经纬轨道×思齐电子|30V直流电源打通车载24V装置电源适应性验证

一、客户背景

江苏经纬轨道交通设备有限公司(“汇川经纬”)是汇川技术在轨道交通领域的承载主体,2010年4月成立于苏州吴中经济开发区,主营地铁、有轨电车、动车组的牵引变流器、辅助变流器、高压箱、牵引电机与TCMS列车控制系统,年产能达800套变流器和高压箱、3200台中等功率牵引电机。公司技术路线持续领跑:2014年起批量装车高频化辅助变流器累计超1000台;2021年推出国内首台碳化硅变流技术永磁直驱牵引系统,并于2023年在苏州地铁3号线通过载客前评审。在无人驾驶方向,苏州地铁5、6、8号线,深圳地铁16号线,徐州地铁6号线,西安地铁15号线等项目均按GOA4最高自动化等级提供整套牵引系统。

全自动驾驶对车载电子装置的可靠性提出了近乎苛刻的要求:TCMS控制单元、网关、司机显示单元、传感器与各类继电器回路,全部依赖车载低压直流电源供电,任何一次供电边界下的复位、误动作都可能导致列车降级或清客。行业基本盘同样在放大——据交通运输部数据,2025年全国城市轨道交通完成客运量332.4亿人次、同比增长3.1%,年末运营里程达11710.3公里,全年新增764.7公里。车辆保有量与智能化水平同步攀升,意味着每一块车载电子装置在装车前,都必须先在工厂里“经历”电压波动、中断与过压的完整考验。

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▲ 车载电子装置电源适应性测试工位:SD-B30V-300A输出24V标称电压,示波器同步捕捉边界工况下的装置响应

二、GB/T 25119-2021:供电验证从“能亮就行”到逐点考核

GB/T 25119-2021《轨道交通 机车车辆电子装置》于2021年12月31日发布、2022年7月1日实施,对标国际标准EN 50155,是车载电子装置设计验证与型式试验的核心依据。标准对直流供电的电子装置规定了完整的电源适应性考核:以标称电压DC 24V的装置为例,要求在0.7~1.25倍标称电压(即16.8V至30V)范围内持续正常工作,并通过电压中断、电源转换与瞬态过电压试验,验证装置在供电异常瞬间不发生失效、复位或数据丢失。

这组数字背后是一条清晰的测试需求曲线:24V装置的试验剖面,恰好需要一台“上限不低于30V”的可编程直流源来逐点复现——下限16.8V、上限30V、中间标称24V,以及中断与恢复时序。在与汇川经纬技术团队的交流中,我们梳理出其供电验证与老化环节的三方面痛点:

痛点一:普通稳压电源不可编程,边界工况靠人工调

早期验证使用通用稳压电源,从16.8V到30V的每个工况点都要人工旋钮设定、手动计时记录;一次完整的适应性试验下来,工况点多、耗时长,且“调到多少、停多久”完全依赖试验人员经验,两个班次做出来的数据对不上。

痛点二:电压中断试验靠拔线,时序不可复现

验证装置在供电中断后恢复供电时能否正常工作,理想手段是按设定时长精确切断输出再恢复。人工插拔供电线缆的断电时长以秒计、随机性大,既复现不出标准要求的精确中断时序,也容易因带电插拔损伤被测装置。

痛点三:批产老化缺集中供电,单台电源带不动整架

控制模块与电源模块在出厂前需长时间带电老化,一排老化架上数十块板卡同时通电,累计电流达数十至上百安培。小功率电源只能分批老化,排期被拉长;多台小电源并联又带来均流与保护配合的复杂度。

三、SD-B30V-300A解决方案与核心规格

针对上述痛点,苏州思齐电子科技有限公司为汇川经纬提供了一台SD-B30V-300A直流模拟电源。0-30V的输出上限与24V装置1.25倍过压工况点(30V)严丝合缝,0-300A的电流能力让整架板卡集中供电成为可能;多步时序编程把“欠压-标称-过压-中断-恢复”完整试验剖面固化为脚本,SCPI指令接入上位机后与数据采集系统联动,试验节拍严格可复现。

技术参数SD-B30V-300A指标对车载供电验证平台的价值
输出电压范围0-30V连续可调完整覆盖DC 24V装置16.8V~30V(0.7~1.25倍标称)全部试验工况点
最大输出电流0-300A连续可调整架板卡集中供电老化,替代多台小电源并联
输出模式恒压CV / 恒流CC双模式适应性试验用CV精确控压,老化加载用CV/CC双闭环兜底
编程与序列多步时序编程,支持阶跃/斜坡/循环固化“欠压-标称-过压-中断-恢复”剖面,一键执行、任意复现
输出电压精度≤±0.2%F.S.边界工况点精确锁定,试验判定不受电源漂移干扰
输出纹波≤0.5%F.S.(rms)低纹波供电还原车载蓄电池品质,不引入额外干扰
电压动态特性支持快速阶跃与时序控制中断与恢复时序由程序精确控制,替代人工插拔
通信与控制SCPI标准指令 + Modbus双协议,以太网/RS485接入上位机与采集系统,试验全程数据自动归档
保护功能过压/过流/过温/短路多重保护老化架异常时快速切断,保护批量在测板卡
整机效率≥90%长时间老化运行电耗低、发热小,实验室环境友好

交付过程中,思齐电子同步为客户梳理了24V装置试验剖面模板与老化架配电方案,“一台电源”迅速转化为“一套可执行的试验规程”。

四、典型应用场景的技术应用分析

设备投运后,汇川经纬围绕SD-B30V-300A形成了三类标准化应用:

场景一:DC 24V装置电源适应性序列自动化

将16.8V下限、24V标称、30V上限及中间梯度工况编制为时序脚本,SD-B30V-300A按设定步长与保持时间自动遍历,每个工况点由采集系统同步记录装置工作状态;电压中断与恢复时序同样由程序精确控制,彻底告别带电插拔。以往需要两名试验人员配合半天的适应性试验,现在一键启动、全程免值守,且任何时间调用同一脚本都能复现完全一致的电压剖面——这正是型式试验与设计变更对比试验最需要的可复现性。

场景二:控制与电源模块的整架带电老化

批产的控制模块、DC-DC电源模块按批装入老化架,由SD-B30V-300A以CV模式集中供电,整批同时通电老化数十小时;CC限流作为第二道防线,异常板卡短路时电源自动限流保护,避免故障扩大。老化节拍、电压剖面与累计时长由序列自动执行并记录,老化合格判据从“没坏”升级为“全程参数在限值内”,批产老化排期明显压缩。

控制模块低压带电老化 集中供电老化架

▲ 老化架集中供电:数十块控制与电源模块同时带电老化,电压剖面与累计时长由编程序列自动执行并归档

场景三:牵引变流器出厂上电时序联调

变流器整机出厂功能测试前,控制与辅助回路需先于功率部分上电。SD-B30V-300A按“控制电预充-接触器合闸-负载逐级投入”的时序为整机提供低压供电,模拟车载蓄电池的真实上电过程;上位机同步记录每次上电的时序曲线,确保每台出厂设备的低压上电特性一致。对于全自动驾驶项目,这一环节的一致性直接关系到正线运营中列车唤醒与自检的成功率。

牵引变流器出厂测试低压供电.jpg

▲ 变流器出厂测试工位:SD-B30V-300A按上电时序为控制回路供电,工程师核对唤醒与自检流程的一致性

五、应用价值小结

对比维度升级前引入SD-B30V-300A后
工况点覆盖稳压电源上限不足,边界工况受限0-30V覆盖24V装置0.7~1.25倍全部工况
试验自动化人工调压、手动计时、拔线模拟中断序列一键执行,中断时序程序化复现
批产老化小电源分批老化,排期长整架集中供电,老化数据全程归档
出厂一致性上电过程依赖人工经验上电时序标准化,逐台记录可追溯

从“人工调压、拔线断电”到“序列遍历、程序中断、数据归档”,SD-B30V-300A直流模拟电源让GB/T 25119-2021的供电适应性条款从纸面要求变成了可一键执行的试验规程。在城轨全自动驾驶线路持续扩容、车载电子装置数量与可靠性要求同步攀升的趋势下,这套“边界可复现、老化可集中、时序可追溯”的低压直流验证能力,正为高频交付与正线安全运行提供看不见却不可缺的保障。

苏州思齐电子科技有限公司(思齐电子)长期深耕电力电子测试装备领域,产品覆盖电网模拟电源、可编程交流电源、直流模拟电源与交直流恒流电源全系列,支持按轨道交通、新能源等行业的具体工况非标定制,持续为装备制造企业、检测机构与实验室提供从选型到规程落地的一站式测试能力支撑。

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