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电力机车辅助电源系统的分析与比较
发布时间:2017-02-09 阅读：次 [打印文章] [关闭窗口]方式1中，△-Y型变压器不仅实现降压功能，还实现高压输入电源回路和负载回路之间的相互隔离。此电路的特点是开关元器件数量少、控制较为简单，缺点是输出三相电压易受直流输入电压的影响，且当直流输入电压较高时逆变器开关元件的耐压要求高，成本较高。因此该方案比较适，用于由牵引变流器中间直流环节供电的场合。
方式2中，可采取不同的电路实现降压。最简单的是单管降压斩波器，该器件有以下特点：(1)通过降压斩波的闭环控制保持逆变器输入电压的恒定，从而消除输入电压的波动对三相逆变磁珠电感器输出的影响；(2)整个电路中仅需1只大功率高压IGBT元件，逆变器则可选择较低电压级别的IGBT元件，以降低设备成本。但这种方式没有实现输入电压与输出电压之间的隔离，同时还应设置在降压斩波器失去控制后对逆变器和负载等的保护电路。
与交一直一交型辅助变流器相比，直一交型辅助变流器具有两个显著特点：(1)无需牵引变压器提供辅助绕组，而是直接从牵引变流器的中间直流环节取流；(2)必须采取降压措施，满足输出电压的幅值要求。3 直流电源系统
目前铁道机车上直流电源系统有相控型(AC／DC)直流电源系统和IPM高频开关 (DC／DC)电源系统。传统的相控直流电源由于器件和技术两方面的原因，工作频率低，体积大，噪音高，技术指标和可控性都较差。高频开关电源是采用软开关技术的一种高效、高精度电源，可多模块并联_丁作。该电源的电池兼容性高、直流可控性好、功率因数高、噪电感生产音低、均流性好、体积小、直流成分纯净度高，各项技术指标均远远优于传统可控硅电源，是相控电源更新换代的理想产品。由于输入输出接口都采用硬接插件(热插板)连接方式，维修更换极为简便，所以特别适合电力机车动态负荷多、稳压、稳流、纹波精度要求高和N+1的冗余配置的要求。现将晶闸管相控电源直流系统与大功率电感贴片电感器高频开关电源直流系统做一比较，如表1所示，其余性能指标满足TB1395-81中的要求。
4 其他系统
电力机车除了三相负载，常见的还有单相220 V、50 Hz负载。通常有两种获得单相220 V、50 Hz电源的途径：(1)在有三相辅助变压器的系统中，变压器输出三相380 V交流电，并有中性点，即可取三相交流电的相电压。该方法简单、直接；(2)采用单相变压器将三相交流电的线电压降压为单相交流220 V。该方法多一个变压器，且会引起三相电源负荷不平衡，一般应用在无三相辅助变压器的系统中。5 几种典型机车的辅助电源系统
在机车辅助电源系统中，机车直流电源系统比较简单，在进行辅助电源系统比较时主要进行三相交流辅助电源系统的比较。表2归纳了国产交一直传动韶山7E(简称SS7E)型电力机车和交一直一交传动HXD1、HXD2、HXD3 三种型号的“和谐”系列电力机车的辅助电源系统。SS7E型电力机车三相交流辅助电源系统，采用四象限整流器将送入的单相340 V交流电转变为直流600V中间电压，再由逆变器将直流600 V转变为三相380 V，经EMC滤波器滤波后输出，一路作为机车用三相辅助电源，另一路经LC滤波器再次滤波后为自身冷却风机提供三相电源。
HXD1机车由三相变压器将三相恒压恒频交流电(440 V、60 Hz)变为三相230 V、60 Hz交流电，供给相应负载。另外，由于HXD1机车三相交流电压为440 V、60 Hz，为与国内设备兼容，设置了DC110 V／单相230 V、50 Hz转换模块。
通过上述分析可以得到如下结论：
(1)采用交一直一交型辅助变流器，必须在牵引变压器上增加辅助绕组给逆变器供电，因此系统对机一体电感器车主电路的要求较高。但由于系统只需要进行交一直、直一交两个环节的变换，开关器件的额定电压低，所以器件数量少、成本低，整个系统效率高，技术实现较容易。
(2)采用直一交型辅助变流器，可省去辅助绕组，提高机车再生制动时的能量利用率。其中：①对于中间环节电压不是很高的系统(一般不超过2 000 V)，可直接利用逆变器进行逆变，然后再经降压变压器降压。这模压电感器种结构中间环节少、控制简单、开关器件少，系统的效率较高。但由于开关器件电压等级较高，基于降低能耗考虑，其开关频率会受到限制，因此输出电压波形不会很理想，而且降压变压器也会使机车增加额外重量，增加成本。②对于中间环节电压超过2 000 V的，一般采用直一直变换，中间电压600V左右，然后进行逆变。这种结构在直一直变换环节比较复杂，器件多、电压等级较高，还需要增加脉冲变压器进行隔离，因此系统复杂、效率较低。利用低门限电压延长电池寿命技术 多年以来，从事电源管理业务的半导体制造商尽力跟上终端系统用户的需求。越来越多的便携式电子产品在功能上花样翻新，这些产品需要峰值性能，要求设计者在设备的物理尺度内实现尽可能高的效率。虽然电池行业努力开
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