城市轨道交通车辆--辅助供电系统
地铁列车供电系统研究与分析
地铁列车供电系统研究与分析摘要：城市轨道的车辆辅助电源系统是控制系统的重要组成部分，其主要任务是产生能够满足车辆控制用的低压电源、客室照明、空调及通风机组以及其它低压用电设备所需的各种不同电压和电功率。
辅助供电系统的供电质量与可靠性将直接影响到车辆运行安全及旅客舒适度。
研究和完善辅助供电系统性能，确保稳定、安全的列车供电是研究和设计人员主要的任务。
城轨列车供电系统包括牵引供电系统和辅助供电系统两部分。
牵引供电系统主要负责为机车提供牵引动力；辅助供电系统则负责为列车上除牵引系统主回路以外的辅助装置供电。
辅助供电系统主要包括辅助逆变器（DC/AC 变换器，简称 SIV）和低压电源（DC/DC 斩波器和蓄电池）。
其中，辅助逆变器提供 AC 380V 电源，主要负载有空调机、压缩机等；低压电源包括 DC 110V 和DC24V，负责给控制系统和应急负载供电。
辅助电源的运行性能直接影响到主电路的运行状态，列车的环境条件乃至整个列车的性能。
髙性能的辅助电源系统是保证列车稳定、安全运行的重要因素，因此对辅助逆变器的输出性能、可靠性以及使用寿命等性能指标也有较高的要求。
关键词：城轨车辆；牵引供电；辅助供电；逆变器前言：城市是人类活动的中心，是社会进步的标志。
随着经济和科技的快速发展，城市人口不断的增多，城市轨道交通日益演变成为城市公共交通客运系统的骨干，它主要包括地铁和轻轨。
在列车供电系统中，以电力电子器件为主的变流器控制系统也担当者重要角色。
列车的供电系统是列车能源和动力的提供者，更是列车安全高速运行的重要保障。
城市轨道车辆是在城市中运行于地下、地面或高架铁路上的公共交通运输工具。
城市轨道车辆通常为电力牵引，它主要包括城市快速列车、地铁车辆、轻轨车辆和有轨电车等[1]。
辅助供电系统是城轨车辆的一个重要组成部分，安装于拖车构架上。
当供电系统供电正常时，输入的直流电源经辅助逆变器逆变为交流电源，并向通风机、空调设备、电加热器、电动刮雨器、空气压缩机等三相负载和客室照明系统及控制系统设备供电；经直直变换器变换的直流电源供蓄电池充电及其他直流负载用电。
城市轨道交通车辆电气系统分析及研究
城市轨道交通车辆电气系统分析及研究摘要：社会经济的发展使人们对美好生活的向往变得更加热切，交通生活作为美好生活中的重要部分，其便利程度将在一定程度上影响人们对生活质量的评价。
城市轨道交通作为快速、便捷的现代交通工具，已经在我国交通系统中得到应用。
本文将针对城市轨道交通展开论述，集中分析城市轨道交通车辆电气系统，以便为相关运营活动提供参考。
关键词：轨道车辆；电气系统；辅助供电系统引言：城市交通堵塞是城市治理中的顽疾，并且随着人均车辆保有量逐渐提高，交通堵塞现象也变得更加频繁、严重。
在这种情况下，强化城市轨道交通的应用就显得极为重要。
城市轨道交通车辆优势显著，独立行驶轨道、信号控制等，可以有效缓解交通堵塞，帮助城市布局结构优化等。
现如今，人们越来越倾向于选择城市轨道交通作为出行方式。
一、城市轨道交通供电系统采用的模式1.集中供电方式这种供电方式需要设置专用主变电所，变电所会将城市电网输送而来的电源进行降压处理，然后再向城市轨道交通供电。
就目前来看，国内一线城市的轨道交通系统已经广泛使用了集中供电方式。
2.分散供电方式不同于集中供电方式，分散供电方式没有设置专用主变电所，所以牵引变电所和降压变电所会直接从城市电网中接入电源。
不过需要注意的是，这种供电方式有一定的设备要求，即轨道交通沿线必须分布足够的电源接入点，并且这种供电方式需要投入进行改造和管理，当前只有少数城市轻轨采用这种供电方式。
3.混合供电方式顾名思义，混合供电方式结合了集中、分散供电方式，根据交通沿线不同的环境作出了调整，但是这也将导致继电保护和运营管理难度增加。
二、城市轨道交通车辆电气系统的组成城市轨道交通车辆电气系统的重要性不言而喻，其中包含四大部分，分别是牵引与控制系统、辅助供电系统、车门控制系统、牵引传统系统，以下将对这四个部分进行分析。
1.城市轨道交通车辆牵引与制动控制系统牵引与制动系统是城市轨道系统的重要组成部分，在城市轨道交通车辆控制中发挥着关键作用。
城市轨道交通电客车辅逆系统及辅助供电技术
城市轨道交通电客车辅逆系统及辅助供电技术
城市轨道交通电客车辅逆系统及辅助供电技术是城市轨道交通系统中非常重要的一环。
随着城市轨道交通系统的快速发展，电动车已经成为城市轨道交通的主要交通工具。
为了
保证电动车的正常运行，必须对其进行逆变器系统和辅助供电系统的优化设计。
1.辅逆系统
轨道交通电客车辅逆系统主要是指用于调节电动车驱动电机功率输出方向的逆变器系统，其主要作用是将电池直流电转换成交流电，并通过变频控制电机输出功率的大小和方向。
若电动车以一定速度行驶，但驾驶员必须从油门踏板上拿走脚，此时辅逆器将接受来
自电动车的电能而不发热，同时将失控的电能逆向输送给电池，以保证电动车系统的安
全。
辅逆系统可以提高电动车的行驶效率，节省能源，减少对环境的污染。
但逆变器系统
在实际运行中常存在一些限制，例如逆变器的输出功率及工作温度等，这就需要对辅逆系
统进行进一步优化设计以使其更加可靠和稳定。
2.辅助供电系统
城市轨道交通电客车辅助供电系统主要是负责为车内的电子设备和乘客提供所需的电能，例如车内照明，制动灯和空调等。
辅助供电系统采用直流供电方式，由主电池提供电能，通过DC-DC转换器将其转换成所需的低电压直流电。
辅助供电系统是车辆供电系统中
的一个重要组成部分，其安全性和稳定性直接影响到电动车的正常运行。
为了提高辅助供电系统的稳定性和可靠性，必须采用优化设计的转换器和过滤器等电
子元件，以减少系统中出现的电磁干扰和噪音。
同时，对辅助供电系统的维护和保养也至
关重要，例如定期检查并更换设备中的电子元件，保持设备内部通风良好，以防止发生过
热和短路等故障。
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。
第3章 城市轨道交通车辆辅助供电系统
3.3 辅助供电系统电路分析
第3章 城市轨道交通车辆辅助供电系统
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。
第3章 城市轨道交通车辆辅助供电系统
（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。
第3章 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
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。
城轨车辆辅助供电系统交叉并网供电模式的探讨
城轨车辆辅助供电系统交叉并网供电模式的探讨作者：张帝来源：《中国科技纵横》2018年第15期摘要：城轨车辆的运行，需借助电力资系统而实现。
建立车辆辅助供电系统交叉并网供电模式，有助于提高供电的连续性及稳定性。
基于此，本文简要介绍了城轨车辆辅助供电系统的类型，并对系统的负载及供电需求进行了分析。
重点从并网模式的设备配置、控制方式、参数设计、整流器与逆变器的控制四方面，对该模式的实现方案进行了总结，仅供相关人员参考。
關键词：城轨车辆；辅助供电系统；交叉并网供电模式中图分类号：U231.8 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2018）15-0051-02随着城市轨道交通客流量的不断加大，交通领域对车辆可靠性的要求逐渐提升。
电力能源，是城市轨道车辆运行所需的主要能源。
根据供电系统及供电模式的不同，电力能源的供应效果同样不同。
实践发现，将辅助电路AC 380V以及DC 110V，应用到城轨车辆辅助供电交叉并网供电模式中，可有效提高供电的稳定性。
因此，有必要对上述模式的实现方式加以研究。
1 城轨车辆辅助供电系统的供电模式城轨车辆辅助供电系统的供电模式，包括交叉供电、扩展供电，以及并网供电三种[1]。
不同模式的特点及实现方式如下：（1）交叉供电：该供电模式下，车辆中，每个辅助变流器，均需单独对某一负载进行供电。
此时，如变流器出现故障，负载的功能将无法实现，车辆运行的稳定性，同样会有所下降。
（2）扩展供电：该供电模式下，车辆每个辅助变流器，均需对相应单元的中压负载进行供电。
采用上述方式供电，如变流器出现故障，隔离故障逆变器，会立即将供电接触器进行扩展。
进而确保故障范围内的负载，能够继续稳定的运行。
（3）并网供电：该供电模式下，城轨车辆中，辅助变流器均需由母线供电。
当变流器出现故障后，将其自供电系统中断开，负载则仍能够稳定的运行。
通过对三种供电模式的对比及分析发现，将交叉并网供电模式，应用到城轨车辆的辅助供电系统中，将能够更大程度的满足车辆的运行需求。
中职教育-《城市轨道交通车辆构造》课件：单元八 辅助电源系统装置(一)(邱志华 主编 人民交通出版社).ppt
门系统 外部指示灯 客室内指示灯
头灯
110V负载
列车广播控制 闪灯报站装置
LCD 显示屏
监控系统 PIDS控制设备
无线通信 SIV控制 空调控制 蓄电池充电 紧急通风
24V负载 仪表灯 防护灯
电笛
刮雨器
ATP、ATO
单元八 辅助电源系统装置
二、辅助供电方案介绍
1．辅助电源系统方案 车辆辅助电源系统大都采用IGBT来构成，其方案大致 有以下几种：
。由变压器基本原理得知，50Hz变压器其体积与质
量较大，而高频变压器其体积与质量则成倍地减小
。
•
对于DC110 V控制电源，由于容量不大，约
25KW。一般将AC380V通过整流器整流输出DC110V电
源，而现今国内外多采用直一直变换与高频变压器
隔离方式，这也是成熟的技术。
单元八 辅助电源系统装置
五、紧急通风逆变器
1)、斩波稳压再逆变，加变压器降压隔离。 2)、三点式逆变器加变压器降压隔离。 3)、电容分压两路逆变，加隔离变压器构成12脉 冲方案。 4)、二点式逆变器加滤波器与变压器降压隔离。 5)、直一直变换与高频变压器隔离加逆变的方案。 这些方案各有其特点，而且都能满足地铁或轻轨 车辆的要求。
单元八 辅助电源系统装置
单元八 辅助电源系统装置
• 2、 集中供电 每单元只配一台静止逆变器的供 电方式称为集中供电方式。
单元八 辅助电源系统装 置
四、变压器隔离
•
为了人身安全，低压系统及控制电源必须实现
与高压网压系统DC1500V的电气电位上的隔离。最
佳且最实用的隔离方式是采用变压器隔离。变压器
隔离有50Hz变压器隔离和高频变压器隔离两种方式
城市轨道交通-供电系统
问题导入
• 城市轨道交通采用电力牵引，由于电动车组本身 无原动力装置，因此在城市轨道交通沿线必须设 置一套完善的、不间断地向电动车组供电的设备， 即城市轨道交通的牵引供电系统。
• 牵引供电系统是城市轨道交通供电系统的最重要 部分。 • 城市轨道交通供电系统是如何起到作用的呢？
城市轨道交通设备
第5章 供电系统
第一节
概述
第二节
第三节牵引供电系统来自电力监控系统一、供电系统概述
• 城市轨道交通供电系统负责提供其正常运营提供 所需电能，包括列车的电力牵引以及为运营服务 的辅助设施消耗的电能。 • 城市轨道交通供电为一级负荷，由两路独立的电 源供电。 • 城市轨道交通供电系统包括高压供电源系统、牵 引供电系统和动力照明供电系统。
二、牵引变电所
• 由于城市轨道交通列车是以一定的速度沿区间运 行的，供给一定区段内牵引电能的变电所称为牵 引变电所。 • 牵引变电所从城市轨道交通主变电所中获得电能， 经过降压和整流，变成车辆所需的直流电。
城市轨道交通设备
二、牵引变电所
• 牵引变电所设置
–牵引变电所的数量、设置地点、以及馈电线数 目要由供电计算确定。 –一般设置在沿线若干车站及车辆段附近。相邻 牵引变电所之间距离在2~4km。
四、动力照明供电系统
• 动力照明供电系统提供车站和区间各类照明、扶 梯、风机、水泵等动力机械设备电源和通信、信 号、自动化等设备电源。
• 动力照明供电系统由降压变电所及动力照明组成。
城市轨道交通设备
四、动力照明供电系统
• 每个车站应设降压变电所，车站动力照明采用 380/220V三相五线制系统配电。
• 车站设备负荷分三类：
– 一类负荷：事故风机、消防泵、主排水站、售检票机、 防灾报警、通信信号、事故照明 – 二类负荷：自动扶梯、普通风机、排污泵、工作照明 – 三类负荷：空调、冷冻机、广告照明、维修电源
城市轨道交通车辆电器 (7)
尾灯灯具的形状、大小及安装位置与头灯接近。其灯罩
为红色，灯泡为25～60 W的白炽灯。
（三）运行灯
1. 运行灯的作用 地铁列车的运行灯是用来显示列车运行状态的指示灯， 其显示方式与头、尾灯相似。红色灯亮表示本车为列车尾端 或本车反向行驶。白色灯亮表示本车为列车前进方向或为主
控制室端。
2. 运行灯灯具和灯泡 运行灯由两组不同颜色的聚光灯组成，分别安装于列车 前后端墙上近车顶的左右两侧。一般两组灯具的颜色分别为 红色和白色，且红色灯安装在外侧，白色灯安装与内侧。
3. 浮充电
浮充电是指在列车使用情况下，保持恒压但不限制
电流充电。
六、蓄电池的保护
1. 隔离保护 2. 过热保护 3. 回路保护
4. 熔断器保护
七、蓄电池的失效
1. 可逆失效 可逆失效是指当电池符合规定的性能要求，通过适当的 活化处理能恢复到可用状态。 2. 不可逆失效
不可逆失效是指当电池通过活化或其他方法仍不能恢复
（1）逆变部分：辅助用电设备大都需要三相50 Hz，380 V/220 V交 流电源，因而首先要将波动的直流网压逆变为恒压恒频的三相交流电。 （2）变压器隔离部分：为了安全必须将电网上的高压与低压用电 设备，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比以满足 电压值的需要。 （3）直流电源部分：车辆上各控制电器都由直流电源DC/DC变流器 供电。
第六章 车辆辅助电源系统
辅助供电系统可分为三部分：
（1）辅助供电系统电源 （2）供电负载 （3）控制系统
一、概 述
辅助供电系统安装于拖车上，为列车空调设备（空 调压缩机、冷凝器风扇、蒸发器风扇）、设备通风机、 空气压缩机、蓄电池充电器、客室照明系统及控制系统
辅助供电系统概述
第三章辅助供电系统辅助供电系统是城市轨道交通车辆电气系统的重要组成部分，主要任务是产生车辆中、低压电源、客室照明、空调、通风机、空气压缩机以及其他低压用电设备所需的各种不同电压。
辅助逆变器是辅助供电系统的主要部件。
国内城市轨道交通车辆上，辅助逆变器均采用静止式逆变器，它具有输出电压的品质好、功率因数高、工作性能安全可靠等优点。
本章主要介绍城市轨道交通车辆辅助供电系统的组成结构、中压供电分配电路、低压供电分配电路、列车扩展供电电路等。
第一节辅助供电系统概述1.辅助供电系统的功能辅助供电系统（辅助电源系统/辅助电源），是为除牵引系统之外的所有车载用电设备供电的一套系统。
2.辅助供电系统的组成辅助供电系统主要由三部分组成：辅助逆变器、蓄电池充电器、蓄电池。
辅助逆变器一般采用静止逆变器，简称SIV。
辅助逆变器将网压转换成AC380V、50Hz的三相交流电能输出，为车辆上空压机、空调装置等交流负载供电。
蓄电池充电器主要输出DC110V电能给车辆控制、蓄电池充电等直流负载供电。
蓄电池作为直流备用电源，在列车启动和紧急情况下（失去高压电源时）为列车提供DC110V电能。
列车正常运行时，蓄电池处在浮充电状态。
3.辅助供电系统的负载辅助供电系统的负载包括列车上的几乎所有用电设备，可以将这些负载根据使用电能不同分为以下几类。
①AC380V、50Hz三相负载：空气压缩机单元、空调装置、通风冷却装置等。
②AC220V、50Hz单相负载：客室正常照明、司机室方便插座、客室维修用方便插座等。
③DC110V负载：列车控制系统、列车控制电路、列车信号系统、乘客信息系统、客室紧急照明、紧急通风、电动车门驱动电机等。
除了以上三种负载之外，还有极少量的DC24负载，如司机室阅读灯、列车前照灯等。
4.车间电源辅助供电系统在有接触网供电区域，由接触网供电；在没有接触网供电的区域，来自于车间电源。
一般在检修车间内设有车间电源，通过列车车底高压箱内有车间电源插座，向列车提供高压电能。
《城市轨道交通车辆构造》教学课件 项目8 城轨车辆牵引及辅助供电系统
图8-11 高速断路器箱
1.2 电力牵引系统的组成
4〕高速断路器
1—主电路；2—左连接；3—灭弧罩；4—右连接；5—闭 合装置；6—辅助触点；7—动触点；8—脱扣装置。
图8-12 高速断路器结构图
任务实施
〔1〕将全班学生进行分组，每5人为一组，每组选出1名小组负责人，小组合作搜集、 整理城轨车辆电力牵引系统等相关材料，并制作成PPT。
图8-14 蓄电池箱
2.1 辅助供电系统的组成
3〕直流电源
列车上各控制电器都由DC 110 V控 制电源供电。同时，DC 110 V控制电源 也兼作蓄电池的充电器，在正常工作时对 蓄电池充电。
2.1 辅助供电系统的组成
4〕隔离变压器
为了保证电气设备及操作人员的 平安，必须将高压与低压用电设备， 尤其是需要人工操作的设备，进行电 气隔离，通常采用隔离变压器隔离。
〔2〕小组负责人进行任务分配，包括哪些成员查找资料，哪些成员制作PPT，哪些成 员上台演讲展示等。
〔3〕老师组织各组在班内进行PPT演讲活动，并按表8-1给各组打分。
任务实施
表8-1 PPT演讲活动评价表
02
城轨车辆辅助供电系统
任务引入
大连地铁 2号线 0202号车在试运行期间运行至虹锦路〔上行方向〕出站150 m左右时， 突然发生1 500 V动力电及110 V 控制电同时断开的故障，车辆停车，客室内环境黑暗。司 机重新开启蓄电池、升起受电弓，故障恢复。
图8-16 集中供电方式〔a〕
2.2 辅助供电系统的供电方式 2〕集中供电
图8-16 集中供电方式〔b〕
2.2 辅助供电系统的供电方式 2〕集中供电
分散供电和集中供电各有优缺点，如表8-2所示。 表8-2 两种供电方式的比较
城市轨道交通车辆辅助供电系统的供电模式
城市轨道交通车辆辅 助供电系统的供电模
式
辅助供电系统的供电模式
三相交流系统主要有交叉供电、并联供电、拓展供电 3种供电模式。在交叉供电模式下，每台辅助逆变器 均有单独的供电网络，在两套交流母线之间设置交叉 接触器，在辅助逆变器故障的情况下，通过交叉接触 器对整趟列车的关键用电设备进行供电。在并联供电 模式下，所有辅助逆变器的输出都将并联到380 V交 流三相母线上，母线贯通全列。在拓展供电模式下， 每台辅助逆变器仅对本单元车辆的交流设备进行供电， 在单元之间设有KMK接触器，当本单元辅助逆变器 故障时，可由相邻单元进行拓展供电。
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2 降级供电模式
1. 降级供电模式的启动条件 当部分辅助逆变器设备故障停机时，列车 控制模块（vehicle control module element，VCMe）根据辅助逆变器退出服 务数量，切除相应数量的空调压缩机负载， 保留空调送风机以及空压机等负载，确保 满足列车关键辅助用电设备的工作需求。 2. 蓄电池充电机故障 （1） 如果一台蓄电池充电机故障，将由 另外一台蓄电池充电机给全部6车供电而无 时间限制。充电机故障所在车的蓄电池不 会放电，连接DC 110 V列车线的二极管起 阻隔作用。 （2） 列车可不受限制地继续运行。
城市轨道交通供电系统—供电系统概述
2.供电系统的构成
外部高压供电系统是城市电网对城市轨道交通系统内部的主变电 所供电的系统，有三种供电方式：
（1）集中式 （2）分散式 （3）混合式
2.供电系统的构成
2.1外部高压供电系统
2.1.1分散式供电 在城市轨道交通线路沿线直接从城市电网引入多路电源，电源电压等
级一般为10 kV，供给各牵引变电所。 分散式供电应保证每座牵引变电所和降压变电所皆能获得双路电源。
)，输送至牵引变电所和降压变电所。
主变电所具有
的AC 110 kV电源。
2.供电系统的构成
2.1外部高压供电系统
2.1.1 混合式供电 前两种供电方式的结合，以集中式供电为主，个别地段引入城市电
网电源作为集中式供电的补充。
2.供电系统的构成
2.2 牵引供电系统
牵引供电系统供给电动列车运行的电能。 电能
2.供电系统的构成
2.3 动力照明供电系统
（2）配电所（室）：仅起到电能分配作用，将来自降压变电所的380 V或220 V交流电 分别供给动力设备或照明设备；各配电所（室）对本车站及两侧区间动力和照明等设备 配电。
2.供电系统的构成
2.3 动力照明供电系统
（3）配电线路：配电所（室）与用电设备之间的连接线路。
（1）列车运行；
（2）运营辅助服务（为运营服务的辅助设施包括照明、通风、空 调、排水、通信、信号、防灾报警、自动扶梯等）。
两方面的供电。
1.供电系统的供电过程
1.供电系统的供电过程
城市电网电源 主变电所
牵引变电所
降压变电所
牵引供电系统
动力照明供电系统
地铁列车牵引供电 地铁机电设备、照明设备供电
.降压及动力配电
项目四-城轨车辆辅助供电系统
——50Hz变压器实现一次侧与二次侧电路的隔离，即 高电压与低电压的隔离。但其体积与重量较大。
——高频变压器采用高频磁心（铁芯），体积与重量 可成倍地减小，目前大都采用进口的铁氧体磁心 或铁基微晶合金的磁心（铁芯）。
（一）城市轨道车辆中常见的辅助逆变器电路形式
辅助逆变器电路形式一
图4-2 1-线路滤波器 2-升／降压斩波器 3-滤波器 4-逆变器 5-交流滤波器 6-隔离变压器 7-二极管整流桥 8-带中点的AC380V电源 9-输出滤波器
图4-7 辅助逆变器的电路形式六
双重逆变器：两台逆变器和组式变压器DY和Dz共同构成。双重逆变器由相位互差30°的两套pwm脉冲模式错相控制。 组式变压器，一次侧均为匝数相同的三角形绕组，二次侧不相同。Dz型变压器二次侧有6个绕组，DY型变压器二次侧绕组 只有3个绕组，两变压器二次侧绕组匝数呈倍数关系，串联连接。 特点：具有逆变器主管阻断耐压降低一半，开关频率、开关损耗低及输出电压谐波小等优点。 应用：广州地铁一号线辅供电系统采用
由ac380v供电经降压整流滤波后输出dc110v和dc24v辅助逆变器电路形式三图44一城市轨道车辆中常见的辅助逆变器电路形式辅助逆变器电路形式四一城市轨道车辆中常见的辅助逆变器电路形式辅助逆变器电路形式五图46一城市轨道车辆中常见的辅助逆变器电路形式图47辅助逆变器的电路形式六双重逆变器
机械工业出版社同名教材 配套电子课件
3.辅助系统设备的供电方式
任务流程2
3.1分散供电：每单元配备多个静止逆变器供电方式
地铁车辆（2M1T，6节编组）
每节车辅助逆变器容量75～80kVA，DC110V电源功率约25kW
3.1分散供电：每单元配备多个静止逆变器供电方式 任务流程2
城市轨道交通电客车辅逆系统及辅助供电技术
城市轨道交通电客车辅逆系统及辅助供电技术1. 引言1.1 城市轨道交通电客车辅逆系统及辅助供电技术城市轨道交通电客车辅逆系统及辅助供电技术在城市轨道交通领域扮演着重要的角色，为城市的交通运输系统提供了新的解决方案和技术支持。
随着城市人口的增加和交通需求的不断增长，传统的交通工具已经无法满足现代城市的需求，因此电客车辅逆系统及辅助供电技术的引入成为了必然的选择。
电客车辅逆系统设计原理是将电能转换为交流电并提供给电客车使用，通过逆变器将电能转换为直流电并存储在电池中，以便在需要时供给电客车使用。
辅助供电技术则是通过特殊的供电设备，为城市轨道交通系统提供稳定可靠的电力支持，确保交通系统正常运行。
这些技术的应用使得城市轨道交通更加高效、环保和节能。
未来，随着科技的不断发展，电客车辅逆系统及辅助供电技术也将不断创新和完善，为城市交通运输提供更好的解决方案。
城市轨道交通电客车辅逆系统的重要性不言而喻，对于环境保护和交通运输改善也具有重要的促进作用。
技术创新和市场前景也将为这一领域带来更广阔的发展空间。
2. 正文2.1 电客车辅逆系统设计原理电客车辅逆系统的设计原理是在城市轨道交通系统中，通过逆变器将直流电源转换为交流电源，以供给电动客车的牵引电动机使用。
其主要原理包括以下几个方面：电客车辅逆系统通过电动客车的受电弓接触轨道供电系统，将直流电源输入到逆变器中。
逆变器将直流电源转换为高频交流电源，并通过控制电路调节电压和频率，以适应电动客车牵引电动机的工作需求。
逆变器还具有能量回馈的功能，当电动客车制动时，牵引电动机转为发电机将能量反馈到逆变器中，再经过逆变器转换为直流电源，供给其他电动客车或接入系统使用，实现能量的回收和节约。
电客车辅逆系统还包括了监控和保护功能，通过监测电动客车系统的工作状态和电压、电流等参数，及时发现故障并采取保护措施，确保系统运行稳定可靠。
电客车辅逆系统的设计原理是在城市轨道交通系统中提供高效、可靠的电力供应，为电动客车的运行提供稳定的动力支持，实现能量的回收与节约，为城市轨道交通系统的可持续发展做出贡献。
北京地铁首都机场线辅助供电系统问题分析与改造
术创新北京地铁首都机场线辅助供电系统问题分析与改造胡强（北京京城地铁有限公司北京101304）摘要：北京地铁首都机场线列车使用的是庞巴迪公司生产设计的进口辅助供电系统，和现在国际、国内的其他轨道交通运输行业中辅助供电系统内部原理和使用情况基本相同，主要向列车的牵引系统、网络监控系统、制动控制系统、客室照明系统、车辆空调系统、空气压缩机、通信信号控制等车辆使用设备提供工作电源。
辅助供电系统的工作状态正常与否将直接影响整辆列车的运营。
基于辅助供电系统对车辆安全运营有着至关重要的作用，本文将通过对辅助供电系统进行创新改造、故障案例分析，从而提高列车辅助供电系统的可靠性，并降低辅助供电系统在车辆行驶运行过程中发生故障的频率。
关键词：城市轨道交通运输辅助供电系统典型故障案例解析创新与改造中图分类号：U270.381文献标识码：A文章编号：1674-098X(2022)04(c)-0034-03随着城市公共交通工具不断革新，城市轨道交通、有轨电车新技术不断涌现。
从1890年12月18日世界上第一条真正的电气化地铁诞生以来，城市轨道交通成为现代城市必不可少的重要交通工具，是维持城市居民工作、学习和生活正常秩序的重要保障。
北京地铁首都机场线目前使用的是由庞巴迪公司设计制造的早期地铁车辆，采用的是十多年前老式供电方式及陈旧的箱体设计方案，从而无法应对现阶段的使用要求，在车辆运行过程中有着较高的故障率。
本文将重点介绍目前北京机场线列车辅助供电系统技术特点及现状，针对目前车辆辅助供电系统常见的故障案例进行分析，并对车辆辅助供电系统的内部接触器换型并进行控制方式的改造。
1国内外城市轨道交通辅助供电系统现状城市轨道交通车辆中的辅助供电系统是最为重要的一个环节，关系到整个列车的运营。
辅助供电的逆变电压技术大部分采用旋转式电动发电机组供电，主接触轨则是为轨道电动车辆提供直流的高压电，再通过电动机带着发电机进行工作，输出三相交流电为车辆的所有电气元件供电；辅助供电系统再通过使用三相变压器和整流等相关设备对直流电进行变换，并将输出三相交流电转变为低压控制使用的直流110V和直流24V。
浅析城轨列车辅助供电系统
阻 风机 。 １ ． １ ． ５ Ｈ Ｖ Ａ Ｃ 系统交流２ ２ ０ Ｖ 负 载 ： 负载 包 括 ：方 便 插
列列车 的负载。这样 ，即使有一 、两台辅助逆变器 出现故 障。容量 为３ ６ ５ ｋ Ｖ Ａ 和２ ９ ２ ｋ Ｖ Ａ 的辅助逆变器仍然能够满足列 车 的正常运行。当 出现三 台辅助逆 变器 发生故障 时，则只 需切 除一半的空调压缩机就 能保证 列车所有通风机组 的正 常工 作，列车仍然能保证安全 、无 限速 的运行 。假如 出现 四台或者是五台辅助逆变器发 生故障，则必须切 除所有 空 调设备， 以保证列车正常运行 到最 近站点 ，组织旅客 换乘
改进后试车线Ｄ Ｔ Ｒ Ｏ 折返轨示意图 ，如图１ 所示 。
代 ∞３ １ ℃耋Ｄ ’ ＴＣ２ ０１ Ｔ Ｃ１ ０ ４ ｌ ｏ ３ ｌ 。 。 ｌ ０ ｌ
５ 结语
本文通过对试车线轨旁Ａ Ｔ Ｐ 进路及报文分析 ，通过修改 轨旁Ａ Ｔ Ｐ 进 路指令 ，实现列车Ｄ Ｔ Ｒ Ｏ 折返进路更完善、安全可
急剧升 高状 态 ，那பைடு நூலகம்就 需要通过系统 的制动 电阻风机来 进 行强迫通风 ， 以达到散热 降温 的 目的，从而保护系统制 动 电阻 。不过对 于 自然冷却 的动 电阻 ，则 不需要启动制动 电
４ Ｄ Ｔ Ｒ Ｏ 折返进路改进的建议
返 功 能 ，前 方 防护 区 段 为 Ｔ Ｃ １ ０ １ 、Ｔ Ｃ ２ ０ ３ 区 段 ， 保 护 距 离 为 １ ５ ０ ｍ ，更 加 安 全 可 靠 。
参考文献 ［ １ ］ 刘华 ，周 天星．城市轨道 交通折返 站辅 助配线设计研
究［ Ｊ ］ ．城 市轨 道 交通 研 究 ，２ ０ １ ０ ， （ １ １ ）．
［ ２ 】 曹娜．地铁折返站折返 能力分析 ［ Ｊ ］ ． 中国新 技术新产
城市轨道交通-供电系统
不间断电源（UPS）
作用
不间断电源是城市轨道交通供电系统中的重要设备，主要负责在市电中断或异常情况下， 为轨道交通车辆提供不间断的电力供应。
组成
不间断电源通常由整流器、逆变器和蓄电池等组成。
工作原理
不间断电源在市电正常时将市电整流成直流电，然后逆变成交流电供给轨道交通车辆；在 市电中断或异常情况下，蓄电池将为车辆提供电力供应，确保车辆正常运行。
供电设备的维护保养
定期维护
制定维护计划，定期对供电设备进行清洁、检查和保养。
预防性维护
根据设备磨损规律和运行状态，进行预防性维护，延长设备使用 寿命。
维修记录与档案管理
建立设备维修档案，记录维修过程和结果，为后续维护提供参考。
供电系统的故障处理与应急预案
故障诊断与定位
快速诊断供电系统故障，准确定位故障点，为抢修提供支持。
配电网
将电能从变电所分配给各个车 站、车辆段等用电负荷。
供电方式及其特点
01
集中供电
由城市电网建设专用变电站，通过输电线路将电能输送到轨道交通沿线
的牵引变电所。该方式具有便于管理和维护、可靠性高的优点，但需要
建设专用变电站和输电线路，投资较大。
02
分散供电
在轨道交通沿线建设多个小型变电站，直接向牵引变电所和车站供电。
使用的低压电。
类型
变压器通常分为油浸式变压器和 干式变压器两种类型。
工作原理
变压器通过电磁感应原理，将输 入的高压电转换成低压电输出， 以满足城市轨道交通车辆的用电
需求。
高压开关柜
作用
高压开关柜是城市轨道交通供电系统中的重要设 备，主要负责控制和保护高压电的输配。
组成
高压开关柜通常由断路器、隔离开关、电流互感 器等组成。
城市轨道交通车辆—辅助系统
DC1500V
AC380V AC220V DC110V
1、辅助系统概述
接触网
辅助电源系统的电力来源
受流器
蓄电池
列车
外接电源
• 一个1完、整的辅辅助助供系电系统统概主要述由逆变、变压器隔离和直流电源3部分组成。
辅助供电系统
逆变部分
直流→交流
变压器隔离部分 电气隔离
直流电源部分 控制电源
辅助逆变器
辅助系统
1、辅助系统概述
• 辅助电源系统是指除为牵引动力系统之外的所有需要用电力的负载设备提 供电能的系统。
• 可为列车空调、通风机、空压机、蓄电池充电器及照明等辅助设备提供供 电电源。
• 辅助供电系统简称APS，是“Auxiliary power supply”的缩写。
1、辅助系统概述
主要作用：采用辅助逆变器将电网的高压直流变成交流的50Hz、低压交流 AC380V、AC220V和DC110V电源。
电感 M2500主控制器
正弦滤波电容 3AC输出接触器
PWR-模块
（DC/AC)
蓄电池充电机 （DC/DC)
变压器
蓄电池无 电紧急启 动单元
输入接 触器
充电机输出端子
输入保护单元
辅助系统
• DC/AC
产生3AC 380V
UD 1500V直流
逆变
380V交流
辅助系统
• DC/DC
产生DC 110V
蓄电池
蓄电池在下列情况使用：
➢列车上的紧急照明 ➢整个通讯系统 ➢列车两端的头尾灯 ➢紧急通风 ➢车间内的维护UD 1500V直流斩波110V直流
U
d
380V交➢中空流压气负压缩载机供电范围
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27
五、中压负载的保护
为避免由于中压用电单元故障造成配电线路 故障，可通过硬件（如：自动开关, 可手动恢复
的热继电器）和软件（车辆逻辑会防止造成故障
的接触器闭合）实现保护功能。
28
六、辅助变流器（辅助供电系统的主要设备之一）
编组中的1、2、4、7和8车中配有一台辅助 变流器及相应的控制器，与相应的牵引变流器 （CONVTRAZAUX）位于同一机箱中，可直接从 牵引中间级滤波器获得电源。
17
CRH1辅助供电电系统图
辅助变流器
列车三相交流 380V电网
18
辅助电源交流400V系统图
Line power converter
~
Connection, external 3-phase AC voltage 3x400V 50Hz
HVAC, pumps, fans, compressors etc.
Consumers
20
直流110V电源负载
21
充电器的输入和输出
动车组有五个充电器对应五组蓄电池，分 别设置在MC1, MC2, M1, M2 and M3上 。
充电器参数：
充电器输入3相交流400V, 50 Hz
充电器输出电压 直流 100V
输出功率 22 kW。
22
蓄电池和蓄电池箱
• 蓄电件 持续功率 （平均） 最大功率 （5分钟） 峰值功率 （3秒钟）
冬季 （环境温度 15°C以下）
夏季 （环境温度 45°C以下）
290 kVA cos = 0.9 260 Kw
300 kVA cos = 0.8 240 kW
400 kVA cos = 0.93 372 Kw
14
CRH1辅助电源系统图
网侧变流器模块（LCM）
930AC
15
网侧变流器模块（LCM）工作原理图
输入AC930V电压
输出DC1650V
16
CRH1辅助供电系统构成
• 动车组具有五个5辅助变流器
• 输出电压: 3相 230/400 V, 50 Hz
• 正常输出功率（每个辅助变流器) 140 kVA • 动车组总输出功率700 kVA.
10
图
11
冷却系统
辅助电源（APU）的冷却采用散热器+强迫风 冷方式。
12
CRH1动车组辅助供电系统介绍
13
一、概述
受电弓从接触网25kV、50Hz单相交流电受流， 通过网侧线路断路器连接至牵引变压器原边绕 组上。 经牵引变流器的网侧变流器LCM，变流成为 1650V直流电。 辅助变流器模块ACM的输入端接DC1650V连接 电压，输出端为三相交流电压，向列车辅助用 电设备供电。
400 kVA cos = 0.85 340 Kw
530 kVA cos = 0.7 371 Kw
530 kVA cos = 0.7 371 Kw
30
2、辅助变流器的负荷种类
• 主压缩机
• 供暖系统驱动 • 压缩机驱动 • 风扇系统 • 牵引变流器冷却泵
• 油泵
• 充电机
• 卫生间系统
31
3、辅助变流器自动切换装置
第七章 辅助供电系统 (一）
1
1 动车组辅助供电系统
2 机车辅助供电系统
2
概
述
一、辅助电源系统的作用
1、提供三相交流输出（3AC380V)： 向牵引变流器通风机、牵引电机通风机、牵 引变压器通风机、压缩机等车上设备提供三相交 流输出。
3
2、提供单相交流输出 (AC220V) 向空调控制、显示器、水泵装置、辅助制 动等提供电力装置提供单相交流输出。
辅助电源装置
稳定AC220V/50Hz母线
稳定AC100V/50Hz母线
不稳定AC100V/50Hz母线
DC100V母线
DC100V母线
6
蓄电池 蓄电池 蓄电池
7
辅助电源系统的特点
①冗余性
辅助系统采用冗余设计，在动车组上安装2台
牵引变压器，其辅助绕组输出至辅助电源装置的
AC400V电压分别供电给4节车厢。当一台牵引变
• 电池的容量: 200 Ah
• 动车组共有五个蓄电池箱，分别设在Mc1, Mc2, M1,
M2 and M3 车上。蓄电池箱中有82块电池，组成两
个相互独立的部分，每个部分有41块。 同时在Tp1, Tp2 and Tb 车上设有用于连接辅 助系统和电池系统的接线箱。
23
CRH5型动车组辅助供电系统介绍
24
一、CRH5型动车组辅助供电系统概述
25
二、CRH5型的辅助供电系统构成
编组中的1、2、4、7和8车中各配有一台辅
助变流器及相应的控制器，与相应的牵引变流器 位于同一机箱中，可直接从牵引中间级滤波器获
得电源。
26
四、辅助供电系统（中压部分）的性能
额定电压 电压变化 谐波失真 额定频率 频率变化 400V – 三相50Hz + 零线 ±5% ≤10% 50Hz ±2%
压器故障时，为了使另一台正常运转，牵引变压 器能够通过辅助绕组向8节车厢供电，设置了用 于切换的辅助绕组电源感应回路。
8
全列动车组共设3组控制蓄电池，蓄电池组容量 可维持应急用电量两小时。运行过程中，蓄电池组
可在线路上充电。
9
②可靠性 辅助系统设有完善的安全接地措施以及自诊断 功能和故障保护功能。在列车信息控制系统和辅助 电源装置之间设置自诊断功能接口，由列车信息控 制系统实施。
3、提供直流输出(DC24V或DC110V)
给辅助电路、监视装置、制动装置、关门
装置、牵引变流器控制等电力设备提供直流输
出。
4
CRH2动车组辅助供电系统介绍
5
01Tc
02Mc
03Mc
04Tc
05Tc
06Mc
07Mc
08Tc
牵引变压器 AC400V/50Hz母线
牵引变压器
辅助电源装置 稳定3AC400V/50Hz母线
一或两台辅助
变流器故障情况
下，继续工作的
变流器可通过KLx 接触器上适当的 自动切换装置向 中压负载供电。
32
七、充电机（辅助供电系统的主要设备之二）
在每个底架下有一个15kW的充电机(一共8个)。 15kW充电机的目的为: 由400VAC /50Hz的三相供电压 (由辅助变流器 提供的) 变成24VDC的额定连续电压。
~
Filter box 3x400V 50Hz
Auxiliary power converter
~
Battery charger
19
辅助电源直流110V系统图
3x400V 50Hz
~
Battery charger
110V DC 110V DC
Battery
Emergency power supply Consumers