摘要:电气化铁路专用单变三高频模块化UPS,在铁路信号、红外线装置供电中的应用越来越广泛,在运行中也发生了一些问题。文中对运行中发生的问题进行了分析,并提出了解决问题的方法。
到2012年底中国大陆运行的电气化铁路已达到48000多千米。利用电气化铁路接触网电源,采用铁路专用单变三UPS,给沿线信号、通信、生活、负载供电,已经在多条电气化线路上使用(见图1)。
这种供电方式在支线铁路建设中可以少建设一条10kV电力贯通线路,节省基建投资,也可以为繁忙铁路干线信号供电系统提供第三路电源。
由于工频单变三UPS在使用中故障频发,影响了正常使用,高频模块化单变三UPS以其先进的设计理念和高可靠性走进这个领域。高频机通常由IGBT高频整流器、电池变换器、逆变器和旁路组成,IGBT可以通过控制加在其门极的驱动信号来控制IGBT的开通与关断,IGBT整流器开关频率通常在几千到几十千赫,甚至高达上百千赫。典型的高频机拓扑如图2所示。
高频UPS整流属于升压整流,其输出直流母线的电压比输入线电压的峰值高,一般典型值为768V左右,由于高频机直流母线电压为768V左右,所以逆变器输出相电压可以直接达到220V,逆变器之后就不再需要升压变压器。
工频机UPS一般输入电路都采用晶闸管6脉冲整流或12脉冲整流,输入功率因数为0.8~0.9,效率不超过90%。高频机UPS的输入功率因数都可做到0.95以上,效率可达92%,谐波电流小于5%。由于采用了IGBT高频整流技术使功率单元实现了模块化生产,实现了功率模块的“N+1”运行模式。当高频模块化UPS某一个功率模块发生故障时,故障功率模块会自动退出运行,非故障模块可以正常运行,大大提高了运行的可靠性。
最近几年,在不同的电气化区段使用了不同容量的单变三高频模块化UPS设备。通过运行实践证明,由于接触网电源具有谐波含量高、电压瞬间波动大、停电频繁的特点及其在运行中暴露出的问题。用户在选用单变三高频模块化UPS设备时,应注意以下问题。
1 UPS在运行中一台功率模块故障,整机不能自动重启的问题