城市轨道交通车辆辅助供电系统

第3章 城市轨道交通车辆辅助供电系统
2. 中压总线（AC380 V）和低压总线（DC110V）
列车内负载是由两组交流电源供电的，每组交流电源负责整列车一半的负载， 当一组交流电源发生故障时，由它提供电源的一些重要AC负载会自动切换至另 一组电源供电，保证这些AC负载能继续工作（如牵引箱的通风冷却风机等）。
3.3 辅助供电系统电路分析 3.3.1 辅助供电系统供电电路应用 1. 辅助供电系统电路在城市轨道交通车辆中的应用分析 （1）先经升/降压稳压后逆变的原理电路框图如图3-29所示，我国上海地铁l、 2、4号线车辆逆变器就是采用这种方式。
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3.3 辅助供电系统电路分析
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3.2.2 辅助逆变电路结构 城市轨道交通车辆中常见辅助逆变器结构有不同的形式，根据城市轨道交通车 辆供电电压、安全性能要求及成本构成等，选择不同的辅助逆变电路结构形式 和设备。 1. 辅助逆变器的电路形式 （1）结构形式一。
（2）结构形式二。
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（2）逆变器的选择。逆变器有单台逆变器（上述形式一、二、三、四、九） 和两台逆变器串联（上述形式五、六、七、八）两种形式。 ① 单台逆变器。 ② 两台逆变器串联。
（3）低压电源的选择。低压电源包括DC/DC变流器和蓄电池。DC/DC变流器 在列车运行时作为DC110 V的电源，同时给蓄电池充电。
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1. 现代辅助逆变系统主要特点 （1）采用IGBT或IPM技术。 ① 内含驱动电路。 ② 内含过电流保护（OC）、短路保护（SC）。 ③ 内含驱动电源欠电压保护（UV）。 ④ 内含过热保护（OH）。 （2）模块化的设计。 （3）高质量的输出电压。 （4）采用微机数字控制。
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2. 车辆的电气负载类型 （1）照明电光源。 （2）空气调节装置的电气设备。 （3）列车电视、播音和通信设备。 （4）普通客车使用的各种电气设备。 （5）各种特殊用途的专用车辆所带有的专用电气设备。
3.2 辅助逆变器及其控制 3.2.1 辅助逆变器主要部件 现代辅助供电系统主要有变压器隔离和变流两个功能部分。变压器隔离是将电 网上的高压与低压用电设备进行电气隔离，尤其是常需人工操作的控制电源的 设备，在电气电位上实现隔离。通常采用变压器进行电气隔离，同时也可通过 设计不同的匝数比以满足电压值的需要，变流部分则是用来进行电能形式的转 换，辅助用电设备大都需要三相380V、50Hz交流电源，所以要将波动的直流 电压逆变为恒压恒频的三相交流电。上述两部分构成了完善的辅助逆变系统。
（3）结构形式三。
（4）结构形式四。
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（5）结构形式五。
（6）结构形式六。
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（7）结构形式七。
（8）结构形式八。
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（9）形式九。
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2. 辅助供电系统的电路结构和设备的选择 （1）变流器系统的选择。变流器系统有两种形式，一种是直接逆变，另一种 是先斩波（升/降压斩波或降压斩波）后逆变。
3. DC网络的电源
DC网络的电源是由带充电设备的蓄电池充电器通过二极管来提供的。蓄电池充 电器内AC／DC变换器提供蓄电池充电和DC电源。
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3.1.2 辅助逆变器的负载及分类 1. 辅助逆变器负载 电动列车辅助逆变器系统主要由每节车厢的逆变器并联组成，并向空调通风、 照明、蓄电池充电、设备冷却风机、低压电源提供电源，如图3-3所示：
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3.1.1 辅助供电网络 电动列车辅助供电网络主要包括：辅助逆变器（给AC中压和DC低压供电）、 蓄电池、低压总线、所有控制器、断路器、继电器、接触器。 1. 辅助逆变器（DC/AC逆变） 辅助系统由DC1500V（以DC1500V为例）接触网供电，经受电弓传输到列车总 线，在线网电压正常情况下，受电弓将高压直流电通过列车总线同时传输给每 节车的辅助逆变器。
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本章重点 辅助供电系统作用。 辅助供电系统电路原理。 辅助逆变器主要部件。 辅助供电系统检修方法。
3.1 认识车辆辅助供电系统 辅助供电系统是城市轨道交通车辆的一个重要组成部分，安装于拖车构架上， 主要为除牵引系统以外的所有用电系统供电。 辅助逆变系统通常需要满足如下基本要求： （1）输出电压为三相四线制，输出电压和频率满足规定的精度要求。 （2）在宽输入电压变化范围内，输出额定容量的工作能力。 （3）输出电压为正弦波形或准正弦波形。 （4）较强的负载突变能力。 （5）一定的冗余度。
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2. 辅助逆变器组成及原理 本书以庞巴迪公司（Bombardier Inc）生产的上海地铁一号线增购车辆配有的 辅助变流器为例来予以说明，辅助变流器安装在C车的PA电气设备箱中，其辅 助变流器的原理图见 图3-4所示。
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3. 辅助逆变器主要部件 （1）PA电气设备组成。 （2）逆变器。
图3-8所示是ACM的一个简易电路图，其中三相线路感应器（即过滤器）可以 削弱所有逆变器中的谐波，因此总的谐波畸变少于基础频率50Hz的10％。三 相变压器将逆变器的输出电压转换成辅助系统的额定电压，另外它还起到隔离 的作用。
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（1）DC-Link电容器。 （2）放电电阻。 （3）逆变器。 （4）IGBT模块。 （5）GDU（门极驱动单元）。 （6）过压保护。 （7）低电压电源。 （8）DCU/A（驱动控制单元）。 （9）MVB信号。 （10）光缆输入/输出。 （11）LED指示器。 （12）便携式测试单元。 （13）电流传感器。 （14）电压传感器。 （15）温度传感器。