摘要：文章主要针对复兴号动车组充电机的系统设计、工作原理及应用等方面进行研究，并结合中国标准动车组充电机等故障，运用充电机的原理及特性，提出相应的处理对策，使动车组充电机问题在源头角度得以解决，从而保证复兴号动车组能够运行稳定可靠。
关键词：复兴号动车组；蓄电池；充电机
A brief analysis of the principle of fuxing locomotive battery charger
Abstract：This paper mainly in view of the Renaissance, the emu charger system design, working principle and application, etc, combined with the Chinese standard of fault, emu charger using the principles and characteristics of charger, put forward the corresponding countermeasures, make the emu charger at source Angle problem was solved, thus ensuring revival, the emu can run stable and reliable.
Keyword:Fuxing emu;Storage battery;charger
引言
近几年来，随着科学技术的发展，中国标准动车组为8辆编组，4辆动车4辆拖车，其中蓄电池充电机为全列动车组的低压控制电路提供稳定可靠的电源。动车组在运行过程中，动车组可能会出现充电机的相关故障，可能会影响动车组的正常运行。为避免动车组充电机出现问题并解决出现的故障，需要对充电机系统逻辑设计原理、故障及原因进行分析研究。
1 中国标准动车组蓄电池充电机的描述
中国标准动车组辅助供电系统中共包含2台充电机和2组蓄电池箱，充电机的额定输出功率为2×30kW，充电机与蓄电池箱一一对应。充电机采用吊装方式，分别安装于1/8车。每个充电机分别包括两个充电单元，每个充电单元同时给两组蓄电池供电。充电机作为车辆辅助供电系统的一部分，其主要功能是将辅助变流器输出的3AC380V交流电转换为DC110V直流电，为蓄电池充电和车辆照明等直流负载供电。
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图1
充电机：中国标准动车组充电机系统简称为充电机。
功率模块：充电机内部负责功率变换的模块部件。
电池：适用于中国标准动车组的锂电池或蓄电池。
网络通信：指充电机通过MVB与动车组列车网络实现信息、命令交互。
主控制器：充电机内部负责充电机命令执行、信息交互的控制单元。
上位机监控：指充电机可连接计算机实现充电机信息监控。
2 充电机原理及结构
2.1充电机基本原理
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图2 充电机主电路拓扑
图2所示为充电机主电路拓扑，充电机由两个功率模块PM1、PM2组成，每个BC变换电路包含：预充电电路、PM功率模块、变压器、整流电路输出滤波电路。每个功率模块额定输出30kW，充电机对外额定输出60kW，充电机的两个功率模块分别给一组蓄电池充电，同时DC110V低压负载输出线并联输出。三相不可控整流电路实现输入交流到中间直流的整流，DC-DC直流变换电路实现中间直流到输出脉动直流的转换，输出滤波电路则将脉动直流变换为稳定的直流电压供给车辆负载和蓄电池。
充电机在检测到输入三相电符合启动条件后，闭合预充电接触器，经预充电电阻对三相不可控整流桥之后的支撑电容进行预充电，当直流支撑电容电压达到设定电压值时闭合主接触器，后级的变换电路开始工作，中间直流电经过变换电路变为高频交流电，经高频变压器传递到变压器的副边，副边的交流电再经整流电路变为脉动的直流电，最后经输出侧的滤波电路滤波后，输出稳定的直流电压，为蓄电池充电和车辆DC110V直流负载供电。
充电机实时监测充电电流、输出电压等采用闭环控制，实现蓄电池的限流充电、均充电和浮充电及充电机的输出限流控制和恒压控制，实现对蓄电池及车辆负载的高性能供电功能。
3 充电机功能
中国标准动车组充电机不仅能够为中国标准动车组提供稳定的DC110V直流电压，也为车载蓄电池充电。在突发故障时，充电机能够进行相应的故障保护，并通过MVB与列车网络通信，实现充电机状态信息的反馈。并按照一定的特性曲线为车下电池充电。其主要功能如下：
（1）充电机可以进行恒压、限流、浮充电的充电模式转换；
（2）充电机具有输入过压、输入欠压、输出短路、功率元件故障、接触器故障、过热等故障自检及保护功能；
（3）充电机具有数据记录、转储、下载、软件分析等功能，以便存储分析充电机运行状态、故障、充电过程数据、充电状态切换等；
（4）充电机具有通信功能，可通过MVB实现与整车网络进的信息互换，可通过RS485实现与锂电池BMS的通信；
（5）充电机具有电池类型识别功能，可自动识别碱性蓄电池和锂电池类型，并按电池特性进行充电。碱性蓄电池条件下，充电机具有温度补偿功能，可根据蓄电池的温度对充电电压、充电限流值进行补偿；锂电池条件下，充电机响应锂电池BMS的充电请求；
（6）充电机输出接触器具有断电延时30s功能，列车给出“蓄电池OFF”信号后，充电机输出接触器延时30s断开。
中国标准动车组充电机系统与电池系统通过RS485总线进行通信，要求单个充电机具备两路RS485总线，分别与两组电池系统进行通信，根据电池系统的充电要求，分别给两组电池进行充电。
中国标准动车组充电机系统具备上位机监控功能，通过以太网接口连接计算机，由计算机软件可以查看充电机内部的状态、数据信息，便于充电机维护和故障排查。
中国标准动车组充电机系统应具备控制电断电情况下启动能力，即充电机的DC110V列车控制电断开情况下，输入AC380V充电机仍然能够启动运行。
3 结论
本文通过对充电机的原理、结构、功能进行分析，从逻辑设计原理角度出发，简析了充电机的工作原理，有利于对充电机的学习，有效的提供了充电机故障的排查。
参考文献
[1] 中国标准动车组充电机系统功能规范
[2] 中国标准动车组充电机与蓄电池介绍
[3] 中国标准动车组充电机用户手册
论文作者:董睿,,孔羽姝,,姜航,,阴昀
论文发表刊物:《科学与技术》2019年第22期
论文发表时间:2020/4/29
标签：充电机论文; 车组论文; 蓄电池论文; 中国论文; 电路论文; 标准论文; 接触器论文; 《科学与技术》2019年第22期论文;