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电源车十篇

时间：2023-04-09 05:19:20

电源车

电源车篇1

英文名称：Movable Power Station & Vehicle

主管单位：中国机械工业集团公司

主办单位：兰州电源车辆研究所;中国电器工业协会内燃发电设备分会

出版周期：季刊

出版地址：甘肃省兰州市

语

种：中文

开

本：大16开

国际刊号：1003-4250

国内刊号：62-1040/U

邮发代号：54-127

发行范围：国内外统一发行

创刊时间：1970

期刊收录：

核心期刊：

中文核心期刊(1992)

期刊荣誉：

Caj-cd规范获奖期刊

联系方式

期刊简介

电源车篇2

汽车调节器就是对发电机输出进行自动调整，主要靠调整发电机励磁来确保发电机在发动机转速变化时输出恒定电压。汽车调节器有3组继电器组成，第一组负责调节发电机输出电压，它通过继电器触头接通和分离将发电机的磁场激励接于不同的回路上，从而控制发电机的励磁电流，实现对发电机输出电压稳定的目的；第二组负责防止充电电流过大，当充电电流过大时，电压调节继电器和电流限制继电器同时动作，断开发电机的励磁电路，使发电机停止工作；第三组负责在发生逆流时继电器迅速切断充电回路，保护电源系统（见图3。

2汽车电源系统故障分析

汽车电源系统故障主要有充电指示灯故障、蓄电池充电故障、发电机充电电流故障以及其他故障等。

2.1充电系统指示灯故障

1主要故障现象为发动机正常运转，但充电指示灯一直不亮。蓄电池充电明显不足，夜间行车大灯灯光暗淡。2故障原因推测，一是线路故障包括：充电指示灯灯丝断路；调节器电源的导线断路；熔断丝烧断；蓄电池极柱上电线接头滑落松动；这些线路故障都有可能引起充电指示灯不亮。二是元器件故障包括：点火开关、汽车发电机和滑环之间的接触、调节器等故障。三是发电机磁场绕组或者定子绕组短路、断路或搭铁而导致磁场电流减小或不通；整流器、调节器和发电机等故障（电刷与滑环接触不良，传动带打滑，发电机转速低或者不转[2]。3故障检测方法，一是首先，检测充电系统是否工作，接通点火开关发现充电指示灯不亮，启动发动机后，用万用表检查发电机充电系统能否充电（发电机输出电压能够超过蓄电池电压。其次，断开点火开关，检查仪表的熔断丝。再就是接通点火开关，用万用表检查熔断丝的电压，如果显示电压为零，说明点火开关和熔断丝之间的线路出现故障。再次，关闭点火开关，滑点火开关盒熔断丝之间线路，重新启动发动机。当充电指示灯常亮时，说明点火开关、熔断丝以及充电指示灯工作正常。二是启动发动机并让发动机转速慢慢升高，检测发电机“B”端子与发电机外壳之间电压，如果电压为零，说明充电系统有故障。为了检测充电系统故障，先断开点火开关，检查发电机传动带的挠度，如果发电机传动带的挠度符合要求，那么再拆下调节器接线端导线，接通点火开关，万用表测试调节器接线柱上的导线，如果电压为零，充电指示灯亮，这说明故障很有可能是仪表盘与调节器之间的线路搭铁。

2.2发电机充电电流过大及过小故障

1主要故障现象为发动机怠速和低速运转时，充电指示灯常亮，当发动机转速达到4000r/min时，充电指示灯熄灭。2故障原因：出现上述症状一般是由于发电机充电电流过小导致。反映到相应元器件故障上一般有以下原因，发电机的传动带打滑严重，充电线路不好，发电机内部发生故障以及电压调节器故障等。3故障检测方法，一是检查发电机传动带是否磨损，发现传动带没有明显打滑。然后检查线路连接也正常，于是对发电机内部进行检查，发现电刷有明显磨损，弹簧弹力不足。二是充电电流不稳也会导致指示灯时亮时灭。出现这种现象检查发电机传动带和线路没有发现故障根源，就应该考虑发电机整流二极管、电子绕组等是否断路导致输出功率过低或是调节器电压过低。应该根据实际，灵活更换相关器件，排除故障。

2.3其他故障

1汽车里程表、转速表、燃油表和水温表的指示为零的故障现象。2故障检测分析过程：采用TECH2扫描工具读取故障代码，监测发现各电控模块均没显示当前的故障码，而在以往故障代码中却出现多个故障的代码。其中包括安全气囊控制模块（SDM中出现U104，U1000，U1064，U1000等故障代码，U104代码是指失去和ABS控制模块的交流；U1000代码是指二级功能失效；U1064代码是指失去多重交流；U1016代码是指失去了和PCM的交流。还在仪表控制模块（IPC中出现了U1016故障代码，该代码的意思同上述相同。在车身控制模块（BCM中还出现了二级功能失效的故障代码[3]。3故障分析和排除：通过故障代码的读取就可知道，该车的多路信息传输系统存在问题，因为在OBD-2中以U开头的故障代码是指车辆的多路信息传输系统故障。可以推测很有可能是电源线路接触不好，于是首先检查汽车的电源系统电路图，发现电源系统的电控模块只有一根电源线共用，而且这根电源线还通过汽车前围板，很容易被磨损导图3调节器致接触不良。考虑到检测出的故障代码为间歇性出现，故障又是多路信息传输系统故障，那么极有可能是这根电源线发生间歇性断路故障造成。

3结束语

电源车篇3

【关键词】列车电源；供电系统；车载视频监控

1.引言

由于列车的特殊环境关系，许多用电设备正是因为电源部分的原因无法在列车上正常工作，车载监控仪虽然有着宽电压输入但是由于输入电压低也无法工作。针对此种情形，必须用可靠的系统来完成电源的转换管理工作。本文提供的电源的系统主要用于列车车载视频监控，对于其它类似的产品设备也有一定的适用性。

国内列车都采用DC110v辅助供电系统(如图1所示)为列车上的设备供电，该供电系统同时用于对蓄电池进行充电。国内自行研制开发的电力机车和内燃机车的蓄电池是列车的辅助供电系统的主要组成部分，机车没有从电网取电前，采用蓄电池为机车辅助回路供电，完成各种辅助回路机构的动作，如控制和保护装置的运行[1]。由于供电系统的复杂性，列车上的用电设备多，电路复杂，所以对电设备对可靠性、稳定性要求比较高，因此设别的电源系统必须提供稳定、可靠的电压、电流。

2.设计原理

视频监控仪从列车辅助供电系统取电经过处理后给电源模块VI-JT1供电，该模块输出稳定的12V电源。12V电源分为两部分，一部分供给车载的摄像头，另外一部分供给主板。主板上的12V经过变压处理后得到可以的到5V电源，用于供给一部分芯片和经过变压处理后可以得到3.3V、1.8V、1.2V的电压后给主板上各个芯片进行供电(如图2所示)。

在电力机车上，供电品质比较差，表现在两个方面：电力机车供电电网电压波动大，气额定电压为单相交流25kv，而实际电压在18-31kv范围波动；电网电压有机车内变压器降至单相交流220V，相应的波动范围为160v-270v。220v的交流电经过降压整流处理后为110V直流电源，该直流电源的波动范围70v-160v。列车的供电并不是持续的，当列车由一个供电区域到另一供电区域之间，期间可能会有数秒种的中断供电。该期间的供电是由列车内的蓄电池进行供电，而蓄电池的的空载电压为104V(52只铅酸蓄电池)[3]。多数用电设备无法在这样的用电环境下工作。

本文介绍的系统包含两级对电源的稳压处理，经试验前一级可以稳住60V-160V的电压稳定的输出12V的电源，后一级的输入电压范围是8V-60V。

3.前级稳压

如图3所示为前一级稳压电路。核心部件为美国VICOR电源模块VI-JT1，该模块的主要功能是隔离输入与输出的电压，完成DC110V向12V的转换。为了保护电路的安全，瞬态电压抑制管D1用于吸收110V电网超过440V左右的50ms的瞬态高电压以保护后续电路的不受高压冲击。对于低于440V左右的电压后续电路必须进行处理以达到VI-JT1转化模块规定的电压。稳压管D2，D9会在电源电压低于440V高于175V的情况下被击穿，此时D2的两端电压为160V而D9的电压为15V，分压电阻R1和R2会承担剩余的的电压。由于PCB设计采用的是贴片电阻，对于R1以及R2的功耗要小于该封装的最大功耗以保证电路的正常工作。稳压管D9于电阻R3并联使用，根据欧姆定律可知经过R3的电流为15ma，功率场效晶体管Q2导通。稳压管D10的两端电压为160V，其余的电压分压到电阻R4上，进行限流以免烧毁稳压管与场效晶体管。由于稳压管D10的导通致使功率场效应管漏极与栅极产生电压差，从而使Q1导通。Q1的源极与栅极有一定的压差，高速开关二极管D5、D4导通，对电容C1、CE1及CE2进行充电，同时对VI-JT1模块供电。如果电压低于175V不足以让Q1导通时，CE1、CE2的电压为两端电压为400V，可让D5、D4、D10导通，此时Q1可以导通对模块开始进行供电。电容C1控制模块的输出端。由于采用了自举升压电路，导致模块的前级电路出现高频电源信号，滤波电容C2、C3、C4、C5用于滤掉此过程中的高频杂散波。经过一系列的处理后电源模块输出的12V可经过电解电容CE3、CE4滤波、退耦后供给用电设备。

视频频监控的摄像头需要在夜间工作，因此必须有足够的功率保证红外灯正常工作，尤其是在列车上需要高功率的满足其可视距离的要求。视频监控器的主板理论上至少需要10W的功率来保证正常的工作需要。由于模块可提供90W的功率，完全可满足日常的用电设备。

4.后级稳压

接入主板的电源给车载视频监控的整个系统进行供电，该电源经过图4所示的电路再次进行降压稳压。该电路的降压主要是由款分为同步降压控制器LM5116完成，可以输入的电压为7-100V，本电路设计输入为7-60V以适应恶劣换的电源环境。本系统设计了两路降压稳压电路，一路输出电压为5V，另外一路的输出电压为12V。

4.1 5V、12V输出电路

以输出电压为5V为例，该降压电路最大负载电流为2A，开关频率为250kHz。其中定时电阻RT用于设置振荡器的开关频率，该设计中采用250kHz的开关频率同时满足了小体积以及高效能。

输出电感的计算是通过开关频率(fsw)、脉冲电流(Ipp)、最入电压(VIN(MAX))以及输出电压值得到的：

电流大小的限制是通过设置电流检测电阻(Rs)，。对于5V的输出，其最大的电流检测电阻是在最小的电压输入测得的。

所以：

对于该电路中的斜波电容的计算是依赖于电感和检测电阻的值，其仿真的斜波电容值是：

其中L的值是输出电感，gm斜波发生因子，A是电流电流检测放大增益。纹波电流是电流中的高次谐波成分，会带来电流或电压幅值的变化，可能导致击穿，由于是交流成分，会在电容上发生耗散，如果电流的纹波成分过大，超过了电容的最大容许纹波电流，会导致电容烧毁。输出电容可以是电感纹波电流变的平滑同时也可以提供一个瞬态的工作电源。对于本设计选用了5个100的陶瓷电容陶瓷电容可提供等效串联电阻，但是明显的减少了DC的偏置电容。等效串联电阻在250kHz时是2/5=0.4，在5V的时候可以减少36%的电容。输出纹波电压的计算如下：

该稳压电源有一个很大的源阻抗在较高的开关频率，当VIN引脚提供了大部分开关电流时，高质量的输入电容可以限制在VIN引脚上纹波电压。当模块开始工作，流入降压模块的电流转化为电感电流波形的波谷，然后迅速的上升到波峰后，然后下降到零。输入电容应该的选择必须满足有效的电流和最小纹波电压。

最好的逼近所需要的纹波电流的额定功率是IRMS>IOUT/2。选用高质量低等效串联电阻的陶瓷电容进行对输入电压进行滤波。输入纹波电压的接近于：

各项参数的设置即可以影响到输出电压，以上参数的选择可为后续电路提供稳定的5V电压。对于输出电压为12V的电路采取了类似于本级电路，只是在元器件的参数上有所区别。该12V也可以独立给模拟摄像头独立供电也可以并联与上一级12V电路同时给摄像头供电。

4.2 3.3、1.8、1.2输出电路

经过以上步骤的整流稳压后系统给新华龙的C8051单片机进行供电，以对整个系统电源进行管理。C8051从供电一直处于运行状态，将完成接收遥控器的指示进行开机、关机，对Hi3512主控芯片进行复位等功能。C8051控制的电源使能端口高电平有效，后续的整流降压

芯片开始工作。本是设计采用的同步整流降压稳压芯片MP1482，集成输入电压定从4.75v到18v下降到了输出电压低至0.923v供应高达2A的负载电流，最高有93%的转换效率。其中3.3V的降压电路如图5所示。MP1482的反馈电压跟参考电压比较好得到COMP端电压，COMP端电压决定了上管分支电流以及占空比，而占空比控制输入电压变化，从而达到负反馈控制目的。输入电压的设置是通过在电压输出端到FB引脚间加一个分压电阻。电压分频器的输出电压降至反馈电压的比例是：

，其中是反馈电压是输出电压。所以输出电压为。在输入电源是开关电源的情况下，电流的恒定输出是依赖于电感的使用。使用较大的电感可以使纹波电流变小，同时也将获得较低的输出纹波电流，但却有着更大的等效串联电阻更低的饱和电流。因此电感的值是：

其中是开关频率，是电感峰值纹波电流。该3.3V为主控芯片以及4路模拟转换芯片TW2835等提供电压，以供主板正常工作。本设计中的整流压至1.8V的电路同样用MP1482进行降压，只是根据实际需要进行参数调整即可稳定的输出1.8V的电压，该电压是为Hi3512芯片以及TW2835芯片提供1.8V的核心电压。

由于Hi3512芯片正常工作同时需要3.3V、1.8V、1.2V的电源，因此本设计为了满足供电要求(如图4、图5所示)，采用了MP2104芯片稳压。该芯片是1.7MHz固定频率PWM降压稳压器，有95%的最高转换效率，2.5V到6V的宽电压输入，最低输出电压为0.6V。输入电压的值可根据外部电阻分压器来设定。反馈电阻R271以及内部补偿电容用来决定了反馈环路带宽。输出电压。对于大多数设计电感的计算是通过以下公式计算：

其中：是电感纹波电流，设计的电感纹波电流接近最大负载电流的30%。所以电感的最大峰值电流是：

本设计提供的电源系统经过实际的实验、测试与应用均满足各项要求，可以稳定的输入5V、3.3V、1.8V、1.2V的电压，保证列车车载视频监控的正常运行

5.总结

本文提供了一种切实可行的降压整流方案。该方案适用不仅适用列车上极其复杂恶劣的环境，也同样满足于各种载运车辆上对电压严格需求，有着宽范围的输入电压，稳定高负载的输出电压。第二级的整流稳压电路可单独使用，同样可满足车辆上的宽电压输入要求。尽管各种车辆的输入电压有12V与24V两个模式，以及在起车辆起步阶段电压可能低至7V左右，在充电时电压会出现不稳定情况，本设计均可以满足，为车载的嵌入式设备提供一个稳定可靠的电源环境。

参考文献

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[2]刘亚龙,高玉峰,王志国.基于PFC的电力机车110V直流电源的设计[J].电气应用,2008(11).

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[4]吴强.客运列车供电系统[J].机车电传动,2003(5).

电源车篇4

摘要:

针对蓄电池单独作为汽车电源不能满足纯电动汽车短时间功率的需求问题，可采用超级电容与双向DC/DC串联再与蓄电池并联的复合电源来满足汽车功率的需求。利用模糊控制工具箱设计对于复合电源功率分配的模糊控制器，搭建整车复合电源控制策略模块，应用Cruise软件快速完成整车模型的搭建，将控制策略添加到整车模型中。仿真结果表明，纯电动汽车复合电源控制策略能够有效地分配蓄电池和超级电容的功率，从而使超级电容充分发挥“削峰填谷”的作用。

关键词:

纯电动汽车;复合电源;模糊控制;联合仿真

0引言

动力汽车要求其车载电源具有充放电功率大、充放电效率高、使用寿命长、容量衰减小等特点［1－2］。而蓄电池单独作为汽车的电源时存在充电时间长、比功率太低，不能满足汽车短时间功率需求问题，严重影响汽车的加速、爬坡、制动性能及能量回收效率，不能完全满足汽车对车载电源的要求［3－5］。超级电容充放电迅速，可瞬间大电流充放电，充放电能力比蓄电池要高100多倍，动态特性很好，循环寿命在10万次左右［6－7］。一种新的汽车电源是将超级电容与蓄电池结合起来使用，由蓄电池提供整车运行期间电机需求的平均电功率，而超级电容则提供电机需求的峰值功率，这样可以充分发挥蓄电池比能量大和超级电容比功率高的优点［8］。针对超级电容和蓄电池构成的复合电源系统，实现能量的合理分配是关键。模糊控制利用人的经验、知识和推理技术及控制系统提供的状态条件信息，不依赖物理过程的精确数学模型，具有较好的鲁棒性，控制性能高，简化了复杂的控制问题［9－12］。Cruise是研究汽车动力性、燃油经济性、排放性及制动性能的高级模拟分析软件，灵活的模块化理念使得Cruise可对任意结构形式的汽车传动系统进行建模和仿真［13］。本文采用Cruise/Simulink联合仿真的形式，在基于传统电动车模型的基础上，添加超级电容模型和双向DC/DC模型，利用Cruise搭建整车模型，在Matlab/Simulink中设计了针对复合电源的模糊控制策略，将控制参数进行模糊化处理，并通过MatlabDLL方式进行联合仿真，实现复合电源功率的合理分配，并对模糊控制策略和整车性能进行研究分析。

1复合电源的结构

复合电源主要由蓄电池、超级电容和双向DC/DC组成。复合电源的拓扑结构有很多，例如:蓄电池和超级电容直接并联，蓄电池与双向DC/DC串联，再与超级电容并联［14－15］。本文选择的是超级电容与双向DC/DC串联，再与蓄电池并联共同向负载电机提供电能的方式。复合电源的工作模式为:当汽车正常行驶，需求功率低时，由蓄电池单独向电机供电;当汽车需求功率较高时，蓄电池和超级电容共同给电机供电，并且由蓄电池提供平均功率，超级电容提供峰值功率。当汽车制动时，超级电容优先回收制动能量，在超级电容不能再回收时由蓄电池回收能量。控制策略通过控制双向DC/DC的升降压来控制超级电容的充放电。复合电源组成结构如图1所示。功率总线的功率信息，蓄电池和超级电容SOC(Stateofcharge)等状态信息为模糊控制器控制的输入，经过控制器对功率进行分配。由于汽车在整个运行过程中会经历多种工况，而且交通状况复杂，汽车状态切换频繁，且各种工况下的电机功率、蓄电池、超级电容的状态都各不相同，需要制定合理的功率分配控制策略，使得在保证整车动力性的前提下，利用超级电容高比功率，能够瞬时大电流充放电的特性，为蓄电池“削峰填谷”，减小大电流对蓄电池的冲击，延长蓄电池的使用寿命，提高充放电效率，并且最大限度地回收制动能量，提高整车的效率和经济性［16－18］。

2模糊控制策略模型

利用Matlab中提供的模糊控制工具箱设计了对于复合电源功率分配的三输入、单输出的模糊控制器，输入为汽车的需求功率Preq，蓄电池荷电状态BSOC，超级电容荷电状态SSOC。输出为蓄电池功率分配因子(Kcap)。汽车的驱动电机有电动和发电两种工作模式，在这两种工作模式下系统需求功率大小和波动范围有较大差别，控制的侧重点也不同［19］。因此，在正常行驶与制动两种工作模式下应分别制定复合电源控制策略，即需要两个模糊控制器，它们的模糊控制规则不同，但是两个模糊控制器都是三输入单输出且输入变量和输出变量相同。因此，在Preq＞0和Preq＜0时各设计一个控制器，分别为模糊控制器A和模糊控制器B。当Preq＞0时，设输入量Preq的论域为［04］，模糊集为{S、MS、M、MB、B}，分别表示{小、较小、中、较大、大}。动力电池BSOC的论域为［0．20．9］，模糊集{S、M、B}，分别表示{小、中、大}，超级电容SSOC的论域为［0．11］，模糊集{S、M、B}，分别表示{小、中、大}。输出量为动力电池功率分配因子Kcap，其论域为［01］，模糊集{S、MS、M、MB、B}，分别表示{小、较小、中、较大、大}。各输入结果如图2所示。当Preq＜0时，设输入量Preq的论域为［－10］，模糊集为{B、M、S}，分别表示{大、中、小}。蓄电池和超级电容的SOC论域、模糊集、隶属度函数和Preq＞0时是一样的。输出量为蓄电池功率分配因子Kcap，其论域为［01］，模糊集{S、M、B}，分别表示{小、中、大}，输入输出量的隶属函数如图3所示。根据前面设计的模糊控制器，在Matlab/Simulink环境下建立复合电源模糊控制策略模型如图4所示，模糊控制器根据输入变量的变化调节输出比例因子Kcap，从而得出蓄电池所分配的功率，因为汽车的需求功率由蓄电池和超级电容共同提供，所以汽车需求功率减去蓄电池所分配功率得到超级电容分配功率。

3整车模型的搭建

将建好的控制策略添加到Cruise中主要有MatlabDLL和MatlabAPI两种方法。联合仿真的结果都可以直接从Cruise获得。但是用MatlabDLL方法仿真的时间比采用MatlabAPI方式短很多。因此，本论文中采用的是MatlabDLL方式。在控制策略模型建好之后，需要进行模型编译，编译完成后生成controler．dll文件，在Cruise模型中放入MatlabDLL接口模块，进行接口模块的参数设置，完成以上设置后，在Cruisedatabus中完成相应的数据通信，即可实现Cruise与MatlabDLL方式联合仿真［19－20］。在进行信号通信时实际上是一个数据交换过程，Cruise通过数据接口将动力蓄电池和超级电容SOC值、电机转速、负载信号、超级电容电压值等信息传递给Simulink中的模糊控制策略模型，之后Simulink模型将超级电容电流、转换开关信号反馈给Cruise模块中的电气终端、电机及驾驶员，以建立Cruise和Simulink之间的数据通信。AVLCruise软件中含有简捷通用的模型部件、易懂的管理系统、可以与Matlab、C、Fortran接口完成复杂控制算法的设计和离线仿真，也可与DSPACE等硬件接口，展开实时仿真，真实模拟车辆传动系统，完成对复杂动力传动系统的仿真分析，整车仿真模型如图5所示。在进行整车建模时，从模块库中直接拖拽部件模块来搭建整车模型。修改部件属性来快速完成整车模型的参数设定并进行部件间的机械连接、电气联接和信号联接。

4仿真结果与分析

采用中国城市道路工况作为本文的循环工况。中国城市道路工况是中国汽车技术研究中心根据我国各大城市的行驶特征研究出的更加适合我国的城市工况。中国城市道路工况如图6所示，工况总运行时间是1304s。工况中最大速度达60km•h－1，其中怠速时间占工况总时间的28．8%，除去怠速部分之后平均车速则为22．6km•h－1。从图6可直观的看到我国交通系统中存在车辆怠速时间长、总体的均车速低、车辆的速度变化频繁等特点。图7是在中国典型城市道路工况下车辆行驶的当前车速度与期望速度变化曲线。从图中可以看出两条曲线基本保持一致，速度没有出现大的波动，这说明车辆的跟随性和平顺性都比较好。图8是在中国典型城市道路工况下，蓄电池和超级电容所需提供的功率曲线图。从图中可以看出在车辆运行过程中由超级电容和蓄电池共同供电，电池提供的功率比较平稳，在6kW左右。在制动时由超级电容吸收峰值功率，最大峰值功率达到10kW。超级电容充分发挥“削峰填谷”的作用，从而验证制定的模糊控制策略的有效性。

5结论

在纯电动汽车的基础上，借助Cruise软件搭建了带有复合电源模块的整车模型。详细介绍了通过联合仿真的方法将Simulink里搭建的策略模块加入到整车模型中的步骤。其他用户可以根据类似方法开发自定义策略和车型。提出超级电容与双向DC/DC并联再与电池串联的复合电源结构。用模糊控制工具箱设计对于复合电源功率分配的模糊控制器，搭建整车复合电源控制策略模块，使得超级电容充分发挥了提供瞬时功率的作用，避免了蓄电池过充和过放，提高了复合电源系统的循环使用寿命。此设计方案和仿真结果对于纯电动汽车复合电源系统的研究具有一定的参考价值。

参考文献：

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电源车篇5

关于车载电子设备，一般概念是指不涉及车辆控制与行车安全（诸如行驶系电子控制系统、安全系电子控制系统、传动系电子控制系统等等）的电子设备，是在汽车环境下能够独立使用的电子装置，他和汽车本身的性能并无直接关系，因而其大致可分为两类，一类是包括汽车信息系统、导航系统、音响系统及电视娱乐系统等等，是属于一般性的车辆辅助设备，另一类则是为执行特殊任务及工程任务的专用设备。对于这类车载电子设备，一般则有两种供电方式：一种是直接取用车上12V或24V车载电瓶，另一种是通过采用逆变器将电瓶电源转换为220V的交流电源，间接获得电源。然而这些方式下的设备总功率必将受到一定的限制，因此电源的效率是设计的重点，尤其是大规模集成电路以及数字电路的设备上的广泛应用，需要5V、3.3V以下的电源。

2.电源效率

2.1 逆变电源

由于是车载环境，设备的总功率受到限制，因此，对于采用220V的交流电作电源的设备，为了获得220V的交流电，工频逆变器则是关键部件，大多数是直接采用专业的单相逆变器，可提供比较大的输出功率，稳定的电压，谐波干扰小，负载能力强，有较高的电源效率。高端逆变器是纯正弦波电压输出，国外名牌产品尤其是欧美产品，效率都很高，可达到90%以上，而欧洲的标准是97.2%，但价格也昂贵，而国内产品则大都在90%以下，稍次点的是准正弦波逆变器，电源效率也很高，但电源谐波干扰相对较大，对要求高精度的设备不利，而方波逆变器则因为三次谐波较强而引起电磁污染严重，而且负载能力差，仅是额定负载的40~60%。概括来说，纯正弦波逆变器通过高质量的交流电，可驱动任意负载，但其技术要求及成本很高。而准正弦波逆变器，可以满足大部分的设备需求，价格适中，也是目前市场的主流产品，方波逆变器则技术含量低，效率不高而逐渐没有了市场。

2.2低压电源

低电压的直流稳压源，是大多数的电子装置及设备所必需的。就目前的技术，直流稳压电路中最常见的、应用最广的有线性稳压电源和开关稳压电源，它们各自都有一定的特点及适用范围。

2.2.1 线性稳压电源

直流线性稳压电源就其工作原理，简单地说，就是一个用等效的可变电阻器与负载串联或并联，通过控制可变电阻器发挥其分压或分流作用，使负载端电压保持恒定。

因此这类电源有一个共同的特点就是它的输出电压比输入电压低，其调整管工作在线性区，调整管与负载或串联或并联，通过改变调整管压降来稳定输出，属于降压型的稳压器。

此类电源优点是稳定性高，纹波小，可靠性高、元件最少、输出噪声最小、静态电流最小，价格也便宜。但是缺点也很突出，效率低，因调整管工作在放大状态，以致稳压器上的压降越大、负载电流越大，功耗就越大，效率更低。

2.2.2 开关型稳压电源

与线性电源相比，开关电源是运用“斩波”技术这一更为高效的工作方式。其核心是DC/DC变换电路，也称直流斩波电路。是一项能量（功率）控制技术，运用电感、电容的储能特性，通过可控开关的通断时程，间断地将输入的电能储存在电容（感）里，然后再释放给负载，从而提供合适的电能给负载。其输出的功率或电压的能力与占空比（由开关导通时间与整个开关的周期的比值）有关。

DC/DC变换电路就是将输入的直流电压变换成固定的或可调的输出直流电压。主要控制方式为脉冲宽度调制（PWM）控制，DC/DC变换电路广泛应用于开关电源。

根据电路的拓补结构，常见的DC/DC变换电路主要有非隔离型电路、隔离型电路等。

*非隔离型电路（无变压器）

非隔离型电路即各种直流斩波电路，根据电路形式的不同可以分为降压型电路、升压型电路、升降压电路、库克式斩波电路和全桥式斩波电路。其中降压式和升压式斩波电路是基本形式，升降压式和库克式是它们的组合，而全桥式则属于降压式类型。下面重点介绍斩波电路的工作原理、升压及降压斩波电路。

*隔离型电路（有变压器）

在非隔离型电路中加入变压器，将输入输出电路电气分离就可构成隔离型电路。

正激电路与反激电路之分，其特性与运用场合各有不同。

反激式：适用于200W以下的小功率供电，而小功率电子产品，在日常应用较为普及。开关管截止时，向次级输送能量，电路简单、元件数量较少、成本相对较低、输出电路中虽然用到滤波电感，但要求却不高（一般采用定值取值，而不必进行计算）。

正激式：开关管导通时传输能量，适合于200W以上的供电电路。它的高频变压器传输效率高于反激式，可使变压器体积更小、输出纹波较反激式小，但要计算滤波电感的参数，正激式的缺点：开关损耗大于反激式、噪声大于反激式、元件数目比反激式多。200W以上的电子产品在日常使用较少，反激式适用于200W以下的小功率供电，而小功率电子产品，在日常应用较为普及，这也就是反激式用量多于正激式的原因

整体而言，开关电源的优点是功耗小、效率高（可以达到80~95%）、稳压范围宽、稳定可靠、因工作在相对高频，滤波的效率大为提高，使滤波电容的容量和体积大为减少；缺点相对于线性电源来说成本较高、纹波较大，还可能带来难以克服的EMI问题。

3.低压电源设计

车载设备的电源主要取自电瓶12V/24V电源，以及通过逆变器而间接获得的220V交流电，由于是车载环境，在电源的使用上有其特殊性与局限性，因而在电源的选择上，提高电源效率是永恒原则，开关型直流稳压电源可满足对电源效率和安装体积有要求的地方，对于电磁干扰和电源纯净性有较高要求的地方多选用线性直流稳压电源，这是不得已的折中办法，必须根据具体要求，环境情况灵活运用。

在选择或设计一个电源之前，应当先充分了解和掌握不同性质的电源的性能特点，同时还需要预先清楚此电源所服务的都是些什么系统及设备，详细了解其对电源的要求和限制，对这些问题的掌握和透切了解，可大大降低成本和减少开发时间。

1、线性直流稳压电源在设计上，主要的技术措施是降低调整管的功耗。

1）控制输入输出电压差，通过设计选择合适的220V交流降压变压器的输出电压；

电路中要求提供较低电压的电源，如果功率也比较小，可通过稳压二极管等构成二次电源；

2）控制稳压源满负荷状态的输出功率，以降低总输出电流，必要时可将按并联方式供电的电子设备分作几部分，以便为其独立供电；

常用的线性串联型稳压电源芯片有：

* 78XX系列（正电压型），79XX系列（负电压型），（实际产品中，XX用数字表示，XX是多少，输出电压就是多少。例如7805，输出电压为5V），属于固定输出电压型；

* LM117/LM217/LM317（可调正电压型），LM137/LM237/LM337（可调负电压型）三端可调稳压器集成电路。

电源车篇6

绿源电动车电量方法如下。

1、看电量将速度拉到最大，就知道电量充不充足了，仪表会变是因为速度的不同导致的。

2、使用过程中会逐步从H下降至L，电量每减少一点指针就会向L靠近些。

3、电量表指示H是满电状态，也就是怠电状态。

（来源：文章屋网）

电源车篇7

[关键词]新能源电动汽车发展

随着汽车工业的高速发展,全球汽车总保有量不断增加,汽车锁带来的环境污染、能源短缺、资源枯竭等方面的问题越来越突出。因此,电动汽车凭借其节能环保的优势得到了推广,且已经成为各国政府和汽车行业的热点问题。

一、新能源电动汽车在我国的发展现状

1. 政府政策大力支持

我国在2009年3月和6月分别出台了《汽车产业调整和振兴规划》、《新能源汽车生产企业及产品准入管理规则》两项促进新能源汽车发展的相关政策。同年6月全国政协主席贾庆林在北京就能源汽车发展进行专题调研时强调,要大力实施新能源汽车战略,加大投入力度和支持力度,切实提高自主创新能力,加快实现新能源汽车在技术上的超越和产业上的跨越。同时,近期全国人大代表、工信部部长李毅中表示“为了推广新能源车进入家庭将会提供补助,补助金额可能高达6万。”去年美国总统奥巴马访华期间,电动汽车还被列入两国国家元首签署的《中美联合声明》。国家对新能源汽车的投资与支持,必然推动新能源电动汽车在我国的发展。

2. 汽车商积极响应

在政府政策的大力支持下,电动汽车已成为汽车厂商的新兴战略性产业。在2009年底,工信部了第五批节能与新能源汽车示范推广应用工程推荐车型目录名单。在该推荐目录名单中,上海申沃、江苏常隆和柳州五菱三家企业的三款电动汽车,赫然在列。事实上,自第193批新车目录首次公布节能与新能源汽车示范推广应用工程推荐车型以来,迄今为止工信部公布的5批共46款各类新能源汽车中,电动车就占了28款,不仅数量超过所有其他技术路线的新能源汽车总和,而且涉及的厂家有东风、长安、奇瑞、比亚迪、哈飞等近20家。此外,电动汽车最近更是“荣升”为“新能源、节能环保、电动汽车、新材料、新医药、生物育种和信息产业”七大新兴战略性产业的“七子”之一,如此种种足以看出,国家已把电动汽车而非其他技术路线的新能源汽车,列为未来国家的战略性产业之一。

3. 消费者市场反应

据观察了解,众多的新能源电动车型亮相后,购买的消费者少之又少,呈现出“叫好不叫座”的局面,原因也是多方面的。尽管电动汽车声浪很热,但国内还没有一家企业敢承诺某个时候一定会推出自己的电动汽车。车价太高成为阻碍消费者购买新能源电动汽车的主要原因。其次,对新能源技术的不信任、对维修、燃料添加便利性的担心等也是重要原因。电动汽车需要电源等基础设计的支持,如果政府财力不能够给予足够的补贴,或者无法建成完善的充电设施,那么企业的投入将面临较大的风险,新能源的市场也会受到影响。此外,消费者对新能源电动汽车这一事物的认识不足也是目前面对的一个问题,培育新能源汽车市场仍需要做大量的宣传。

二、促进新能源电动汽车发展的建议

目前制约国内电动汽车发展的因素主要有三:一个是电动汽车产品本身,一个是其成本,还有一个就是其使用的基础设施。

首先,据了解,电动汽车的核心技术主要包括电池技术、电机驱动及其控制技术、电动汽车整车技术及能量管理技术。在国内,尽管比亚迪、上汽、奇瑞、长安等几年前就启动了电动汽车研发,并各自在相应领域取得了较大进步。但几大主要电动车开发企业均还处在某些方面有优势但其他方面又有短板的状况。

其次,从电动汽车的成本来看,作为一代全新产品,其产业化后的销售规模无法预期,不少厂家相关人士都表示,电动车上市后至少要比同平台的传统汽油机车价格高出50%以上。事实上,以比亚迪F3DM近15万元的市价来看,相比最便宜的F3,价格足足高出了9万多元,这种情况无疑也将制约电动汽车走向市场的速度。

最后,电动汽车使用的基础设施其实是另一个成本问题。依据电动车的特性,如何保证及时、方便地充电以维持电动汽车的续航能力,显然将成为制约电动汽车发展的关键因素之一。让电动汽车拥有完善的充电站网络,单靠汽车厂家和电网企业的努力显然不够。

因此,促进新能源电动汽车在我国发展必须解决以上三大问题,具体措施主要有以下几点:

其一,提高技术创新能力

有些汽车企业缺少核心技术和自主创新能力,为了得到国家的拨款和补贴,直接购买国外的电池、关键部件和控制系统进行拼装。长此以往,必将陷入“引进――落后――再引进――在落后”的恶性循环,中国将再次成为外国汽车的加工车间,却最终无法实现新能源电动汽车的自主强国梦。要真正的发展新能源汽车产业,必须切实提高汽车企业的技术创新能力。加大新能源项目的研发投入,加强研发力度,形成以企业为主题、市场为导向、产学研结合的技术创新体系,推动科技成果向现实生产力转化,着力在新能源汽车领域掌握核心技术。

其二,出台相关消费政策

市场需要一个非常明显的优惠政策,但真正优惠消费者的政策并没有如期出台,工信部及国内重庆、上海、深圳、广州和杭州等城市都提出要补贴新能源汽车的使用,但具体对电动汽车如何补贴,至今都没有一个明确说法,对于新能源电动汽车的推广也有一定的限制。对于消费者来说,实惠的价格比能源选择要重要得多,直接对购买新能源电动汽车的用户进行补贴,以消费者的购买积极性来推动厂家的自发投入,对产业的发展可能会有更大的推动作用。

其三,加强基础设施的建设

保证及时、方便地充电以维持电动汽车的续航能力,是制约电动汽车发展的关键因素之一。因此,完善基础设施建设,一方面为新能源汽车推广提供便利,另一方面也减轻了消费者的养车成本。只有对消费者产生了吸引力,才能实现新能源电动汽车的产业化。而这个问题需要政府部门与企业的积极商榷技术和投资才能解决。

总之,随着能源危机和环境污染两大全球性问题的日益严峻,新能源电动汽车已成为目前的发展趋势,只有解决了其在发展过程中的瓶颈问题,才能迎来新能源电动汽车的新时代!■

参考文献:

电源车篇8

关键词：移动应急电源车；行业背景；发展环境

前言

移动应急电源车是近年来出现的一种新型专用汽车。相比与传统汽车，移动应急电源车具有更加强大的路面适应性，即使在野外环境下也能维持正常工作。移动应急电源车的这一移动性特点，非常适合野外勘探、矿物开采、工程建造、电网铺设等行业的应用，在断电抢修等突发事件中也有良好的表现。随着我国经济的发展，对于移动应急电源车的需求量越来越大，这给移动应急电源车的发展带来了良好的机遇。

1 移动应急电源车的发展背景

自从改革开放以来，我国经济取得了飞速发展，人民的生活水平也在日益提高，基本达到了小康水平。据有关部门调查统计，在2015年，我国的国民生产总值已经超过了60万亿元，已经成为了继美国之后的世界第二大经济体[1]。从总体的世界经济格局来看，各国经济的发展都离不开对电力资源的需求，各国都提高了对发电效率和发电安全的要求。柴油发电业务在这种情况下得到了长足的发展。2010年，全球的柴油发电机组的市场价值已经达到了105亿美元，而且在未来的几年内都将以超过10%的速度增长。但是，在现代的城市化进程当中，运用柴油发电机组来提供电能的方式越来越受到限制，越来越多的应急电源和备用电源投入到城市化建设的使用当中。这也正是移动应急电源车所产生的原因。

传统的柴油发电机组对于工作环境具有苛刻的要求，在一些环境恶劣、路面情况多种多样的野外很难正常运行。而移动应急电源车具有良好的越野性能，可以在各种各样的路面上正常提供电能，而且能够灵活移动，到达工作目的地。柴油发电机组正常进行供电，需要经过严格的安装过程，一旦发生了各种自然灾害、或者野外突发事件，柴油发电机组就很难满足工作现场的供电要求。移动应急电源车具有性能稳定、操作简便、噪音小、排放污染物少、易于维护等特点，在抢险救灾、建筑施工、影视拍摄、野外勘探、工程作业、紧急事件和突发事件处理、军事应用等领域都具有出色表现[2]，具有十分广阔的应用前景和巨大的发展空间。

2 移动应急电源车的发展环境

2.1 宏观经济

我国政府在2011年正式宣布我国已经脱离世界经济危机的威胁，对宏观的经济政策进行了调整，来应对接下来的经济局势。从2011年起，我国政府将经济工作的重点转移到降低经济发展速度，调整经济结构，促进我国经济转型上面来。在2006年到2011年，我国的经济一直在以每年11%的速度保持高速增长，而在2011年之后的五年内，我国经济的发展速度将会出现一定程度的下降，下降到7%到8%[3]。虽然经济发展的速度降低了，但是我国将更多的精力放到了基础设施建设、社会事业发展和生态环境保护方面，这样能够确保我国经济发展的稳定和长久，也是“可持续发展”理念的具体表现。在这样的宏观经济背景下，我国仍然在很多方面具有较大的投资需求，投资结构也逐渐趋于稳定，移动应急电源车的需求量也在逐年增加。

2.2 行业政策

由于要满足野外作业的需要，所以移动应急电源车应该在承载能力足够的前提下，还要能够防火、防尘、防雨。考虑到野外作业的环境多样性，国家特意制定了针对移动应急电源车的技术标准，对移动应急电源车的防火性、保温性、经济性、可靠性和适用性都进行了具体规定。这类标准有：《QC/T 911-2013电源车》和《GB/T 2820.1-GB/T 2820.12复式内燃机驱动的交流发电机组》。除了以上的技术标准，用于军事用途的移动电源车还要符合《GJB5785-2006军用内燃发电机组通用规范》。

2.3 行业技术

移动应急电源车综合了多种技术，比如液压控制技术、智能控制技术、光电一体化技术、专用车计算机辅助设计、环保技术、集装箱变型技术等。从总体上来说，移动应急电源车的外形和制造工艺与厢式专用改装车极为类似，可以从厢式专用改装车的设计和生产制造中借鉴一定的经验，促进移动应急电源车的发展。

移动应急电源车所用的发电机组容量一般在20kVA～500kVA之间，还要具备强大的远距离应急供电能力，容易进行移动，这样才能满足野外作业的需要。为了保证发电机组的品质，最好选用知名的品牌厂家所制造的产品。移动应急电源车的各个分支系统也需要不断进行更新和功能增强。从长远发展的角度来讲，移动应急电源车要提高设计和制造技术水平，根据用途的不同逐渐形成多种不同型号的产品。

2.4 市场特征

近年来，我国对于移动应急电源车的需求大大增加，出现了大批量的采购行为。我国的电力主管部门决定，要在未来五年内为所有的供电单位配备移动应急电源车。这正是移动应急电源车需求量大大增加的原因之一。我国的移动应急电源车产业才刚刚起步，产品生产厂家很少，生产的产品类型也极为单一。移动应急电源车在未来发展中会越来越呈现“高、精、尖”的发展趋势。我国的移动应急电源车生产厂家要积极抓住这一良好的机遇，抓紧研发新的产品和技术，让移动应急电源车进行更新换代，同时还要根据用途的不同制造多种不同类型的移动应急电源车产品，满足不同类型的市场需求，在未来的市场竞争当中抢占先机。

2.5 消费状况

移动应急电源车的产品价格取决于市场需求。如果市场需求量越大，移动应急电源车的价格就会越高；市场需求量越低，移动应急电源车的价格就会越低。但是，由于移动应急电源车应用范围广泛，不同行业、不同用途所需要的移动应急电源车即使功率相同，价格上也有很大的差别。移动应急电源车的生产厂家要深刻认识到这一点，对自己的产品进行明确定位，抓住对应的客户群体，生产附加价值高的移动应急电源车产品，这是未来移动应急电源车制造企业的发展关键。

2.6 销售渠道

移动应急电源车属于资金密集型产品和技术密集型产品，销售方式以直销为主，也混合了零售和网络销售等销售方式。移动应急电源车的生产主要是面向石油、通信、电力、军事等行业领域，往往都是被这些行业的客户进行大批量订购的。所以，移动应急电源车的销售方式应该以直销为主，在与客户进行交流沟通、充分了解客户需求的基础上，进行产品的生产制造，形成品牌效应，在市场上占据一定的地位。

3 结束语

移动应急电源车的生产极为复杂，需要投入大量的资金，还要各种技术手段来提供支持。随着时代的发展，移动应急电源车行业将逐步走进人们的视线，被越来越多的企业所重视。这将会为移动应急电源车行业的发展带来极大影响。生产厂家要抓住这一机遇，研发产品制造的核心技术。面对国内外同行业企业的激烈竞争，移动应急电源车的制造企业要明确对产品进行定位，抓住对应的客户群体，在市场竞争当中形成企业自身的独特优势。

参考文献

[1]张笛，李云峰.移动电源车行业探析[J].科技创业月刊，2014，1：50-51.

[2]江媛英，陈雯，张筱梅.移动应急电源汽车行业领头羊：海德馨企业文化创造价值[J].专用汽车，2015，7：46-49.

[3]房建成.移动电源车在核电厂的应用探讨[J].科技创新导报，

电源车篇9

【关键词】车辆;电源总开关;提醒装置

对于许多大、中型车辆，通常都在汽车电路中设有电源总开关，其作用是在车辆需要停放一段时间时，发动机熄火后将汽车电源电路完全断开，以防止蓄电池因放电而影响到车辆的再次起动。此类电源总开关多数需要手动操作，但有些驾驶员，特别是新驾驶员，经常在车辆熄火后，因为忘记关闭电源总开关，车辆停放一段时间后，由于部分应急电路仍处于接通状态，导致蓄电池亏电致使车辆无法起动，带来很大麻烦。为了解决此类问题，提高车辆的完好率，以东风EQ1108G汽车为例进行电路分析，设计了车辆总电源未关提醒警告装置，用以提醒驾驶员及时将车辆总电源关闭。

1.设计思路

电源总开关通常是通过断开蓄电池负极（少数是正极）与车体的连接来实现的，在断开以后，车上几乎所有用电设备均不工作（部分车辆保留应急灯等设备可以工作）。需要断开电源总开关的情况是驾驶员将车辆熄火，关闭点火锁，锁上车门，并长时间离开车辆或停放入库，根据这一原理，设置提醒装置来检测电源总开关的通断情况，如忘记断开，则提醒警告将会工作，发出相应提醒信号。为防止其误报，可通过设置几个限制条件来控制其工作时机，一是在点火锁处于锁止状态，二是感应到驾驶员座位无人，三是车门均处于锁止状态，在这几个条件均满足的情况下，在设定时间后，若电源总开关仍处于接通状态，即发出警告提醒：电喇叭鸣响，同时应急灯闪烁。设计思路如图1所示。

图1 设计思路

2.工作原理

该装置工作原理如图2所示。在电源总开关闭合情况下，控制器工作，并监测红外感应器信号、点火锁开关信号和车门开关信号，如红外感应器信号监测驾驶员不在驾驶座，点火锁开关信号监测点火锁关闭和车门开关信号监测车门关闭，则提醒警告装置即进入工作状态，延时一定时间（可设置）即发出提醒警告信号（可设置模式）。如不想该装置工作，可通过开关将其关闭，提醒装置进入静默状态。

图2 工作原理

3.工作模式

提醒装置的提醒次数和提醒延迟时间可通过设置键预先设定。为了满足车辆在不同条件下的使用要求，该装置设计了几种工作模式可供选择。一是声光模式，既有喇叭鸣响的声音提醒，又有应急警告灯的闪烁提醒;二是声音模式，只有喇叭鸣响的声音提醒;三是静音模式，只有应急警告灯的闪烁提醒;有时因特殊要求，也可通过开关将该装置关闭，使其不工作。

4.应用示例

下面通过在东风EQ1118G型柴油车上的安装示例介绍其工作过程，安装及接线如图3所示。提醒警告装置通过汽车总电源供电，输入信号分别连接点火锁Acc接柱和车门开关控制线，加装一个红外感应器，安装于驾驶员前方仪表盘下适当位置，实时监测三处的信号。当驾驶员关闭点火锁，离开驾驶室，并关闭车门，提醒警告装置即进入工作状态，如长时（时间可预先设置）未关闭电源总开关，该装置即按设定模式驱动转向闪光器和喇叭继电器电路，发出声光（声音或警告灯）报警，提醒驾驶员关闭电源总开关。

图3 应用示例

5.结论

车辆总电源未关提醒警告装置有效解决了蓄电池的预防放电问题，成本较低，安装方便，基本不改变车辆原有线路，只是在车辆原有线路上并联相应的输入输出控制线路，对车辆工作性能没有任何影响，可广泛适用于未装备智能锁止装置的大、中型车辆。

参考文献

[1]李春亮.军用车辆抢修急救[M].北京：海潮出版社， 2009.

电源车篇10

1 　引　言

近年来，我国上海、广州和北京等城市引进的地铁车辆上，辅助电源均采用了静止式辅助逆变电源。广州地铁和上海地铁2# 线为IGBT 辅助逆变电源; 北京“复八线” 为GTO 热管散热器自冷式辅助逆变电源。因此开发和研制地铁车辆静止式辅助逆变电源实现国产化是发展我国城市轨道交通的必然趋势。静止式辅助逆变电源与传统的电动发电机组供电方式的比较如下:

(1) 静止式辅助逆变电源直接从地铁动车第三轨受电，经过DC/ DC 斩波变换后向三相逆变器提供稳定的输入电压，通过VVVF 变频调压控制，逆变器输出三相交流电压向负载供电，对于多路输出电源，电路采用变压器隔离形式。这种辅助逆变电源的优点是输出电压品质因数好、电源使用效率高、工作性能安全可靠。

(2) 传统地铁辅助电源通常采用旋转式电动发电机组的供电方案。电动机从DC750V 第三轨受电，发电机输出三相交流电压向负载供电，对于直流DC110V 和DC24V 部分用电设备，仍需通过三相变压器和整流装置提供电源。这种供电方式机组体积大、输出容量小、效率低，电源易受直流发电机组工况变化的影响，输出电压波动大，可靠性差。

2 　地铁车辆辅助电源系统方案比较

下面针对DC750V 地铁车辆上几种常用的辅助逆变电源电路结构方案，进行分析和比较。211 　直接逆变方式图1 是地铁车辆辅助逆变电源最简单的基本电路结构形式。开关元器件通常可采用大功率GTO ， IGBT 或IPM 。辅助逆变电源采用直接从第三供电轨受流方式，逆变器按V/ f 等于常数的控制方式，输出三相脉宽调制电压向负载供电。这种电路的特点是电路结构简单、元器件使用数量少、控制方便，但缺点是逆变器电源输出电压容易受电网输入电压的波动影响，输入与输出不隔离，输出的电压品质因数差、谐波含量大、负载使用效率低。

图1 　直接逆变辅助电源电路结构原理图

212 　斩波降压逆变方式

斩波降压加逆变方式的辅助电源电路结构如图2 所示。此电路主要由单管DC/ DC 斩波器、二点式逆变器、三相滤波器、隔离变压器和整流电路组成。逆变器输出经过三相滤波后，输出稳定的正弦三相交流电压，作为驱动空调机、风机等三相交流负载电源，同时三相交流电压经变压器和整流后，可实现电源的多路直流输出。其特点如下。

(1) 三相逆变器输出电压不受输入电网电压波动的影响， DC/ DC 斩波的闭环控制可以保持逆变器输入电压的恒定。

(2) 每台辅助逆变电源斩波器只需一只大功率高压IGBT 元件，逆变器可以采用较低电压的IGBT 元件。

(3) 由于逆变器输入电压恒定，对于只要求CVCF 控制的逆变器来说，只需要一定数量的梯波输出，即可保证逆变器输出稳定的脉宽调制电压，谐波含量小于5 % 。

(4) 斩波器分散布置在每台车的电源上，机组结构统一。对于供电网，虽然每台电源斩波的开关频率相同，但它们之间的斩波相位差是随机的，同样可实现斩波器多相多重斩波作用。

(5) 隔离变压器的使用实现了电网输入与输出负载之间的电气隔离。

图2 　斩波降压逆变方式电路结构原理图

213 　两重斩波降压逆变方式

与单管直接DC/ DC 斩波降压逆变方式的辅助电源电路基本相同，两重斩波器替代了DC/ DC 单管斩波器，开关元器件可采用GTO 、IGBT 或IPM 。电路结构原理图如图3 所示。其特点如下。

(1) 采用两重斩波器，当上、下两个斩波器控制相位互相错开180°时，可以使斩波器的开关频率相应提高一倍，因而可大大减小滤波装置的体积和重量，降低逆变器中间直流环节电压的脉动量，提高辅助逆变电源的抗干扰能力。

(2) 两重斩波器闭环控制起到了稳压和变压作用，因此可提高逆变器的输出效率。

(3) 两重DC/ DC 斩波器与单管斩波器相比，开关元器件和斩波器的附件多了一倍，但管子的耐压可降低一半，提高了元件的使用裕度和设备的安全可靠性。

(4) 直流供电网与负载之间的变压器隔离以及相应设计的滤波器，可以保证逆变器输出的三相交流电压谐波最小，且可降低对负载过充电压的影响，提高负载的使用寿命。

图3 　两重斩波降压逆变方式电路结构原理图

214 　升降压斩波逆变方式

图4 为升降压斩波加逆变的地铁辅助电源电路结构原理图，前级斩波由一个平波电抗器及两个开关管、二极管和储能电抗器构成，升降压斩波器本质上相当于两相DC/ DC 直流变换器，控制系统采用PWM 控制方式。两个开关管交替通断，按输出电压适当地控制脉冲宽度，可以获得与输入电压相反的恒定直流输出电压。后级逆变输出由两点式三相逆变器和三相滤波器组成。斩波器和逆变器开关元器件可采用GTO 或IGBT ， IPM 等。此电路的特点是: 电网电压的波动不影响斩波器输出电压的恒定稳定，当电网电压高于斩波器输出电压时，斩波器按降压斩波控制方式工作; 当电网电压低于斩波器输出电压时，斩波器按升压斩波控制方式工作。两个开关管的交替导通和关断，提高了斩波开关频率，降低了储能电抗器体积和容量以及开关器件的电压应力，减小了输出电压的脉动量。

图4 　升降压斩波逆变方式电路结构原理图

3 　地铁辅助逆变电源的开发与研制

铁道科学研究院机车车辆研究所早在20 世纪80 年代末，已开始采用先进的变流控制技术和新型大功率GTO 和IGBT 元器件，开发车载电源产品。先后研制出大功率GTO 斩波器、两象桥式IGBT 斩波器、驱动大功率直线电机和地铁车辆的车载IGBT 逆变器。1999 年研制客车DC600V 供电系统的空调逆变电源，并于当年6 月在铁道部四方车辆研究所通过了性能试验，9 月在武昌车辆段K79/ 80 上装车运行。

2000 年开发研制出用于内燃机车和电力机车的空调逆变电源，该产品已在南昌内燃机务段和邵武电力机务段装车运行考核。 2002 年针对北京“ 复八线” 地铁车辆进口辅助逆变电源的技术条件，铁道科学研究院机车车辆研究所研制开发出了DC750V 国产化地铁车辆辅助电源工程化机组，并通过铁道部产品质量监督检测中心机车车辆检验站的型式试验。开发研制的DC750V 地铁辅助电源总容量为40 kVA ，主要负荷为照明、换气扇、司机室空调机组和车辆DC110V ， DC24V 控制电源。考虑到电源的可靠性和车辆上多路电源的随机多重性，电源主电路采用单管斩波降压逆变电路，大功率IGBT 开关元件和热管散热方式。控制采用斩波和逆变双闭环脉宽调制控制技术，保证了电源三相交流输出电压稳定性好、谐波含量低。其主要技术参数见表1 。

表1 　地铁辅助电源装置主要技术参数

这种地铁辅助电源具有如下特点。

(1) 辅助电源斩波器采用斩波闭环控制方式，保证输入电压变化时，逆变电源中间直流环节的电压稳定。

(2) 输出逆变器的开关频率设定为214 kHz ，采用了谐波抑制方法，有效地抑制了输出电压、电流谐波含量和对输出高频隔离变压器冲击，提高了逆变器的功率因数和负载的使用效率。

(3) 采用三相滤波装置和隔离变压器，实现了输入与输出、交流负载和直流输出电源之间的电气隔离。

(4) 采用变频启动方式，电器负载的启动电流冲击小，有利于延长负载设备的使用寿命。

(5) 控制系统采用了MC80C196 十六位单片机作为主控制单元，具有实施控制、保护、自诊断、自恢复、故障存储、L ED 指示灯和汉字显示、数据传输、指令接收等功能。

(6) 控制系统设有短路、过压、欠压、过流、过热、接地等故障保护功能，保护信号消失后自动恢复运行，提高了地铁辅助逆变电源的安全性和可靠性。

(7) 主控制单元使用箱式插板结构，便于维修、检修及更换设备。为适应机车运行中的冲击大、振动大等特点，机箱采用金属框架结构，具有较高的机械强度和良好的电磁屏蔽效果。

DC750V 地铁辅助电源额定负载试验波形如图5 ～图8 所示。

图5 　输入电压与输出电压的稳态波形

图6 　输出电压、电流波形