單—三相逆變電源裝置的研制
陳均瑞，李學(xué)山，趙建平
(大同鐵路供電段)
摘 要：本文針對一些偏遠(yuǎn)地區(qū)無三相動(dòng)力電源的不方便現(xiàn)實(shí)，以逆變技術(shù)為核心，研制了單一三相逆變電源裝置，并成功運(yùn)用于現(xiàn)場。
關(guān)鍵詞：單一三相，逆變；電源；研制
中圖分類號：TM16 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B
Development for Single—three Phase Inverter Device
CHEN Jun—rui,LI Xu—shan,ZHAO Jian—ping
(Datong Power Supply Section of Railway Board，Datong 037005，China)
Abstract：The paper points at the fact that some remote areas have no three phase power sapply，centre on inverter technology，develop singe—three phase Invereter device and apply successfully to site．
Key words：single—thee phase;inverter；power sapply;development
1 概述
鐵路電氣化開通以來給許多偏遠(yuǎn)地區(qū)帶來了很多方便，但個(gè)別站區(qū)由于條件所限，沒有三相電源，存在諸多不便。
為解決這個(gè)問題，我單位最早使用的單相變?nèi)嚯娫囱b置是電機(jī)劈相裝置，隨后在個(gè)別車站使用了由保定鐵道變壓器廠生產(chǎn)的電容劈相裝置，此兩種裝置由于負(fù)荷電機(jī)啟動(dòng)電流大，三相電壓不平衡，經(jīng)常造成電容燒損，電纜過熱燒損等故障，影響著車站的生產(chǎn)、生活用電。
針對這一現(xiàn)狀，我們認(rèn)為近年來新興的逆變技術(shù)可以應(yīng)用在鐵路電氣化區(qū)段，研制成功單一三相逆變電源裝置。將電氣化鐵道接觸網(wǎng)27.5kV電源經(jīng)單相變壓器變?yōu)?20V單相電源，再將單相220V交流電源經(jīng)過單—三相整流逆變電源裝置變?yōu)?80V三相交流電源，然后供給三相動(dòng)力設(shè)備使用。此項(xiàng)技術(shù)適用于只有220V單相電源但又需要三相動(dòng)力電源的站區(qū)或其它場合。
2 裝置的構(gòu)成和工作原理
本裝置根據(jù)整流逆變原理，采用IGBT技術(shù)，將220V單相交流電源逆變?yōu)槲覀兯枰娜嘟涣麟娫矗哂腥嚯妷浩胶猓C波含量小的特點(diǎn)。電機(jī)應(yīng)用變頻軟啟動(dòng)方式，可以降低啟動(dòng)電流，對于過負(fù)荷、過電壓具有保護(hù)作用。
2.1 裝置的組成
本電源變換裝置由穩(wěn)壓整流、濾波及諧波抑制，三相正弦波逆變器及交流配電部分組成。原理框圖如圖1。
圖1
2.2 三相正弦波逆變器
(1)該逆變器輸入為直流，逆變裝置將輸入直流電變換為穩(wěn)頻穩(wěn)壓交流電供給電機(jī)負(fù)載。
(2)線端子、空氣開關(guān)位于門電氣板下部，開門可見。輸入輸出連線從柜體底部進(jìn)入。
2.3 原理圖
原理圖見圖2。
圖2
3 系統(tǒng)的主要功能與技術(shù)指標(biāo)
本電源裝置機(jī)柜采用JP—13/G1—6型戶外機(jī)柜，具有防雨、防塵、抗腐蝕、抗電磁干擾以及隔熱、防寒、防凝露功能，防護(hù)等級可以達(dá)到IP54級，前后門采用雙層結(jié)構(gòu)，外層殼采用度鋁鋅板，內(nèi)層殼體采用不銹鋼或耐指級板，具有很強(qiáng)的抗大氣侵蝕、抗太陽照射，機(jī)柜內(nèi)裝有溫度、濕度自動(dòng)控制裝置，前門夾層裝有軸流風(fēng)機(jī)，機(jī)柜下部裝有加熱器，可使該電源裝置在－20℃～50℃的環(huán)境中正常運(yùn)行，適用于室內(nèi)外安裝，安裝工藝相對較為簡單。
3.1 技術(shù)指標(biāo)
3.1.1 液晶面板采用20 2字符型液晶屏和6位觸摸式控制按鍵。
3.1.2 狀態(tài)指示燈包括交流供電、直流供電、交流過壓、交流欠壓、直流欠壓、裝置過流、裝置過載、裝置過熱。
3.1.3 系統(tǒng)輸出：額定頻率50Hz、輸出電壓三相380V、電壓穩(wěn)定精度2％、頻率穩(wěn)定精度0.1％、頻率變化率0.1Hz/s、總諧波含量<5％(阻性負(fù)載測試)、動(dòng)態(tài)電壓超調(diào)<8％(負(fù)載0～100％變化時(shí))、穩(wěn)定時(shí)間<0.1s
3.1.4 數(shù)字變頻軟啟動(dòng)：0～50Hz。
3.1.5 裝置過載能力：120％ 10分鐘．
3.1.6 總效率>80％(在滿載和cosφ=0.8情況下)．
3.1.7 保護(hù)包括：輸入過欠壓報(bào)警、輸出過流、輸出過載、內(nèi)部過溫．
3.1.8 噪聲水平：≤50dB．
3.1.9 環(huán)境溫度：－5～40℃、相對濕度≤90％(25℃)．
4 應(yīng)用效果
本裝置適用于不具備三相交流電的場合驅(qū)動(dòng)三相負(fù)載。它可將單相220V50/60HZ的交流電源轉(zhuǎn)換為三相380V(無零線)50/60Hz電源，并具備電機(jī)變頻軟啟動(dòng)的功能，用于驅(qū)動(dòng)水泵、風(fēng)機(jī)類電動(dòng)機(jī)。
本裝置在部分地區(qū)投入使用后，給車站的生產(chǎn)、生活帶來了很大的便利，且運(yùn)行穩(wěn)定，對于電氣化鐵道開通后，山區(qū)小站解決無三相動(dòng)力電源問題有了辦法。此項(xiàng)技術(shù)可以應(yīng)用在多方面，比如鐵路列車用的空調(diào)車就可用該項(xiàng)技術(shù)，比起燃油又節(jié)省資金而且環(huán)保，前景是非常廣闊的。
作者簡介：陳均瑞，大同鐵路分局大同西供電段，助理工程師.
李學(xué)山，大同鐵路分局大同西供電段，助理工程師.
趙建平，大同鐵路分局大同西供電段，工程師.
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