——最大冲击加速度
水平（沿车辆运行方向）30m/s²
横向20m/s²
垂向10m/s²
2结构特性及工作原理
2.1布局及外形
充电器箱外形结构（正视）如下图1：
图1：
充电器箱外形结构及尺寸
2.2特点
1）采用SPT型IGBT作为功率开关器件，可靠性高。
2）采用32位数字信号处理器作为控制核心，实时性好。
3）采用软启动方式。
启动时在输入电源侧产生的电压、电流冲击小。
4）充电器输出高质量的直流电压，单相逆变器输出电压波形为高质量的正弦波。
5）具有完善的过压、欠压、过流、过载、短路、过热、接地等故障检测与保护功能，并通过数码管显示出来，实现了故障判断的智能化。
6）采用全密封的金属框架结构，箱体防护等级为IP54。
7）采用全封闭、自然风冷散热方式。
8）充电器高频变压器采用超微晶铁芯，变换效率高。
9）隔离接触器通断逻辑由软件完成，所有接触器均实现无流分断。
10）按EN50121-3-2标准（欧洲铁路电磁兼容性标准）通过EMC测试。
2.3系统功能描述
25T（G）-8KW+3.5KVA型充电器箱由进线单元、8KW充电器抽屉、3.5KVA单相逆变器抽屉三部分组成。
2.3.1进线单元
进线单元主要安装有进线端子、DC600V电源控制接触器、DC600V充放电电阻、熔断器、单相逆变器隔离变压器、蓄电池欠压检测组件等，完成系统的输入输出隔离分断等功能。
蓄电池欠压检测组件在蓄电池放电至92V以下时提供欠压保护信号。
2.3.2充电器抽屉
2.3.2.1组成及工作原理
充电器抽屉为DC/DC高频开关电源，专门为DC600V供电制式空调客车提供DC120V直流电源以及为蓄电池提供智能充电。
充电器抽屉包括主电路模块及控制电路电子箱，采用了一体化设计，所有模块、组件集成在箱体内，布局合理。
在箱体的红色面板上贴有PC膜，简易说明充电器的运行和故障状态代码，通过控制插件板上的数码管显示具体状态类型，包括正常运行状态和输入过压、欠压、过流、输出过压、过载、短路等故障状态。
1）主电路部分
主回路主要有输入滤波电容、桥式逆变电路、高频变压器、整流、滤波几部分构成。
原理简图如下图2：
（电气原理图见附图1）
图2：
主回路原理简图
2）控制电路部分
微机控制系统包含一个微机控制箱、一个电压检测组件、三个IGBT驱动板组件和三个电流传感器组成。
其中每个微机控制箱由两部分组成：
微机控制板、控制电源板。
下面分别介绍上述各个部分的基本功能。
a）控制电源板
控制电源板为控制系统提供控制电源，将110V直流变换成系统工作所需的各种等级的电源。
控制电源板提供六路电源：
+5V一路；±12V一路；±15V一路；+24V一路。
其中+5V、±12V为微机控制板提供电源，±15V为电压检测组件和电流传感器提供电源，+24V为散热风机继电器提供电源。
控制电源板上分别为上述电源设置了指示灯，电源正常时各指示灯应该点亮。
b）微机控制板
微机控制板是控制系统的核心，该控制板上使用了高性能的32位数字处理器作为控制核心，并且使用可编程逻辑器件来实现各种译码和逻辑时序。
控制板上包括各种模拟量采样、数字量输入、数字量输出、PWM发送及故障接收模块、数码管显示、RS485通信、RS232通信、CAN通信、实时时钟、数据存储模块等部分。
控制软件采用高级语言编写，通过合理组织与安排，能够提升系统的实时处理能力。
通过进行综合处理与判断，进行各种故障处理并通过控制板上的双位数码管进行显示，同时出现多个故障时循环进行显示。
数码显示和单元工作情况为：
表格1充电器故障代码及含义
高位LED
高位含义
低位LED及含义
0．
正常
0：
启动准备过程中，P：
正常运行（开始发脉冲）
1．
输入过压
1：
充电器
2．
输入欠压
0
3．
输出过压
0
4．
输出欠压
0
5．
输出过流
0
6．
输出过载
0
7．
IGBT故障
1，2对应的两个输出IGBT
8．
超低温加热启动
0
9．
散热器超温
0
A．
限流充电失效
0
B．
温度补偿传感器故障
0
C．
预充电故障
0
D．
内部故障
1：
无启动信号2：
输入过流3：
中间直流过压4：
中间直流欠压
E．
输入输出接触器故障
1：
主接触器2：
充电接触器3：
放电接触器4：
输出接触器
c）电压检测组件
电压检测组件是用来检测直流输入电压、支撑电容电压和输出电压，利用传感器将高压信号转换为低压信号传送给微机控制板。
d）电流传感器
电流传感器分别用来检测直流输入电流、交流输出电流，将电流信号转换为低压信号传送给微机控制板。
2.3.2.2UI-充电特性
充电器的输出电压和电流受到控制，电流被分成两部分：
负载电流（+110、L+）和充电电流（D+），当蓄电池电压低于120V（可调）时，充电电流被限制在0.2C5，蓄电池电压慢慢升高，直至升至120V电压开始恒定不变，然后充电电流慢慢减小。
充电曲线如下图4：
图4：
充电UI曲线
蓄电池充电电压设定值可以有微控制器根据蓄电池电解液的温度进行调节，温度补偿特性将根据蓄电池特性及用户要求进行调整。
2.3.3单相逆变器抽屉
单相逆变器将由蓄电池提供的直流电源转换位单相AC220V交流电源，为客车的影视系统及充电插座提供电源，额定输出功率为3.5KVA。
单相逆变器具备过欠压、过流、短路等保护功能。
1）主回路部分
单相逆变器将由蓄电池提供的直流电源进行斩波升压，进行逆变之后通过隔离变压器转换为波形为正弦的交流电源，其电气原理图见附图2。
2）控制电路部分
微机控制系统包含一个微机控制箱、一个电压检测组件、三个IGBT驱动板组件和三个电流传感器组成。
其中每个微机控制箱由两部分组成：
微机控制板、控制电源板。
下面分别介绍上述各个部分的基本功能。
a）控制电源板
控制电源板为控制系统提供控制电源，将110V直流变换成系统工作所需的各种等级的电源。
控制电源板提供六路电源：
+5V一路；±12V一路；±15V一路；+24V一路。
其中+5V、±12V为微机控制板提供电源，±15V为电压检测组件和电流传感器提供电源，+24V为散热风机继电器提供电源。
控制电源板上分别为上述电源设置了指示灯，电源正常时各指示灯应该点亮。
b）微机控制板
微机控制板是控制系统的核心，该控制板上使用了高性能的32位数字处理器作为控制核心，并且使用可编程逻辑器件来实现各种译码和逻辑时序。
控制板上包括各种模拟量采样、数字量输入、数字量输出、PWM发送及故障接收模块、数码管显示、RS485通信、RS232通信、CAN通信、实时时钟、数据存储模块等部分。
控制软件采用高级语言编写，通过合理组织与安排，能够提升系统的实时处理能力。
通过进行综合处理与判断，进行各种故障处理并通过控制板上的双位数码管进行显示，同时出现多个故障时循环进行显示。
数码显示和单元工作情况为：
表格2单相逆变器故障代码及含义
高位LED
高位含义
低位LED及含义
0．
正常
0：
启动准备过程中，P：
正常运行（开始发脉冲）
1．
输入过压
2：
单相逆变器
2．
输入欠压
0
3．
输出过压
0
4．
输出欠压
0
5．
输出过流
0
6．
输出过载
0
7．
IGBT故障
1，2对应的两个输出IGBT，4对应斩波IGBT
8．
超低温加热启动
0
9．
散热器超温
0
A．
限流充电失效
0
B．
温度补偿传感器故障
0
C．
预充电故障
0
D．
内部故障
1：
无启动信号2：
输入过流3：
中间直流过压4：
中间直流欠压
E．
输入输出接触器故障
1：
主接触器2：
充电接触器3：
放电接触器4：
输出接触器
F：
板码错误
c）电压检测组件
电压检测组件是用来检测直流输入电压、支撑电容电压和输出电压，利用传感器将高压信号转换为低压信号传送给微机控制板。
d）电流传感器
电流传感器分别用来检测直流输入电流、交流输出电流，将电流信号转换为低压信号传送给微机控制板。
3技术特性
3.1充电器技术数据
3.1.1额定容量：
8KW
3.1.2输入电压：
额定电压：
DC600V
最高电压：
DC660V
最低电压：
DC500V
3.1.3控制电路输入电压
额定电压:
DC110V
最高电压:
DC137.5V
最低电压:
DC77V
电源纹波电压峰谷值Up-p不超过40V。
3.1.4额定输出电压：
DC118～DC123V（随温度补偿可调）
出厂整定值为119±1V
3.1.5输出电压负载稳态调整率：
≤±1%
输入电压稳态调整率：
≤±1%
3.1.6输出电压纹波峰-谷值<10V（与蓄电池并联时）
3.1.7充电方式：
恒流限压25A±1A（可以根据用户需要进行调整），最后限定电压DC119V。
3.1.8充电器变换效率：
≥85%（额定输出负载）
3.1.9主要功率器散热器件表面温升＜40K。
3.1.10箱体设有接地镙栓并标有明显的高压标志。
3.1.11充电器工作时,对母线产生的DC600V回路脉冲电压Up-p＜50V。
3.1.12在电网供电中断恢复时,具有自动投入正常运行的功能。
3.1.13具有输入电压过压（≥700V）和欠压（≤500V）保护功能。
3.1.14具有符合蓄电池限流恒压充电要求的输出特性。
3.1.15具有蓄电池欠压保护功能，当蓄电池电压低于欠压保护值（90V±2V）时，欠压保护动作。
3.1.16具有承受负载突加和突减的功能。
3.1.17具有短路、过流、过载、输出过压（125V）等保护功能。
3.1.18具有功率器件的过流、短路和超温保护。
3.1.19具有温度补偿功能。
3.1.20通过485与监控系统通讯，上传充电电流、负载电流、故障类型等信息。
3.2单相逆变器技术数据
3.2.1输入电压
额定电压:
DC110V
最高电压:
DC137.5V
最低电压:
DC77V
3.2.2额定输出电压：
单相AC220±11V，50H，谐波含量≤10%。
3.2.3额定输出容量：
3.5KVA
3.2.3效率：
≥80%
4接口
充电器箱对外接口为接线端子，安装在充电器箱的左侧，对外接线图见附图3，线号表如下表2：
表3：
充电器箱外部进线线号表
此表适用于硬座车
充电器
和单相逆变器
+603-603
4mm2×2
自逆变器
DC600正/负线
1/Dg40
+140-140
6mm2×2
自综合控制柜
单相逆变器电源
2/Dg40
U210N210
4mm2×2
至综合控制柜
单相逆变器输出
+110-110
25mm2×2
至110V分线箱
DC110V母线
3/Dg40
D+
25mm2
至蓄电池箱
L+
10mm2
至综合控制柜
本车110V
4/Dg40
+130-111
2.5mm2×2
自综合控制柜
DC110V控制电源
备用1、2
2.5mm2×2
至综合控制柜
备用线
202
1mm2
充电器正常
110V
正
极
出
302
1mm2
充电器故障
204
1mm2
单相逆变器正常
304
1mm2
单相逆变器故障
311
1mm2
蓄电池欠压
TA,TB,TB,TE
屏蔽电缆1根
自蓄电池相
PT100温度传感器信号线
5/Dg40
LW1A,LW1BTE
屏蔽电缆1根
至综合柜
LONWORKS通讯线
RP3PN3TE
屏蔽电缆1根
自逆变器
RS485正/负线
注：
从电源变换箱出线端正视，线管从车的中心线往两侧依次为1、2、3、4、5；
5安装调试
5.1安装
箱体安装于车底下。
箱内应尽量保持清洁、干燥，严禁杂物落入机箱内，以免引起短路等严重故障。
箱体应良好接地。
5.2充电器调试
按照接口图将线路连接好，检查无误后方可进入调试。
特别要保证控制电源、蓄电池极性正确！
5.2.1通控制电源试验
先将车上综合控制柜内DC600V断路器置“断”位，使DC600V主电源断电，合上箱体控制电源开关K1，DC600V输入接触器和充电电阻短接接触器JC2不吸合，充电器电子箱微机控制插件数码管应显示欠压，车上“充电器故障”指示灯应亮。
5.2.2主电路通电试验
闭合车上综合控制柜与充电器相连的断路器，供DC600V电源，DC600V输入接触器闭合，直流输入侧充电电阻短接接触器经延时闭合，充电器软起动，充电器电子箱的微机控制板数码管显示运行。
车上综合控制柜的“充电器故障”指示灯应灭，观察综合控制柜的DC110V电压指示表，即充电器输出电压。
如有故障，应立即断掉DC600V电源，排除故障后方可再次通主电试验。
注意：
不要在充电器运行时合蓄电池开关，否则可能会造成充电器损坏。
5.3单相逆变器调试
合上充电器箱内的K2及车上的控制电源及单相变器输入电源，单相逆变器输入接触器KC1，KC2相继吸合，然后KC1跳开，单相逆变器软启动，输出AC220V，50HZ电源。
注意：
不要将输入电源线接反。
6操作使用
充电器不设独立的操纵部分，当控制电源正常、DC600V电源正常时充电器自动启动，在过分相后也无须人为干预。
当出现多次过流、过载、短路等故障后充电器会自动停止工作，这时请通知我们的专业人员来进行维修。
当输入DC600V电源出现过压后充电器也会自动停止工作，如果在确认DC600V电源正常后可以先切断DC600V电源，3分钟后再切断控制电源将充电器控制系统复位，此时再依次合上控制电源、DC600V电源，充电器就会恢复正常工作。
另外，为了在断开DC600V电源后对电容内储存的电荷快速放电，充电器会在检测到没有DC600V电源后延时几秒钟停机，请不要过快切换I、II路电源，否则可能会造成充电器的损坏。
注意：
不要随意断掉控制电源，断开控制电源前请先断开DC600V电源。
不要过快进行I、II路切换。
7故障分析与排除
注：
主电路断电5分钟后方可打开箱体检修！
7.1充电器故障分析与排除
显示
故障现象
故障原因
故障检查及排除
1.0
输入过压
直流输入电压高于700V
测量输入直流电压
电压传感器损坏
检查电压传感器输入输出比例关系
微机控制板器件损坏
更换微机控制盒
2.0
输入欠压
综合控制柜供电故障
检查综合控制柜供电
直流输入电压低于500V
测量输入直流电压
箱体内快速熔断器烧断
检查快速熔断器
电压传感器损坏
检查电压传感器输入输出比例关系
微机控制板器件损坏
更换微机控制盒
3.0
输出过压
直流输出电压过高
测量直流输出电压
电压传感器损坏
检查电压传感器输入输出比例关系
4.0
输出欠压
直流输出电压过低
测量直流输出电压
电压传感器损坏
检查电压传感器输入输出比例关系
5.0
输出过流
电流传感器出现故障
检查电流传感器或者更换电流传感器试验
整流二极管损坏
检查整流二极管是否击穿
负载过大
负载短路等原因导致电流过大
6.0
输出过载
负载有短路现象
检查充电器负载回路
电流传感器出现故障
检查电流传感器
7.0
7.1
7.2
IGBT保护
驱动板元件发出故障
检查微机控制板
检查IGBT驱动板
检查IGBT管
由于逆变桥IGBT损坏和线路发生短路
检查风机是否堵转或者缺相导致电流过大
9.0
过热保护
散热器温度过高
测量散热器温度
温度继电器损坏
测量温度继电器触点是否为常闭
控制板检测回路故障
观察控制板相应指示灯7LD2是否点亮
A.0
限流充电失效
控制系统故障
更换微机控制盒
B.0
温度补偿传感器故障
温度传感器损坏
更换温度传感器
温度传感器开路
检查线路
C.0
预充电故障
输入接触器故障
观察输入接触器是否正常吸合
充电电阻损坏
测量充电电阻阻值是否正常
充电接触器故障
观察充电接触器是否正常吸合
线路松动或接触不良
查找线路是否紧固可靠连接
支撑电容检测电压传感器故障
检查电压传感器输入输出比例关系
D.2
输入过流
输入电流传感器故障
检查电流传感器或者更换电流传感器试验
由于逆变桥IGBT损坏和其它元件损坏
检查IGBT模块是否击穿
逆变桥吸收元器件是否损坏
检查高频变压器是否损坏
E.1
主接触器故障
接触器不能正常动作
更换接触器
接触器辅助触头损坏
更换辅助触头
微机控制板器件损坏
观察控制板相应指示灯7D10是否正常
接触器反馈导线松动
紧固导线与接插件
E.2
充电接触器故障
接触器不能正常动作
更换接触器
接触器辅助触头损坏
更换辅助触头
微机控制板器件损坏
观察控制板相应指示灯7D12是否正常
接触器反馈导线松动
紧固导线与接插件
E.3
放电接触器故障
接触器不能正常动作
更换接触器
接触器辅助触头损坏
更换辅助触头
微机控制板器件损坏
观察控制板相应指示灯7D14是否正常
接触器反馈导线松动
紧固导线与接插件
充电器无运行信号
1A保险烧断
充电器发生故障
更换1A保险
查明其他故障原因
充电器无故障信号
1A保险烧断
线路故障
更换1A保险
查明其他故障原因
7.2单相逆变器故障分析与排除
显示
故障现象
故障原因
故障检查及排除
1.0
输入过压
直流输入电压高于140V
测量输入直流电压
电压传感器损坏
检查电压传感器输入输出比例关系
微机控制板器件损坏
更换微机控制盒
2.0
输入欠压
综合控制柜供电故障
检查综合控制柜供电
直流输入电压低于75V
测量输入直流电压
箱体内快速熔断器烧断
检查快速熔断器
电压传感器损坏
检查电压传感器输入输出比例关系
微机控制板器件损坏
更换微机控制盒
3.0
输出过压
交流输出电压过高
测量交流输出电压
电压传感器损坏
检查电压传感器输入输出比例关系
4.0
输出欠压
交流输出电压过低
测量交流输出电压
电压传感器损坏
检查电压传感器输入输出比例关系
负载过大
空载试验检验
5.0
输出过流
电流传感器出现故障
检查电流传感器或者更换电流传感器试验
由于逆变桥IPM损坏和其它元件损坏
检查IGBT模块是否击穿
输出线间是否有短路
逆变桥吸收元器件是否损坏
三相输出是否平衡
负载过大
检查负载情况
6.0
输出过载
负载有短路现象
检查负载
电流传感器出现故障
检查电流传感器
7.0
7.1
7.2
7.3
IGBT保护
驱动板元件发出故障
检查微机控制板
检查IGBT驱动板
检查IGBT管
由于逆变桥IGBT损坏和线路发生短路
检查隔离变压器是否正常
检查是否出现线路短路
9.0
过热保护
散热器温度过高
测量散热器温度
温度继电器损坏
测量温度继电器触点是否为常闭
控制板检测回路故障
观察控制板相应指示灯7LD2是否点亮
C.0
预充电故障
输入接触器故障
观察输入接触器是否正常吸合
充电电阻损坏
测量充电电阻阻值是否正常
充电接触器故障
观察充电接触器是否正常吸合
线路松动或接触不良
查找线路是否紧固可靠连接
支撑电容检测电压传感器故障
检查电压传感器输入输出比例关系
D.2
输入过流
输入电流传感器故障
检查电流传感器或者更换电流传感器试验
由于逆变桥IGBT损坏和其它元件损坏
检查斩波IGBT模块是否击穿
逆变桥吸收元器件是否损坏
检查隔离变压器是否出现异常
检查斩波电感是否出现异常
D.3
中间直流过压
中间直流电压高于380V
控制系统失控
支撑电容检测电压传感器故障
检查电压传感器输入输出比例关系
输入电流传感器故障
更换电流传感器
D.4
中间直流欠压
中间直流电压低于260V
控制系统失控
支撑电容检测电压传感器故障
检查电压传感器输入输出比例关系
输入电流传感器故障
更换电流传感器
E.1
主接触器故障
接触器不能正常动作
更换接触器
接触器辅助触头损坏
更换辅助触头
微机控制板器件损坏
观察控制板相应指示灯7D10是否正常
接触器反馈导线松动
紧固导线与接插件
E.2
充电接触器故障
接触器不能正常动作
更换接触器
接触器辅助触头损坏
更换辅助触头
微机控制板器件损坏
观察控制板相应指示灯7D12是否正常
接触器反馈导线松动
紧固导线与接插件
E.3
放电接触器故障
接触器不能正常动作
更换接触器
接触器辅助触头损坏
更换辅助触头
微机控制板器件损坏
观察控制板相应指示灯7D14是否正常
接触器反馈导线松动
紧固导线与接插件
逆变器无运行信号
1A保险烧断
逆变器发生故障
更换1A保险
查明其他故障原因
逆变器无故障信号
1A保险烧断
线路故障
更换1A保险
查明其他故障原因
8安全保护装置及故障处理
8.1充电
升级会员 