高速动车组蓄电池供电保护控制逻辑优化
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高速动车组蓄电池供电保护控制逻辑优化
发表时间:2018-07-18T15:49:47.650Z 来源:《科技中国》2018年4期作者:张俊杰[导读] 摘要:高速动车组技术是各项复杂技术的集合体,蓄电池供电保护技术是高速动车组的重要组成部分之一。现有蓄电池供电保护控制方法,主要依据蓄电池电压和蓄电池供电时间逐步切除低压供电设备。蓄电池放电特性受蓄电池所处的环境温度影响较大,摘要:高速动车组技术是各项复杂技术的集合体,蓄电池供电保护技术是高速动车组的重要组成部分之一。现有蓄电池供电保护控制方法,主要依据蓄电池电压和蓄电池供电时间逐步切除低压供电设备。蓄电池放电特性受蓄电池所处的环境温度影响较大,单纯依据时间和电压作为参数控制,使得蓄电池利用率降低。本文提出的蓄电池供电保护方案综合考虑列车的外部环境温度,提高列车蓄电池的使用效
率。
关键字:蓄电池;低压供电保护;
1.引言
CRH380动车组为16编组形式,共分为4个牵引单元,每个牵引单元为2动2拖,持续运行速度为350km/h。牵引变流器中间直流环节为ACU提供DC3000V供电电压。ACU输出440V、60HZ交流电提供给中压负载和充电机,充电机为低压DC110V负载供电,当充电机不工作时,列车低压负载由蓄电池供电。
高速动车组低压供电系统主要包括牵引控制单元、制动控制单元、辅助变流器、充电机控制单元、空调控制单元、列车照明等;当列车处于高压供电工况时,低压供电系统由列车充电机提供DC110V供电。当列车主断断开,或者充电机故障时,低压供电系统直接由蓄电池进行供电。列车直接由蓄电池供电工况时,为了避免蓄电池过度放电,列车网络控制系统需控制低压供电设备是否继续工作,以对蓄电池进行保护。
2.高速动车组现有蓄电池供电保护方案
列车网络对蓄电池进行分级保护,保护级别与本列车的蓄电池电压有关。在蓄电池放电过程中其电压逐渐减小,当电压小到一定程度时(如3型车为100V),中央控制单元通过切除一定负载来实现对蓄电池的保护。随着蓄电池电压的下降,保护等级不断提高,中央控制单元切除的110V负载也随之加多,当本列车的蓄电池电压降到限定值的最小值时,蓄电池保护级别为最高级,中央控制单元切除包括牵引控制单元、辅助控制单元、充电机控制单元等所有重要负载。
列车网络按照蓄电池电压值对蓄电池进行保护的同时,还通过蓄电池工作时间对其进行保护管理。按工作时间进行保护的模式与电压保护模式类似,在蓄电池工作开始计时后,如果工作时间达到额定值之后,中央控制单元开始切除蓄电池的110V负载,随着蓄电池工作时间延长,中央控制单元切除的负载也相应增加,直到工作时间达到最大值后,中央控制单元将切除110V的所有负载。
3.现有蓄电池供电保护方案缺点
蓄电池放电特性受蓄电池所处的环境温度影响较大。在一定温度范围内,蓄电池所处的环境温度越高,放电时间越长,蓄电池所处的环境温度越低,放电时间越短。
如果动车组在北方低温环境,蓄电池放电时间较短。蓄电池供电保护按照现有控制策略,在蓄电池供电达到一定时间时开始减载,可能会触发蓄电池电压保护或引起蓄电池欠压。对蓄电池有损害。
如果动车组在南方高温环境,蓄电池放电时间较长。蓄电池供电保护按照现有控制策略,在蓄电池供电达到一定时间时开始减载,可能会使蓄电池使用效率降低,同时降低动车组的舒适性能。
4.蓄电池供电保护方案优化
列车网络通过蓄电池的电压和蓄电池的供电时间对蓄电池进行保护。其中蓄电池的供电时间受外部温度环境影响较大。需根据蓄电池特性对蓄电池供电时间进行精确控制。
列车网络通过计算蓄电池电压和蓄电池供电时间,对DC110V负载进行切除控制,二者保护等级相同,只要其中之一条件满足时,即执行负载切除工作。蓄电池供电保护控制流程图如图1所示:其中蓄电池电压U1、U2、…Un为实际测量的蓄电池电压U,T1、T2、…Tn为蓄电池供电时间T,负载A、B指网络控制的DC110V负载。当列车处于蓄电池供电工况时,整列DC110V负载中如照明、乘客插座等负载均不工作或减载工作,因此蓄电池保护方案中,蓄电池工作时间条件最容易满足。蓄电池工作时间对蓄电池保护影响较大,需严格计算。其中蓄电池工作时间T1、T2、…Tn(切除负载时间T)判定流程图2所示:作者简介:张俊杰(1984-),男,河北唐山人,硕士研究生,工程师。