Research on uninterruptable power supply technology for auxiliary winding of electric locomotive while passing the neutral section

Purpose–Auxiliary power system is an indispensable part of the train;the auxiliary systems of both electric locomotives and EMUs mainly are powered by one of the two ways,which are either from auxiliary windings of traction transformers or from DC-link voltage of traction converters.Powered by DC-link voltage of traction converters,the auxiliary systems were maintained of uninterruptable power supply with energy from electric braking.Meanwhile,powered by traction transformers,the auxiliary systems were always out of power while passing the neutral section of power supply grid and control system is powered by battery at this time.Design/methodology/approach–Uninterrupted power supply of auxiliary power system powered by auxiliary winding of traction transformer was studied.Failure reasons why previous solutions cannot be realized are analyzed.An uninterruptable power supply scheme for the auxiliary systems powered by auxiliary windings of traction transformers is proposed in this paper.The validity of the proposed scheme is verified by simulation and experimental results and on-site operation of an upgraded HXD3C type locomotive.This scheme is attractive for upgrading practical locomotives with the auxiliary systems powered by auxiliary windings of traction transformers.Findings–This scheme regenerates braking power supplied to auxiliary windings of traction transformers while a locomotive runs in the neutral section of the power supply grid.Control objectives of uninterrupted power supply technology are proposed,which are no overvoltage,no overcurrent and uninterrupted power supply.Originality/value–The control strategies of the scheme ensure both overvoltage free and inrush current free when a locomotive enters or leaves the neutral section.Furthermore,this scheme is cost low by employing updated control strategy of software and add both the two current sensors and two connection wires of hardware.

A Novel Method of Auxiliary Power Supply Used in Wide-Range High Voltage Input DC-DC Converter

In high voltage input DC-DC converter, auxiliary winding of isolation transformer is usually used to supply power for control circuit. Due to the wide-range of input voltage, the variable output voltage of auxiliary winding will cause a series of problems, such as variable drive pulse amplitude, increased driver switching devices loss and drive transformer core saturation. This paper analyzes the influence of variable output voltage of auxiliary winding in detail. A novel method is proposed to solve the problem of large variation range of auxiliary winding output voltage, which is adding a buck converter between the auxiliary winding and the control circuit. A dual switch forward convert has been designed with 300 V - 800 V input and 24 V/5 A output. The results show that this method is effective by comparing the different results of using buck converter or not.

AP/CAP系列核电站冷态性能试验电源需求分析与措施

对比分析了AP/CAP系列与M310冷态性能试验差异性。基于AP/CAP系列冷态性能试验特点,从工艺系统、仪控系统电源需求出发,对电源稳定性进行了风险分析,提出了220 kV辅助电源供电下的AP/CAP系列核电厂冷态性能试验电源配置方案,以期为后续相关工作提供参考与借鉴。

APS在单列辅机燃煤机组的研究与应用

针对单列辅机燃煤机组的特点,介绍了APS的技术特点、框架结构、MCS接口以及调试措施,总结了APS在单列辅机燃煤机组实现的重要意义。实践证明,APS技术在辅机单列机组中的应用不仅可以提高设备运行的可靠性,提高单列辅机机组的安全运行水平,而且能降低人员劳动强度,缩短机组启停时间,提高企业的整体经济效益。

APS 3200型APU常见故障分析与排除

本文依据A320系列飞机APS3200型APU工作原理,结合航线的实际工作经验,总结分析了APS3200型APU常见故障原因,提出排故建议和维护提示。

风光火储联合供应火电厂厂用电系统优化调度

随着风电和光伏发电量逐年增长,其消纳问题日益凸显。同时,大容量火电机组厂用电负荷也相对较高,造成额外的运行成本。对此,基于多能互补思想,建立了一种风光火储联合供应火电厂厂用电优化调度模型。首先,提出了风光火储联合供应火电厂厂用电的组成结构,将风电、光伏发电优先供应厂用电负荷;其次构建了风光火储联合供应火电厂厂用电优化调度模型,考虑了火电机组不同负荷率下的运行成本和风光储成本,采用层次分析法建立了基于总成本、弃风弃光成本和环境成本的多目标函数,设置相应约束条件;最后,设置不同的场景对比分析联合供应厂用电系统的优化结果,试验结果表明:所提出的联合供应厂用电系统模型可以减少机组运行成本和环境成本,并促进风光消纳。

高速铁路牵引变电所智能化建设方案研究

智能牵引变电所是智能牵引供电系统的核心,由智能化一次系统、广域保护测控系统和智能辅助系统构成。为提高目前在建高铁牵引供电系统智能化水平,探讨并提出了针对其牵引变电所的智能化改造方案。

基于数字孪生的高速列车辅助供电系统故障诊断方法研究

随着铁路技术的蓬勃发展,高速列车已经成为人们中长途出行的首要选择。同时,其伴随的安全性、舒适性问题也逐渐受到重视。辅助供电系统是高速列车能够正常运行的重要保障,系统故障将导致乘客舒适感下降,列车行驶受阻,铁路班次调整等一系列问题。为了避免此类情况的发生,本文主要对高速列车辅助供电系统故障诊断方法进行研究,基于数字孪生技术,建立辅助变流器仿真模型,模拟真实电路运行情况。然后以获取的故障数据集为分析对象,在MATLAB R2018a平台上训练多种机器学习模型。同时结合优化方法建立混合模型,比较诊断性能。实验结果表明,数字孪生技术能够大大降低收集数据的难度,可以快速获取数量多,类别丰富的故障数据;基于遗传算法的BP(back propagation)神经网络混合模型对类故障的诊断分类效果最好,平均精确率和准确率分别为86.7%和95.6%。基于数字孪生的机器学习模型诊断效率和精度高,可以运用在高速列车辅助供电系统的故障诊断过程中,保证列车安全行驶。

一种应用于车载辅助电源的DC-DC变换器

以应用于车载辅助电源模块APM(auxiliary power module)的DC-DC变换器设计为研究对象,提出1种由三电平升压型TL-Boost(three-level Boost)拓扑和半桥LLC谐振拓扑构成的两级式DC-DC变换器拓扑结构,分析其工作原理。前级TL-Boost拓扑将宽范围的输入电压转换为稳定电压,保证了后级半桥LLC谐振拓扑的高效率运行。通过搭建实验平台并进行相关实验,结果验证了所提DC-DC变换器的可行性和正确性。

基于Flowmaster的小流量供水设备调节性能模拟

现有的二次供水研究对小流量工况关注较少,小流量工况下主泵低效运行、频繁启停问题正成为制约城市供水“最后一公里”低能耗、高质量发展的痛点。为此,建立Flowmaster仿真模型对“工频辅泵+气压罐”小流量供水模式进行模拟,探究了需求侧不同小流量下气压罐的调节性能。结果表明,“工频辅泵+气压罐”可很好减少水泵启停次数,保持系统稳定。进一步研究了气压罐预充压力对调节性能的影响,阐明了预充气泄漏带来的负面影响,并提出相关工程建议。

一体化双总线电源屏辅助电源板电路改造方案

一体化双总线电源屏采用配电、储能、变电、供电集成一体化设计,是信号专业设备供电的重要发展方向,而电源屏稳定的供电输出则是影响信号系统功能的关键因素。针对复杂故障条件下一体化双总线电源屏无法实现冗余供电的缺陷开展研究,分析具体故障原因,提出相应电路改造方案,并在实际运用中验证并推广了改造,完善了一体化电源屏的供电冗余功能,提升了电源屏供电稳定性。

660 MW二次再热供热机组AGC调节精度考核分析及处理

基于江苏电网自动发电控制(AGC)调节精度考核的相关准则,研究了某660 MW超超临界二次再热机组AGC调节精度考核,分析了该机组AGC调节精度被考核的原因,提出了利用供热负荷修正主蒸汽压力和提高机组AGC变负荷速率来优化机组AGC调节精度的措施。相关措施执行后,机组负荷跟踪AGC指令良好,AGC调节精度显著改善,极大地提升了机组运行的经济性和电网的稳定性。

基于TCMS的地铁列车辅助供电系统双母线并网供电控制技术方案

[目的]在目前列车辅助供电系统主流的交叉供电方式及扩展供电方式下,某台SIV(辅助逆变器)发生故障时,将对列车上用电设备的正常运行造成一定程度的影响。并网供电方式作为新兴的控制技术,具有其优越性,应对并网供电控制技术进行深入研究。[方法]以上海轨道交通8号线为例,针对该线第三批次购入列车辅助供电系统响应速度慢、可靠性不高等问题,在第四批次新购入列车的设计上提出了基于TCMS(列车控制与管理系统)控制的双母线并网供电方案。即:在中间车布置4个TLK(并联接触器),将4段单独的中压母线贯通在一起。介绍了该方案下列车辅助供电系统的中压母线结构,分析了SIV内部启动阶段和并网启动阶段的动作时序,阐述了并网供电控制逻辑、SIV启动逻辑和故障保护逻辑。[结果及结论]所提方案的并网时间大为缩短(最短可达2.5 s)。双母线多TLK的中压母线拓扑避免了母线短路导致的系统功能整体失效,提高了列车辅助供电系统的可靠性。基于TCMS控制的并网供电技术有望成为今后城市轨道交通列车辅助供电技术的发展方向。

仿真分析结合矩阵式论证解决电泳内腔漆膜质量问题

在某款商用车产品的电泳拆车工艺验证过程中,发现A柱、B柱和C柱内腔电泳漆膜存在严重质量缺陷。采用EcoatMaster电泳仿真软件对电泳涂膜质量进行分析,针对漆膜缺陷问题,采用内板新增电泳工艺孔、整流电源设置运动矢量增压功能及车身驾驶仓内新增辅助阳极的矩阵式组合验证方案,最终以高品质和低成本方法成功解决A柱、B柱和C柱内腔电泳漆膜品质问题,从而满足了企业的产品防腐质量要求。

海上换流站站用电系统方案研究

[目的]针对海上换流站的特点,提出海上换流站站用电系统设计方案。[方法]通过分析国内外对海上换流站站用电的要求,结合海上风电场的建设情况及实际需求,提出海上换流站站用电系统的设计方案。[结果]首次提出海上换流站设置站外电源的方案,简约化的接线方案可提高设备利用率和站用电的转换效率,并对其控制保护进行分析,验证该接线方案的实用性和可靠性。对比海上升压站低压配电系统的方案,提出了不设置应急段母线及柴油发电机在出口处并接的优化方案,并通过实例分析海上换流站负荷特性,提出了柴油发电机容量、油箱容量、柴油发电机进线断路器选择的方法。[结论]研究的方案在保证站用电可靠性的前提下进行了优化设计,具有较强的实用性和适用性,为海上换流站站用电系统设计提供指导。

一种适用于动车组高频辅变的电容自均压直流变换器

高频辅助变流器具有高功率密度、高变换效率的优势,是节省车底空间、优化乘车环境、降低能量消耗的重要手段。提出一种适用于动车组高频辅变的电容自均压直流变换器,其拓扑能够实现输入侧直流电压的降压和均分,降低开关管电压应力并减少后级隔离DC/DC变换器的数量;同时,电容自均压拓扑中的开关器件均能实现零电流开关,降低了变流器的开关损耗;此外,电容自均压变换器具有输入电压自平衡特性,无需采用额外的电压平衡控制策略以维持输入侧串联电容的电压均衡。相比于现有的高频辅助变流器方案,本文提出的拓扑能够有效减少开关器件和变压器数量,降低器件损耗和控制复杂性,为车载辅助变流器体积、质量和效率的进一步优化提供了空间。分析该拓扑的工作原理、控制方法以及自均压特性,并提出相应的电路参数优化设计方法。最后,搭建功率等级6 kW的实验样机,通过开展均压特性、动态切换性能以及软开关特性实验,验证了所提出拓扑的可行性。

城轨车辆直流辅助供电变频空调综合电源与控制方案研究

现有城轨车辆的辅助供电以工频交流系统为主,其输出的AC380V交流电为变频空调等设备供电,且空调电气控制未与辅助电源设备统一考虑、协同设计,造成系统电源重复变换,供电效率不高。文章在分析现有辅助供电技术和变频空调电气控制技术的基础上,采用近年逐步展开研究的中高频变流技术、变频空调综合电源与控制技术,提出一种采用直流架构的辅助供电系统及变频空调的综合电源与控制方案,首先详细阐述2种系统架构设计思路、综合电源装置的电气组成和控制方案,其次分析其在提高供电效率、减少部件数量、增强空调协同控制、提高乘车环境舒适性等方面的优势,同时指出方案的技术难点,最后对所述方案的技术和功能提升进行展望。

自适应高效混合输出切换线路

Flyback拓扑结构简单、开发成本低,被广泛应用于服务器电源的辅助源开发。与软开关拓扑相比,Flyback拓扑存在较明显的效率劣势。为提升含Flyback辅助源的电源系统效率,本文从高效混合输出切换的角度分析,设计一款自适应切换线路,在电源系统高效输出软启动时,混合输出切换线路自动切换高效输出,替代Flyback辅助源对系统供电,从而提升系统效率。该线路设计简洁、控制逻辑简单,实验结果表明,该方案可实现自适应切换输出功能,且可使电源系统效率提升0.15%。

下垂控制策略在变流控制中的应用分析

在多种同类型设备协同工作的系统中,下垂控制策略应用广泛,它是保证系统工作稳定、功率分配均衡的重要方法。轨道交通车辆车载设备多样、负载分散,并联方式可有效提升其供电系统的冗余性和可靠性。文章介绍了CRH3型动车组辅助变流器并联供电系统、CRH2型动车组辅助整流器并联供电系统的整车并联结构和并联运行原理,根据辅助变流器和辅助整流器的输出结构,计算分析输出电流的组成、影响因素,并阐述了下垂控制策略在CRH3型动车组辅助变流器和CRH2型动车组辅助整流器并联供电系统的并联控制中的应用形式。通过对下垂控制策略在轨道车辆不同车型,交直流不同电压制式,软硬件不同控制方式下应用的说明和分析,深入浅出地总结了下垂控制策略的基本原理、适用场合和应用意义。

辅助供电单元逆变器滤波电容典型故障分析

辅助供电单元(APU)作为轨道交通车辆的重要设备,将列车高压转换成中低压直流电和交流电,进而为列车负载供电,为保障轨道交通车辆安全可靠运行起到了至关重要的作用。文章通过探讨APU三相逆变器输入端滤波电容故障具体案例,首先分析了电容发生故障的根本原因为电路中存在异常谐振电流,电容因长期在过流、过温异常工况下工作而发生故障;接着探究并提出了降低电路谐振电流的解决方案,即通过改变电路中的磁环电感值以避免电路谐振;然后通过仿真分析,APU工作特性试验,电容电流和温升试验,车辆动态运行试验等手段验证了通过改变电路中的磁环电感值以避免电路谐振这一方案的有效性;最终解决了滤波电容因电路异常谐振电流导致的故障问题。