电力工程车双电源供电模式探讨

摘要: 以有两种动力供电方式的工程车为例，从双电源供电方式、安全策略以及控制电路互锁模式等进行详尽的阐述。

关键词: 动力;安全策略;控制电路

0引言

地铁工程维护车大部分时间是在地铁隧道内运行、作业，为保证地铁隧道内干净、卫生，保障在隧道内检修作业工作人员身体健康，近年来地铁公司对工程维护车提出了低噪音、无烟气污染、低碳环保等要求。中车株洲电力机车有限公司积极适应地铁公司的需求，大胆创新，在国内率先研制出采用蓄电池和接触网(第三轨)双电源供电方式的蓄电池电力工程车，这种新型工程维护车推出后广受国内外地铁公司的欢迎和好评。本文对蓄电池电力工程车蓄电池和接触网(第三轨)双电源供电模式的主电路、实现双电源供电方式切换的安全策略和控制电路进行介绍。

1工程车双电源供电模式主电路介绍

工程车双电源供电模式分别为接触网/第三轨供电和牵引蓄电池供电，其中接触网和第三轨供电电源为DC1500V，接触网和第三轨供电的区别在于供电装置的位置不同，接触网在工程车上方供电，第三轨是与轨道平行的供电轨道，在工程车下方供电;牵引蓄电池的额定输出电压为800V。中车株洲电力机车有限公司设计的蓄电池电力工程车在运行过程中可根据实际使用情况由司机室内的司乘人员进行接触网/第三轨供电和牵引蓄电池供电选择，双电源供电模式主电路原理如图1所示。

1.1接触网/第三轨供电模式

当选择接触网/第三轨供电时，DC1500V供电电源经受电弓/集电靴、防反二极管V01、三位置开关S11“接触网/第三轨”位、熔断器F11、双极接触器K01、差分电流传感器B10、快速断路器Q01到达牵引逆变器，通过牵引逆变器为工程车牵引电机提供电源。

1.2牵引蓄电池供电模式

当选择牵引蓄电池供电时，DC800V供电电源经隔离开关S02、熔断器F21和F22、电流传感器B11、防反二极管V02、接触器K02、快速断路器Q01到达牵引逆变器，通过牵引逆变器为工程车牵引电机提供电源。以上接触网/第三轨供电和牵引蓄电池供电两种供电模式只能选择一种供电模式为蓄电池电力工程车进行供电，即当三位置开关S11在“接触网/第三轨”位、双极接触器K01闭合时，蓄电池电力工程车实现接触网/第三轨供电模式，牵引蓄电池不会对负载供电;当隔离开关S02在“闭合”位、接触器K02闭合时，蓄电池电力工程车实现蓄电池供电模式，接触网/第三轨不会对负载供电。为确保蓄电池电力工程车双电源的供电模式安全、可靠切换，在设计时已制定可靠的安全策略并通过控制电路的逻辑互锁来实现。

2双电源供电模式切换的安全策略

为确保蓄电池电力工程车可靠运行及保证司乘人员的人身安全，设计时详细分析了接触网/第三轨供电和牵引蓄电池供电双电源切换可能出现的危险条件，制定了详细的安全策略，双电源切换的安全策略见表1。从表1可见，蓄电池电力工程车需确保工程车静止、卸载、高速断路器Q01处于断开位的情况下，双供电模式切换才有效。如果蓄电池电力工程车正在运行(任何模式)且高速断路器Q01为闭合状态，司机室内的司乘人员转动设置在操作台面板上的双供电模式选择开关S01无效，控制系统屏蔽该信号，工程车按原选择模式运行。此时在司机室显示屏上有提示信息，警告司乘人员模式选择开关的位置发生变化并无效。如在多台车重联运行时，只有主控工程车占用端司机室操作供电模式转换开关S01才有效。蓄电池电力工程车在确定以上所需供电切换的安全条件有效后，中央控制单元才按选择的供电模式重新配置主电路，通过控制双极接触器K01或接触器K02的通断来实现接触网/第三轨供电和牵引蓄电池供电的安全、可靠切换。

3双电源供电模式切换的控制电路

设置在司机室操作台面板上的双供电模式选择转换开关S01由“接触网/第三轨”位、“蓄电池”位和“0”位三个档位组成，IO1、IO2、作为模块A01的控制输入信号，IO3和IO4作为模块A02、A03的控制输出信号如图2、图3所示，S01和IO口信号关系详见表2。当双电源供电模式选择转换开关S01选择“接触网/第三轨”位时，模块A01的IO1和IO2收到“10”信号，模块A02和A03的IO3和IO4输出信号“10”，“IO3”为高电位双极接触器K01线圈得电，IO4为低电位接触器K02线圈不得电，同时双极接触器K01常闭触点断开，实现两种供电模式切换双极接触器K01和接触器K02的电气互锁，由于双极接触器K01闭合实现接触网/第三轨供电。

反之，当电源供电模式选择转换开关S01选择“牵引蓄电池”位时，模块A01的IO1和IO2收到“01”信号，模块A02和A03的IO3和IO4输出信号“01”，“IO4”为高电位接触器K02线圈得电，IO3为低电位双极接触器K01线圈不得电，同时接触器K02常闭触点断开，实现两种供电模式切换双极接触器K01和接触器K02的电气互锁，由于接触器K02闭合实现牵引蓄电池供电。当供电模式选择转换开关S01选择“0”位时，A01输入和A02、A03输出都为“00”，双极接触器K01和K02线圈均不得电，两个供电回路为开路。当A01输入信号为“11”时，代表供电模式选择转换开关故障，A02、A03输出也将为“00”，K01和K02线圈均不得电，两个供电回路为开路。

4结语

随着市场对工程车需求的逐年递增，这种双源供电方式的工程车在地铁行业十分受欢迎，其通过两个接触器的互锁控制保证动力供给的唯一性保证了车辆的安全性、可靠性。

参考文献:

[1]李琛玫，丁伟民，崔洪岩.蓄电池电力工程车高压柜的设计分析及仿真计算[J].电力工程车与城规车辆，2014(2):43-1402.

[2]叶斌.电力电子应用技术[M].北京:清华大学出版社，2006.

作者:周季香 白冰           单位:中车株洲电力机车有限公司