第三讲：牵引系统控制原理及控制电路

数字编号 01 电路类型 主电路（高压电路） 数字编号 06 电路类型 空调电路
02 03
04 05
牵引/制动控制电路 辅助供电电路与辅 助电路
检测和信息电路 照明电路
07 08
09
辅助设备电路 车门控制电路
特殊设备电路
表2 城市轨道交通车辆电路设备及元器件常用符号含义
A——主控制器 F——自动空气开关 K——接触、继电器 S——按钮转换开关 Y——车钩电气接线盒 B——传感器 H——指示灯 R——电阻 V——二极管 P——压力继电器
城轨车辆控制（项目一：城市轨道交通车辆牵引控制系统）
③ 过压保护斩波电路 过压保护斩波器电路的任务是：吸收接触网产生的浪 涌电压；从接触网断开后快速释放直流回路电容的电能。
过压保护电路包括过压保护模块TB和过压保护电阻R3。
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④ 逆变器电路 逆变器电路的作用是将直流中间回路电压转换为变压
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功能
被接入的电路 受电弓 牵引逆变器系统 辅助电源 车间电源 辅助电源
未被接入的电路
运行
车间电源
车间
受电弓 牵引逆变器系统 受电弓 牵引逆变器系统 辅助电源 车间电源
接地
接地
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出于短路保护和电磁兼容考虑，受电弓到高压箱之间的DC1500V 电缆安装在不锈钢管内。 熔断器面板（在高压箱内）由两个 200A 的熔断器组成。两个
项目一：城市轨道交通车辆牵引控制系统
三、城市轨道交通车辆牵引系统工作 原理及控制电路
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1、城轨车辆牵引系统工作原理
图1 主电路系统
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（1）分别在MP1车和MP2车Ⅱ端安装一架受电弓，用于从电网 将电引入列车。 （2）在受电弓旁边安装一台避雷器，主要用于防止雷击过电 压和操作过电压，以保护主电路系统。 （3）由受电弓引入再到高压隔离开关（在高压箱内），隔离 开关的作用：一个是用于车间电源转换，另一个则是高速断路器 前的隔离接地。 （ 4 ）隔离开关有 3 个位置，分别是：受电弓位、接地位和车 间电源位。使用该隔离开关可以满足以下安全功能：
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C车 供电环 DC 1500 V 1 3 B车 车间电源 A车
1.1
7
+
2
1.2 1 2 3
图 四 牵 引 主 电 路 原 理 图
车载三相 AC 380 V50 Hz
蓄电池充电
+
-
5
3
-
4 6 9
11
2
6
9
+
+
M
-
M1 M2
M
3
M1
M M M
M M M
至过电流或短路引起。
紧急牵引状态下，HSCB启动按钮和其指示灯不亮，由TCU控制HSCB闭合。 HSCB与TCU相连并由TCU控制（数字输出），牵引箱里的经济电阻和旁路该电 阻的接触器都由TCU控制。
城轨车辆控制（项目一：城市轨道交通车辆牵引控制系统） （3）受电弓控制电路：
城轨车辆控制（项目一：城市轨道交通车辆牵引控制系统） 附表： 表1 城市轨道交通车辆控制系统电路图电路类型标号
一台给M1或M2车牵引逆变器供电。
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图2 牵引工况
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图3 再生制动工况
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2、城轨车辆牵引控制电路 2.1、牵引主电路 主电路系统是列车牵引动力和电制动力得以实现的有 效载体，同时列车各系统的电源也均来自主电路系统。主 电路系统通过安装在 B 车车顶的受电弓将接触网的 DC1500V
直流回路电压，电机相电流，逆变器电压和电流进行检测，
并对IGBT产生触发脉冲。由ICU通过光纤直接驱动门极，实现 最短的开关时间和延迟时间逆变器控制单元将开通 /关断线路 接触器和预充电接触器。出于保护目的，控制单元将检测并 评估逆变器功率模块内的温度。
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引入B车底架下部的PH箱中，在PH箱中受高速断路器控制后，
经牵引逆变器逆变送入牵引电机，并最终通过接地电刷经 由车体、转向架形成电流回路。 牵引主回路可以分为一下几个功能组：功率输入电路、 电压源直流回路、过压保护斩波电路、逆变器电路、逆变
器控制单元（ICU）。
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且闸刀开关已被切换至"PANTO"（受电弓）档位，即可使用司机台上的"HSCB
合"（高速断路器接通）激活按钮来接通高速断路器。高速断路器控制信号传 送至VCU。高速断路器的接通仅在被VCU允许时方可实现。一旦所有高速断路
器均被接通，绿色的"HSCB合"（高速断路器接通激活按钮将会点亮。反之，
按下红色的"HSCB分"激活按钮，将使所有高速断路器脱扣，而当所有高速断 路器均已断开时，该按钮将点亮。此外，高速断路器脱扣可能由VCU、ICU乃
2.2、控制电路
（1）牵引控制电路：
城轨车辆控制（项目一：城市轨道交通车辆牵引控制系统） NRM模式下牵引指令发出的条件：司机室激活 --有方向指令 --警惕 按钮被按下--牵引手柄推到牵引位--所有停放制动缓解--无库用电源供电 --所有门关闭--紧急制动缓解。 紧急牵引：要实现紧急牵引功能以下信号都必须连接到牵引箱的 TCU上：紧急驾驶、方向1、方向2、牵引命令、制动命令、紧急制动安 全回路。牵引力为默认的最大牵引力的70%为设定值，该值可以在设计 阶段更改。 紧急牵引时同样要满足上述条件时才能发出牵引指令。 紧急牵引时，只有当TCU接受到一次制动命令后才能进入紧急牵引 模式。例如：当司控器处于牵引位置时紧急牵引模式开关被激活，但此 时TCU并不会立即执行紧急牵引功能，首先司控器必须被置于制动位置。 TCU在紧急牵引模式下将具有基本的滑行保护功能。
变频（ VVVF ）的 3 相交流输出，给感应式牵引电动机供电
（牵引工况），并且在制动时将列车的动能转换为可吸收 的直流功率（制动工况）。包括六个 IGBT 模块，其反并联 的续流二极管包含在IGBT模块中。
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⑤ 逆变器控制单元（ICU） ICU 负责控制和保护牵引逆变器。逆变器控制单元将对
200A的熔断器分别为TC车的两个辅助逆变器提供保护。二极管面
板(在高压箱内)由二极管、电阻、电容组成。 电阻和电容来组成保护电路，保护二极管，而二极管用来防止 在车间电源供电时，电源不能引入到主电路。 分别在 MP1 和MP2 车的车底安装一台高压箱，每台高压箱中安放
了两台高速断路器，其中一台给MP1或MP2车牵引逆变器供电，另
牵引主电路的元器件有：高速断路器 (HSCB) 、线路接触 器(K100)、充电接触器(K102)、充电电阻(R120~R122)、电抗 器 (L100) 、电容器 (C10 、 C110) 、放电电阻 (R10) 、过压斩波
模块、过压保护电阻(RB)、逆变器、牵引电机、牵引控制单
元(TCU)、逆变控制单元(ICU)、电压传感器(A95)、电流传感 器(U10、U12、U14、U16)
M2
M3
M3
M4
M4
10
PA 箱-辅助逆变器牵引逆变器
8
10
PH 箱- 高压分配和牵引逆变器
8
1. 3. 5. 7. 9.
受电弓 隔离和接地开关 C车牵引逆变器高速断路器 辅助逆变器 制动电阻
2. 浪涌吸收器 4. B车牵引逆变器高速断路器 6. 牵引逆变器 8. 牵引电机 10. 接地装置
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城轨车辆控制（项目一：城市轨道交通车辆牵引控制系统） （2）高速断路器的控制电路：
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在过电流、牵引逆变器故障或线路中短路等严重扰动情况下，高速断路
器（HSCB）会将牵引设备与架空线安全地断开。每节动车中的牵引逆变器均 通过高速断路器连接至架空线。只要线电压存在（在司机显示屏上提示），
①功率输入电路
功率输入电路的主要功能是将牵引逆变器与接触网的直流输入电 源接通/切断。电源输入电路包括线路接触器K1、预充电接触器K2、预充 电电阻器R1、线路电抗器L、线路电压传感器U1和线路电流传感器I1。
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②电压源直流电路
电压源直流中间回路的主要功能是为感应电动机提供无功 功率，并稳定直流中间回路电压。电压源直流中间回路包括电 容器C、放电电阻R2和直流回路电压传感器U2。