上述两个公式中，Ｃｅ、Ｃｍ为常数.由公式（１）可以看出，要想使电压Ｕ降低而频率保持不变，则磁通ф需要减小，而根据公式（２），磁通ф减小，必然要增大电流才能保证启动转矩Ｍ不发生变化.而如果保证在电压变化时，频率也保持同步变化，即Ｕ／ｆ等于常数，则启动过程中磁通ф保持不变，在保证启动转矩Ｍ的同时，可以使启动电流减小，这就是软启动的原理.负载直接启动而不实行ＶＶＶＦ启动的方式称为强迫启动或突投.
1.3综合控制技术
综合控制柜由控制单元，各种交直流电源，电源供电转换电路，空调机组控制电路，直流电源控制模块，照明控制电路，网关和网络控制等部分组成是基于ＰＬＣ为核心的智能化控制，ＰＬＣ通过微型可编程序终端，接受各种指令并自动执行相应的操作步骤，对电气系统运行中出现的各种故障及时进行诊断，显示和保护.综合控制柜具有检测、控制、诊断保护、信息提示、联网通信功能，实时存储电压，电流，及各种工况控制的运行记录，同时通过网关和车辆ＬＯＮＷＯＲＫＳ网络进行联网通讯，综合控制柜采用计算机控制和网络技术，实现了客车电气系统的智能化控制，控制方案以自动为主，同时考虑了控制系统故障的应急措施，包括极端情况下的手动应急措施。
2、25T型客车电气监控或系统
2.1车辆级的自动控制技术
25T型客车的供电系统、空调控制系统采用了以PLC为核心的自动控制技术。客车供电系统的回路选择、转换、保护和故障策略全部采用自动控制技术;空调控制可根据车厢内的温度传感器检测值自动控制空调机组的工况，实现温度自动调节。同时，PLC可以对供电系统与空调系统的运行参数、工作状态、故障信息进行记录和显示，方便运用和检修。
2.2车辆级的网络监控技术
由于25T型客车电气系统的供电装置、用电设备和各种安全保护装置安装在客车的不同部位，为了便于掌握运用中车辆电气系统和用电设备的运行状况和参数，采用了网络监控技术，在触摸屏上集中显示供电系统、空调控制系统、车下逆变器充电器、蓄电池的工作状态和运行参数，各车轴的轴温信息、防滑装置动作状况、烟火报警系统和车门的信息也都可以在触摸屏上集中显示，使乘务人员可以方便地了解车辆电气系统各部件的运行参数和信息。
2.3列车级网络监控技术
25T型客车的电气控制系统实现了无主式网络监控技术，即乘务人员可以在任何一个车厢内通过触摸屏对全列其他客车的供电、空调系统进行控制，可以通过触摸屏监测其他车辆的运行状况和故障信息，为新的乘务体制提供技术上的支持。
2.4列车电气系统集中管理
25T型客车在车辆工程师室内设置了电气系统主控站，车辆工程师可以在主控站触摸屏上对全列各车厢电气系统进行实时监控。通过触摸屏可以控制全列任何车辆的供电系统和空调系统，可以监测全列车辆的供电系统、空调系统、车下逆变器充电器的运行状况和参数以及全列各车辆的车轴运行状况和故障信息，对出现异常的电气部件及时进行故障处理，对运行异常的参数进行跟踪。同时，在主控站内设置了运行数据记录卡，详细记录了全列各车辆的运行工作参数和故障信息，当列车返段后，可以将数据存储CF卡内的数据下载到地面计算机内，进行数据分析。
2.5车辆安全监测系统
25T型客车安装了检测车辆走行部分和制动系统的安全监测系统，通过安装在转向架、车体和制动系统的传感器，车辆工程师可以了解列车运行的有关信息，发现问题及时通知司机采取必要的措施。同时，安全监测系统将车辆走行部分和制动系统的运行参数记录下来，为车辆检修提供参考。
3、结语
25T型客车的DC600V供电系统、自动化控制的电气控制系统和网络化监控系统提升了我国客车电气系统和车辆装备的技术水平，为新的运行乘务体制提供了有力的技术支持，产生了良好的经济效益和社会效益，同时也为实现数字化、网络化铁路运输进行了积极的探索。
参考文献
[1]杨志.ＤＣ６００／１１０Ｖ充电机试验台的研制[Ｄ].成都：西南交通大学，２００９.
[2]李国平，陈明惠，悄丹妒，等.铁道车辆电气装置５０年的回顾与展望[Ｊ].铁道车辆，２０１３，５１（１２）：５４－６１.
论文作者:蔡鸿鹏
论文发表刊物:《电力设备》2018年第23期
论文发表时间:2018/12/25
标签：客车论文; 相电压论文; 供电系统论文; 车辆论文; 电压论文; 电气论文; 负载论文; 《电力设备》2018年第23期论文;