城市轨道交通车辆电气控制项目四 城轨车辆辅助供电系统
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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随着城市轨道交通的不断发展，电客车逐渐取代了传统的燃油客车，成为城市公共交通的重要组成部分。
电客车具有无尾气排放、低噪音、环保节能等优点，受到了广大乘客的欢迎。
电客车在实际运营中面临着较大的电能供给问题。
城市轨道交通电客车辅逆系统及辅助供电技术应运而生，解决了这一难题。
城市轨道交通电客车辅逆系统是将车辆上的蓄电池的直流电能转换为交流电能，供电给车辆上的各种设备和系统使用。
辅逆系统通常由逆变器、控制器和电池组等组成。
逆变器将蓄电池的直流电能转换为交流电能，并通过控制器对转换过程进行监测和控制，以保证系统的安全稳定运行。
电池组作为辅助供电系统的能量存储单元，为系统提供电能。
辅助供电技术是指在城市轨道交通电客车运行过程中，通过不同的供电方式为车辆上的设备和系统提供电能。
常见的辅助供电技术包括接触线供电、无线充电和太阳能充电等。
接触线供电是指通过架设接触网，在车辆运行过程中通过集电装置和接触线之间的接触，将电能传输到车辆上。
无线充电技术则是通过电磁感应原理，将电能无线传输到车辆上。
太阳能充电技术则是利用太阳能电池板将太阳能转化为电能，为车辆提供电能。
城市轨道交通电客车辅逆系统及辅助供电技术的应用，能有效解决电客车供电问题，并提高电客车的使用效率和运行稳定性。
辅逆系统可以将电能从蓄电池转化为适用于车辆上各种设备和系统的电能，确保车辆稳定运行和设备正常工作。
辅助供电技术可以根据实际需求选择最合适的供电方式，提高供电效率和车辆运行的可靠性。
辅逆系统和辅助供电技术的应用还可以降低电客车的能耗和运行成本，减少对环境的影响，提高城市轨道交通的可持续发展能力。
城市轨道交通电客车辅逆系统及辅助供电技术在城市公共交通领域发挥着重要的作用。
通过科学合理的设计和应用，可以有效解决电客车的供电问题，提高电客车的使用效率和运行稳定性。
这对于城市交通的发展和提升乘客出行体验具有积极的意义。
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。
城市轨道交通车辆--辅助供电系统
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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。
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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。
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CRH1辅助供电电系统图
辅助变流器
列车三相交流 380V电网
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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
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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。
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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
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城市轨道交通车辆电气系统课件04城市轨道交通车辆辅助系统的构造与检修
络发生故障时， 由它提供电源的一些重要交流负载会自动切换至另 一个交流网络， 保证这些交流负载能继续工作（如牵引箱的通风冷 却风机等）。
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任务４.１ 认识辅助系统供电网络
• 蓄电池部件提供紧急电源， 每个蓄电池设备以浮充电模式与一个蓄 电池充电器相连， 列车上的所有蓄电池通过二极管与负载反向隔离， 在失去高压的情况下， 给主要的直流负载、客室通风和紧急照明供 电４５ ｍｉｎ。
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任务４.１ 认识辅助系统供电网络
• 4.1.2 辅助逆变器的负载
• 电动列车辅助逆变器系统主要由各节车的逆变器并联组成， 并向空 调通风、照明、蓄电池充电， 为设备冷却风机、低压电源供电， 如 图４－３ 所示。
• 当某台逆变器发生故障时， 为了保证列车仍能可靠地运行， 在负载 分配上采取了以下措施： 将整列车的辅助逆变器按其负载的性质分 成两组供电系统。一组供电系统为整列车的空调提供电源。这组供电 系统由整列车中的几台辅助逆变器并联组成， 分别提供本单元每节 车辆一台通风空调（每节车有两台通风空调系统） 的电源。
• 辅助逆变器的主要部件是大功率半导体开关器件。早期的直流传动地 铁车辆中， 逆变器采用大功率门极可关断晶闸管ＧＴＯ 器件， 如地 铁ＤＣ－０１ 型列车使用4500Ｖ／600 Ａ 的ＧＴＯ器件。随着技术 的进步， 大功率的绝缘栅双极晶体管ＩＧＢＴ 及智能型功率模块Ｉ ＰＭ 问世。新建的地铁或轻轨动车大都使用ＩＧＢＴ 器件。
• ３.蓄电池 • ＤＣ 网络的电源是由带蓄电池充电设备的ＡＣ／ ＤＣ 蓄电池充电器
通过二极管提供的。蓄电池充电器内ＡＣ／ ＤＣ 变换器提供蓄电池 充电和ＤＣ 电源。ＤＣ 蓄电池充电器提供额定的ＤＣ110 Ｖ 电源， 直接供至内部紧急照明， 外部照明（包括２４ VDC／ DC 变换器）， 其他驾驶室设备， 控制电子（牵引／ 制动、静止逆变器、车门等）， 蓄电池充电， 通信系统， 维护和诊断系统， 监测／ 控制电路。
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任务４.１ 认识辅助系统供电网络
• 蓄电池部件提供紧急电源， 每个蓄电池设备以浮充电模式与一个蓄 电池充电器相连， 列车上的所有蓄电池通过二极管与负载反向隔离， 在失去高压的情况下， 给主要的直流负载、客室通风和紧急照明供 电４５ ｍｉｎ。
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任务４.１ 认识辅助系统供电网络
• 4.1.2 辅助逆变器的负载
• 电动列车辅助逆变器系统主要由各节车的逆变器并联组成， 并向空 调通风、照明、蓄电池充电， 为设备冷却风机、低压电源供电， 如 图４－３ 所示。
• 当某台逆变器发生故障时， 为了保证列车仍能可靠地运行， 在负载 分配上采取了以下措施： 将整列车的辅助逆变器按其负载的性质分 成两组供电系统。一组供电系统为整列车的空调提供电源。这组供电 系统由整列车中的几台辅助逆变器并联组成， 分别提供本单元每节 车辆一台通风空调（每节车有两台通风空调系统） 的电源。
• 辅助逆变器的主要部件是大功率半导体开关器件。早期的直流传动地 铁车辆中， 逆变器采用大功率门极可关断晶闸管ＧＴＯ 器件， 如地 铁ＤＣ－０１ 型列车使用4500Ｖ／600 Ａ 的ＧＴＯ器件。随着技术 的进步， 大功率的绝缘栅双极晶体管ＩＧＢＴ 及智能型功率模块Ｉ ＰＭ 问世。新建的地铁或轻轨动车大都使用ＩＧＢＴ 器件。
• ３.蓄电池 • ＤＣ 网络的电源是由带蓄电池充电设备的ＡＣ／ ＤＣ 蓄电池充电器
通过二极管提供的。蓄电池充电器内ＡＣ／ ＤＣ 变换器提供蓄电池 充电和ＤＣ 电源。ＤＣ 蓄电池充电器提供额定的ＤＣ110 Ｖ 电源， 直接供至内部紧急照明， 外部照明（包括２４ VDC／ DC 变换器）， 其他驾驶室设备， 控制电子（牵引／ 制动、静止逆变器、车门等）， 蓄电池充电， 通信系统， 维护和诊断系统， 监测／ 控制电路。
城市轨道交通车辆电气控制系统构成ppt课件
动车转向架侧面都有受流器，直接搭在三轨上边，中 间扁六边形，就是与三轨接触的铜滑块。
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任务二 城市轨道交通车辆电气控制系统主要部件功能
一、主电路电器
（一）受电弓
2. 受电弓的结构组成
• 安装位置： 车体几何中心点最近的车顶上部。
• 工作方式：
当受电弓升起时，弓与网接触滑行，
从接触网受取电流，通过车顶母线传送 到车辆内部。
网压DCl500V，4M2T编组。
最小/大工作高度/mm 最大升起高度/mm
碳滑板长度/mm
弓头宽度/mm
升/降弓时间/s
绝缘性能
机械寿命 受电弓总重（绝缘子除外）/kg
DCl500 DCl000～1800
DCl050
DCl600
DC460 120±10 100~140 不大于10 不大于15
≤90 额定550，最小/300，最大800
① 熟悉城市轨道交通车辆电气控制原理； ② 掌握城市轨道交通车辆电气控制系统的组成； ③ 会进行城市轨道车辆受力分析和列车运行工况分析； ④ 会分析牵引力和制动力的形成； ⑤ 了解空转和滑行的形成，会进行车辆空转和滑行的保护处理； ⑥ 掌握牵引动力装置的结构和工作原理； ⑦ 掌握城市轨道交通车辆主要电器的结构原理。
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任务二 城市轨道交通车辆电气控制系统主要部件功能
• 定义：牵引电器 • 特点：工作环境和条件恶劣
电器外形箱状
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任务二 城市轨道交通车辆电气控制系统主要部件功能 一、主电路电器
受电弓
高速断路器
主接触器
线路滤波器
制动电阻器
平波电抗器
浪涌吸收器
接地装置 29
任务二 城市轨道交通车辆电气控制系统主要部件功能
城市轨道交通车辆辅助供电系统概述
2 辅助供电系统的基本特性
车辆设置了3条中压母线接触器电路，辅助供电系 统的中压母线由并联的辅助逆变器供电，中压母 线贯穿于整趟列车，对整趟列车的中压负载同时 供电；母线接触器用于对辅助电源与中压母线进 行隔离。正常情况下，母线接触器处于闭合状态， 并且所有的辅助电源处于并联供电模式；当发生 母线短路故障时，母线接触器可以将短路母线隔 离，确保至少有1台空压机可以正常工作。 根据对交流负载的计算，辅助供电系统须向8节编 组列车提供的最大总功率约为370 kW。考虑到任 意一台辅助电源故障时不切除车辆负载，在A、C 车上各安装一台SIV，每台SIV的输出功率总容量 为160 kW；在A车上安装一台蓄电池充电机 （DC/DC），输出功率总容量为30 kW。8节编 组列车配置4台SIV、两台蓄电池充电机，SIV通过 并联供电向8辆编组列车的负载供电。
城市轨道交通车辆辅 助供电系统概述
1 辅助供电系统的供电和备组成
辅助供电系统的运行独立于牵引系统，为保证辅助供电系统的 高可用性及通过断电区时避免电压中断，设置列车DC 1 500 V辅助专用高压母线。通过辅助专用高压母线将列车4台辅助 电源输入端并行连接起来，并设置母线熔断器F1进行保护。车 辆辅助供电系统的作用是保证动车组主电路设备正常工作，为 能自动控制动车组提供条件，并使动车组具备良好的乘坐条件。 1. 辅助供电系统的供电 辅助供电系统是向列车提供交流380 V和低压110 V的供电系 统，系统主要包括辅助逆变器（将直流1 500 V逆变成三相交 流380 V、50 Hz）、蓄电池充电机（将直流1 500 V转换成直 流110 V电源）、蓄电池（备用电源，提供DC 110 V电源） 等。 辅助供电系统的主要供电线路如下： （1） 通过受电弓从接触网直接取得1 500 V的电压。 （2） 通过充电机熔断器向充电机提供1 500 V的电压。 （3） 通过辅助熔断器向辅助逆变器提供1 500 V的电压。 （4） 通过辅助母线式熔断器和辅助母线接触器向另一单元列 车的辅助供电系统提供1 500 V的电压。
城轨车辆检修项目四
。
AC380V主要用于空压机、空调、牵引设备的通风， AC220V用于客 室LCD，方便插座和加热设备。
高压DC1500V配电线路如图4-2所示。
Traction inverter 牵引逆变器 BTC.蓄电池充电 图4-2 DC1500V主回路线路图
Aux inverter.辅助逆变器
AC380V由每台辅助逆变器输出一组三相三线，全车4台辅助逆变器 三相输出并联，构成一路AC380V列车母线，通过并网供电的方式提供 输出电源。 AC380/220V 配电线路如图4-3所示。
3.车间电源
在充电机不工作，需要长时间接通DC110V电源供给车辆使用时，可 通过外接库内DC110V可移动电源获得。
(1)库内DC110V可移动电源电气特性： 额定输出电压：DC110V±2%； 输出电压范围：DC77～132V； 额定容量：约17kW
2. 通过充电机熔断器BCM向充电机提供DC1500V电压。
3. 通过辅助熔断器、线路电抗器向辅助逆变器ACM提供 DC1500V电压。 4. 通过环路馈电熔断器和环路馈电接触器向另一单元车的辅 助供电系统提供DC1500V电压。Leabharlann （二）辅助供电系统设备组成
以常见的6编列车为例，辅助供电系统以3节车单元为完整的供电系统 ，6节车单元是由2组3节车单元组成的，主要由以下设备组成： 1. 辅助逆变器（2个），包括充电电路，ACM模块，风扇控制单元， 三相变压器，三相电抗器，三相电容器。 2. 蓄电池充电机（2个）。 3. 蓄电池（2个）。 4. ACM线路电抗器（2个）。 5. 其它控制电器，包括充电机熔断器（BCM），辅助供电系统熔断 器，环路馈电线路熔断器，三相断路器，单相断路器，接触器等。
通信
车载无线电台 门控
AC380V主要用于空压机、空调、牵引设备的通风， AC220V用于客 室LCD，方便插座和加热设备。
高压DC1500V配电线路如图4-2所示。
Traction inverter 牵引逆变器 BTC.蓄电池充电 图4-2 DC1500V主回路线路图
Aux inverter.辅助逆变器
AC380V由每台辅助逆变器输出一组三相三线，全车4台辅助逆变器 三相输出并联，构成一路AC380V列车母线，通过并网供电的方式提供 输出电源。 AC380/220V 配电线路如图4-3所示。
3.车间电源
在充电机不工作，需要长时间接通DC110V电源供给车辆使用时，可 通过外接库内DC110V可移动电源获得。
(1)库内DC110V可移动电源电气特性： 额定输出电压：DC110V±2%； 输出电压范围：DC77～132V； 额定容量：约17kW
2. 通过充电机熔断器BCM向充电机提供DC1500V电压。
3. 通过辅助熔断器、线路电抗器向辅助逆变器ACM提供 DC1500V电压。 4. 通过环路馈电熔断器和环路馈电接触器向另一单元车的辅 助供电系统提供DC1500V电压。Leabharlann （二）辅助供电系统设备组成
以常见的6编列车为例，辅助供电系统以3节车单元为完整的供电系统 ，6节车单元是由2组3节车单元组成的，主要由以下设备组成： 1. 辅助逆变器（2个），包括充电电路，ACM模块，风扇控制单元， 三相变压器，三相电抗器，三相电容器。 2. 蓄电池充电机（2个）。 3. 蓄电池（2个）。 4. ACM线路电抗器（2个）。 5. 其它控制电器，包括充电机熔断器（BCM），辅助供电系统熔断 器，环路馈电线路熔断器，三相断路器，单相断路器，接触器等。
通信
车载无线电台 门控
辅助供电系统故障处理资料
项目四辅助供电系统维护及故障处理【项目描述】辅助供电系统逆变装置常见故障主要分为内部程序故障、电路基板及器件故障、外部接线及部件故障、保护动作等；启动装置和扩展装置多为接线松脱、继电器的故障。
蓄电池组故障主要表现在单体蓄电池电压低、蓄电池接反、电解液渗漏、蓄电池烧损、蓄电池传感器故障等现象。
学习本项目的目的是为了正确分析判断辅助供电系统的故障，做好日常维护，尽量减少故障的发生。
【学习目标】1．掌握城轨车辆辅助逆变器的启动流程；2．能进行逆变器故障时的应急处理；3．能说出中压负载启动原则；4．掌握蓄电池的日常维护和保养；5．能够正确判断处理蓄电池故障；6．养成良好的职业行为习惯，认真做好每一件事。
任务一掌握辅助逆变器故障处理【任务案例】列车运行中，一台辅助逆变器故障，如何进行处理？【任务分析】辅助逆变器故障将影响到整个列车的辅助供电，主要是空压机、列车空调通风及客室照明，严重的会影响列车运行安全。
我们的任务就是根据车载显示屏的显示，准确判断处理辅助逆变器故障。
【任务实施】１．学习环境城市轨道交通车辆专用一体化教室（配备多媒体），准备好多媒体教学课件及资料。
２．学习步骤分组讨论，6-8名学生组合成一个学习小组进行学习讨论，根据搜集的资料和知识导航及阅读材料，及时完成任务，并填写学习工作单４-1。
【知识导航】一、辅助逆变器启动流程在辅助逆变器的输入电压处于允许范围内，VCU 发出启动命令，辅助逆变器的预充电保护单元闭合开始对支撑电容充电。
若预充电单元没有错误，线路接触器闭合，辅助逆变器运行在断开输出保护的情况下，进行自检，测试是否有AC380V 输出滤波电路，内部短路、内部接地等故障。
如果自检没有错误，为了与列车三相交流母线同步，辅助逆变器又一次关断。
如果列车三相交流母线上没有电压，输出接触器第一次接通，辅助逆变器接通，系统正常启动；如果在系统自检后列车三相交流母线已经存在电压，在断开输出接触器的情况下，辅助逆变器后端的输出滤波器进行测试，辅助逆变器开始执行与列车三相交流母线的相位、电压的同步，达到同步后输出接触器接通，此时辅助逆变器已经接管了整个列车母线的输出。
城轨车辆辅助电源系统供电方式与电路拓扑结构分析
设备部件多将导致系统装配布线复杂设备12并网供电方式占用车下空间大每辆车均需设置1台辅助电源柜因并网供电即每列车设多台辅助逆变器它有分散动车的车下设备较多这将造成动车的车下设备布置式和集中式并网2种方案
机
车
电
传
动
本 负载 是指 切 除一 半空 调压 缩机 后 的 负载 。 ２） 交 叉式集 中供 电 每列 车设 ２ 台辅助逆 变器 ， 每 台辅 助逆变器 通过贯 通整列 车的 Ａ Ｃ ３ ８ ０ Ｖ列车线给每辆 车的一半交 流负载 供电， 因此 ， 每列车必须有 ２ 路 ＡＣ ３ ８ ０ Ｖ列车线 。当有 台辅 助逆 变器 故 障 ， 每辆 车 的一 半 负载 自动 停止 工
以通 过提高开关 频率和优 化 Ｐ ＷＭ调 制的方法解 决。 天 津 滨海 线 即采用 此 电路结 构 。随着 变压器 技术 的不 断
发 展创 新 ， 输 出变 压器 集 成 了 电抗器 ，即利 用 变压 器
的漏感 ， 取 消交 流 滤波 电抗器 ， 将 滤波 电路 置 于 变压 器 后 的设计 方 案 。
二 电平逆变器 电路如 图 １ 所示 ， 这是多数城 轨车辆
使 用 的 电路 。 它 的优 点是 ：① 电路 简单 ；②使 用 的 电 力 电子器件少 、 故 障概 率低 ；③维护方 便 。 但该 电路存
在 逆变 器 输 出谐 波 含量 高 ， 对滤 波要 求 高等 不 足 ， 可
① 系统 的设备 少 、 使用 的部件 少 。
一
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
２） 并 网供 电主要 特点 并 网供 电 的优 点 主要 有 ：
① 供 电能力 互补 性 强 、 冗 余度 高 。当一 台逆 变器
故障 ， 只需 切 除故 障逆 变 器 的输 出 ， 列 车 上少 量 负 载 被 切除甚 至不 切除 ， 供 电能力 损失 少 。 例如 ６ 辆 编组 的 列车， 每 台逆 变器容量 只需 ７ ０ — ８ ０ ｋ ＶＡ， 若采用并 网方 式， 当１ 台Ｓ Ｉ Ｖ故障 ， 尚有 ５ 台并 联工作 ， 可 以不切除任 何 负载 。
机
车
电
传
动
本 负载 是指 切 除一 半空 调压 缩机 后 的 负载 。 ２） 交 叉式集 中供 电 每列 车设 ２ 台辅助逆 变器 ， 每 台辅 助逆变器 通过贯 通整列 车的 Ａ Ｃ ３ ８ ０ Ｖ列车线给每辆 车的一半交 流负载 供电， 因此 ， 每列车必须有 ２ 路 ＡＣ ３ ８ ０ Ｖ列车线 。当有 台辅 助逆 变器 故 障 ， 每辆 车 的一 半 负载 自动 停止 工
以通 过提高开关 频率和优 化 Ｐ ＷＭ调 制的方法解 决。 天 津 滨海 线 即采用 此 电路结 构 。随着 变压器 技术 的不 断
发 展创 新 ， 输 出变 压器 集 成 了 电抗器 ，即利 用 变压 器
的漏感 ， 取 消交 流 滤波 电抗器 ， 将 滤波 电路 置 于 变压 器 后 的设计 方 案 。
二 电平逆变器 电路如 图 １ 所示 ， 这是多数城 轨车辆
使 用 的 电路 。 它 的优 点是 ：① 电路 简单 ；②使 用 的 电 力 电子器件少 、 故 障概 率低 ；③维护方 便 。 但该 电路存
在 逆变 器 输 出谐 波 含量 高 ， 对滤 波要 求 高等 不 足 ， 可
① 系统 的设备 少 、 使用 的部件 少 。
一
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
２） 并 网供 电主要 特点 并 网供 电 的优 点 主要 有 ：
① 供 电能力 互补 性 强 、 冗 余度 高 。当一 台逆 变器
故障 ， 只需 切 除故 障逆 变 器 的输 出 ， 列 车 上少 量 负 载 被 切除甚 至不 切除 ， 供 电能力 损失 少 。 例如 ６ 辆 编组 的 列车， 每 台逆 变器容量 只需 ７ ０ — ８ ０ ｋ ＶＡ， 若采用并 网方 式， 当１ 台Ｓ Ｉ Ｖ故障 ， 尚有 ５ 台并 联工作 ， 可 以不切除任 何 负载 。
城市轨道交通车辆辅助供电系统的供电模式
急供电的设备 当司机控制器未锁上、高压母线失电时，辅助电源 进入紧急供电模式。在没有高压输入整趟列车的条 件下，蓄电池必须给下列负载供电45 min： （1） 全部的紧急照明。 （2） 全部的头灯和尾灯。 （3） 全部的通信（广播，车载无线电台）。 （4） 总线网络的关键功能部分。 （5） 50%的通风（蒸发器的风扇，通过紧急逆变 器将蓄电池直流电逆变为交流电）。 （6） 45 min后开、关门一次。 2. 紧急供电模式下列车的运行特点 在紧急供电模式下，列车不能继续运行。如果司机 控制器锁上，那么辅助电源紧急供电模式关闭，蓄 电池备用模式启动，这意味着列车控制和空调（包 括通风）关断。
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。
谢谢观看
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。
谢谢观看
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。
城市轨道交通辅助供电系统
辅助供电系统
图6-3 电流驱动型可关断晶闸管GTO
辅助供电系统
2 辅助逆变技术的发展
随着新一代的电力电子器件绝缘栅双极晶体管（见图6-4）容量 的提升，电力晶体管进入了淘汰行列。国际上主要生产厂家对中等容 量范围的GTO的停产标志着地铁车辆逆变进入了IGBT时代，其具有 驱动全控性、脉冲开关频率高、性能好、损耗低、自我保护能力强等 优点，推动了电力元件集成化、模块化的发展。近年来，城轨交通供 电网电压由低至高（由DC 750 V升至DC 1 500 V），对IGBT的电压 等级也提出了更高的要求。目前，国内新使用的地铁车辆辅助供电设 备均采用IGBT电子元件。
辅助供电系统
3 辅助逆变电路结构
（2）按逆变器的电路构造选型
②双逆变器型。两台逆变器输出至隔离变压器，隔离变压器或者通过 电路叠加，或者通过磁路叠加，然后滤波输出。这种多重逆变电路的优点 是逆变器可以用容量较低的IGBT器件。另外，可以通过控制两台逆变器 输出电压的相位差，使变压器输出电压的谐波减少，提高基波含量，从而 可减少滤波器的体积和质量。
辅助供电统
图6-6 直接逆变原理
辅助供电系统
3 辅助逆变电路结构
（1）按逆变器电路原理选型。
这种电路的特点是电路结构简单，元器件使用数量少，控制方便，但 逆变器电源输出电压容易受电网输入电压波动的影响，功率电子器件（如 IGBT）环流时承受的DU/DT较大，特别是在高电压的情况下（DC1500V 供电系统再生制动时，网压可达2 000 V）。Bombardier 公司多采用此项 技术，应用于长春生产的车辆中。
辅助供电系统
2 辅助逆变技术的发展
随着电力电子技术的发展，新的电力电子器件在城轨车辆技术 被引用，我国城轨车辆的辅助电源系统均采用了静止逆变供电的方 式，通过车辆的受流设备受电，高压直流电经过DC/AC静止逆变转 换为低压三相交流电，再通过整流及斩波电源变换输出可用的直流 电源。电源变换中采用了变压器隔离形式。这种辅助逆变方案的优 点为输出电压品质因数好、电源使用效率高、工作性能安全可靠。 其实际应用设计也具备多样性，主要与车辆所使用的高压电源电压 类型和电力电子器件发展水平存在直接关系。
城轨车辆辅助供电系统
图8-13 辅助逆变器箱
2.1 辅助供电系统的组成
2）蓄电池
蓄电池安装于车底的蓄电池箱内，如 图8-14所示。作为辅助供电系统的备用电 源，蓄电池在辅助逆变器正常工作的情况 下处于浮充状态。在网压故障或辅助逆变 器故障的紧急情况下，蓄电池作为紧急电 源为列车供电。蓄电池的容量大小由负载 大小决定。
2.2 辅助供电系统的供电方式 1）分散供电
列车每单元配备多台辅助逆变器，并配有相应的DC 110 V控制电源，这种供电方式称 为分散供电，如图8-15所示。例如，广州地铁1号线列车采用分散供电的方式，每辆车配有 一台辅助逆变a）
思考：SIV是什么意思？它有什么作用？
2.1 辅助供电系统的组成
辅助供电系统主要由辅助逆变器、 蓄电池、直流电源、隔离变压器、接触 器及故障转换装置等组成。下面重点介 绍辅助逆变器、蓄电池、直流电源和隔 离变压器。
2.1 辅助供电系统的组成
1）辅助逆变器
辅助逆变器（SIV）又称静止逆变器， 是一种将直流电变换为三相50 Hz，380 V/220 V交流电的能量变换设备。它安装 于车底辅助逆变器箱内，如图8-13所示。
城市轨道交通车辆构造
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。
车辆回库后经反复检查测试，显示各设备工作正常，故障现象消失。列车控制和管理 系统（TCMS）的运行记录显示，发生故障时受电弓为正常升起状态，1 500 V动力电失电 应为接触网原因，后经相关部门确认故障时间确为变电所跳闸导致接触网断电。110 V 控 制电失电原因应为司机在升弓状态下人为关断蓄电池，而接触网断电后SIV无法继续工作为 列车提供110 V控制电。
城轨车辆辅助供电系统电路结构研究
城轨车辆辅助供电系统电路结构研究发布时间：2023-03-06T08:36:50.376Z 来源：《科技新时代》2022年第20期10月作者：李彤[导读] 城市轨道车辆辅助供电系统是车辆低压负荷设备的供电系统，其稳定性直接影响列车牵引、李彤中车唐山机车车辆有限公司河北省唐山市 064000摘要：城市轨道车辆辅助供电系统是车辆低压负荷设备的供电系统，其稳定性直接影响列车牵引、制动、空调等关键系统的正常运行，可能会产生列车延误、乘客投诉等效果。
辅助电源系统主要包括高压棒(DC1500V)、辅助变换器、中压棒(AC380V)、充电器、低压棒(DC110V)、蓄电池等开关设备。
并在正常情况下对辅助供电系统资源进行配置，紧急消除等。
关键词：城轨车辆；辅助供电系统；电路结构；引言目前国内多条地铁线路一般采用“整流机组+逆变回馈装置”供电方案，该方案将大部分再生制动能量返回中压环网，使其得以有效利用。
但由于整流机组的自然下垂特性，牵引变电所在整流时的直流输出电压随负荷波动较大，从而增大跨区间传输的电流，导致钢轨电位过高。
双向变流装置（bidirectional converter device，BCD）具备四象限工作能力，从原理上能替代能量单向传递的二极管整流机组，提升正向牵引供电能力。
一、常规辅助系统电路结构传统的交叉供电和扩展供电辅助反向调度更加集中，在辅助反向故障发生时影响更大，辅助反向分布式并网布置还能在多种辅助故障下保持列车运行，冗余度更大。
但是，在中压母线短路的情况下，电网功率低于其它两种结构。
例如，地铁1号线列车辅助电路结构为网络提供电力，某列车380V公交跨接电缆插头接触不良2次和3次，导致公交电压三相不平衡，导致辅助系统保护不平衡，4次辅助回站故障。
在这种故障的情况下，为了提高并网供电列车的冗余度，地铁使用单元可以将两个列车单元之间的总线连接线分开，改变相应的控制逻辑，以减少相应故障时的影响。
城市轨道交通车辆电气控制项目四 城轨车辆辅助供电系统
空调冷凝风机
4
1.3 4
1.3
4
1.3
4
1.3
4
1.3
4
1.3
电加热器
0 19.5 0 20.75 0 20.75 0 20.75 0 20.75 0 19.5
空调通风机
4
1.32 4
1.32
4
1.32
4
1.32 4
1.32
4
1.32
司机室通风设备
1 0.27
1 0.27
司机室逐步取暖 器
0
2.8
0
——电动机从受电装置获取直流电源，发电机输出三相交流电压 向负载供电；对于直流DC110V和DC24V部分的用电设备， 仍需通过三相变压器和整流装置变换后提供电源。
——特点：机组设备体积大、输出容量小、效率低，而且电源易 受直流发电机组工况变化的影响，输出电压波动大，可靠性 较差。
——应用车型：传统的城市轨道交通车辆上常采用此供电方案。
2. DC110V电源构成方案
任务流程2
（1）通过静止逆变器，50Hz隔离降压变压器降压再 整流滤波来实现；
（2）通过直—直变换器，经高频变压器隔离，再整 流滤波得到DC110V电源。
比较：（2）是独立的，与静止逆变器无关，也就不受 逆变器的影响，在供电功能方面有一定好处，但 因需要独立的直流电源，增加了辅助系统成本。
学习任务2
任务流程：
车一
辆、
辅练
助习
电 路
分 析
城
市
轨
道
交
通
AC400V DC110V
二
、
认 和知
城
市
供 电 分 配
轨道交通车辆辅助供电系统—辅助系统供电模式
变器给以下设备供电： ①牵引设备的外部冷却风扇； ②每车一个空调单元； ③空压机。 ➢ 此时，相应的供电接触ห้องสมุดไป่ตู้自动地切换。
辅助系统紧急供电模式
3.紧急供电模式
紧急供电模式可在3车单元和6辆编组列车 中使用。
（1）辅助电源的紧急工作模式的启动条件： ①高压母线没电。 ②司机控制器未锁上 。
3.紧急供电模式
1. 正常供电模式
（1）辅助电源正常工作模式启动条件 ①当母线高压有电且司机控制器未锁闭，或
者高压母线在司机控制器锁上后一直保持 有电状态。 ② 辅助设备特别是辅助逆变器和蓄电池充电 器没有故障。
1. 正常供电模式
（2）三车单元的供电模式： ①为了三车单元维修方便，三车单元中所
有的AC负载可以由本单元的辅助逆变器供电。 ②在C车上装有一个交叉接触器03K36，它
直保持有电状态。
2.降级供电模式
（2）辅助设备故障时的供电模式 如果一个蓄电池充电器故障，将由另外一
个蓄电池充电器给全部6节车供电而无时间限 制。
充电机故障所在车的蓄电池不会放电，连 接DC110V列车线的二极管起阻隔作用。此时， 列车可不受限制地继续运行。
2.降级供电模式
（3）辅助逆变器故障时的供电模式 ➢ 如果一个辅助逆变器故障，另一个辅助逆
判断要点
① 查看TMS-MMI（车辆显示屏）空压机图 标状况。
② 注意观察列车主风压力变化情况。
应急处理
① 检查两单元C车电子柜中相应03F10的状 态，如跳闸则复位，继续运营。
② 如复位无效或没跳闸，本站或下一站退 出服务。
③ 注意03F10跳闸后MMI上显示相应车“供 风系统严重故障”。在主风缸压力大于 7.5bar时，列车可自行牵引到就近折返 线。
辅助系统紧急供电模式
3.紧急供电模式
紧急供电模式可在3车单元和6辆编组列车 中使用。
（1）辅助电源的紧急工作模式的启动条件： ①高压母线没电。 ②司机控制器未锁上 。
3.紧急供电模式
1. 正常供电模式
（1）辅助电源正常工作模式启动条件 ①当母线高压有电且司机控制器未锁闭，或
者高压母线在司机控制器锁上后一直保持 有电状态。 ② 辅助设备特别是辅助逆变器和蓄电池充电 器没有故障。
1. 正常供电模式
（2）三车单元的供电模式： ①为了三车单元维修方便，三车单元中所
有的AC负载可以由本单元的辅助逆变器供电。 ②在C车上装有一个交叉接触器03K36，它
直保持有电状态。
2.降级供电模式
（2）辅助设备故障时的供电模式 如果一个蓄电池充电器故障，将由另外一
个蓄电池充电器给全部6节车供电而无时间限 制。
充电机故障所在车的蓄电池不会放电，连 接DC110V列车线的二极管起阻隔作用。此时， 列车可不受限制地继续运行。
2.降级供电模式
（3）辅助逆变器故障时的供电模式 ➢ 如果一个辅助逆变器故障，另一个辅助逆
判断要点
① 查看TMS-MMI（车辆显示屏）空压机图 标状况。
② 注意观察列车主风压力变化情况。
应急处理
① 检查两单元C车电子柜中相应03F10的状 态，如跳闸则复位，继续运营。
② 如复位无效或没跳闸，本站或下一站退 出服务。
③ 注意03F10跳闸后MMI上显示相应车“供 风系统严重故障”。在主风缸压力大于 7.5bar时，列车可自行牵引到就近折返 线。
城轨车辆辅助供电系统的分配
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
任务流程2
图4-19 广州2号线车辆辅助供电框图
辅助逆变器配置在C车与主逆变器一起，DC/DC设备配置在A车上采用直接变换方式。
任务流程2
图4-20 上海4号线车辆辅助供电框图
辅助逆变器在A车上，DC/DC采用间接变换方式与辅助逆变器在一起。
任务流程2
图4-21 广州三号线车辆辅助供电框图 广州3号线列车采用2M1T编组，A车为带司机室的动车，B车为拖车。2台辅逆变配置在B车，
DC/DC作为辅逆变的组件共2个，同时为整列车的直流负载供电，同时对蓄电池充电。 正常运行时两个辅逆变系统相互独立工作，每个辅逆变的三相交流输出可以为一节A车和半节B车
供电。当一个辅逆变故障时，通过断开相应输出接触器将故障辅逆变与三相配电回路隔离。10秒 钟后耦合接触器闭合，三相回路被组合到一个系统中，由另一个有效辅逆变供电，此时需降载使 用，即每节车关闭一个空调单元，关闭故障辅逆变供电的空压机。
图4-17 上海地铁1、2号线车辆辅助供电框图
每节车配置1台“SIV”辅助逆变器。 A车SIV提供三节车共用“DC” 设备用电和每节车的“AC”设备用电。 B车SIV提供每节的“AC1”空调、空气压缩机和风机交流负载用电。 C车SIV提供每节的“AC2”空调、空气压缩机和风机交流负载用电。
任务流程2
图4-18 广州1号线车辆辅助供电框图
每节车配置1台“SIV”辅助逆变器。 A车“SIV”提供共用的“DC”直流设备——DC/DC变流器用电，DC/DC变流器采用半 桥高频逆变降压整流。“AC1和AC2”为每节车的空调、空气压缩机和风机交流负载。 每单元车中，A车的220V插座由B车的DC/AC供电，B车的220V插座由A车的DC/AC供电 ，C车的220V插座由自身的DC/AC供电。
任务流程2
图4-19 广州2号线车辆辅助供电框图
辅助逆变器配置在C车与主逆变器一起，DC/DC设备配置在A车上采用直接变换方式。
任务流程2
图4-20 上海4号线车辆辅助供电框图
辅助逆变器在A车上，DC/DC采用间接变换方式与辅助逆变器在一起。
任务流程2
图4-21 广州三号线车辆辅助供电框图 广州3号线列车采用2M1T编组，A车为带司机室的动车，B车为拖车。2台辅逆变配置在B车，
DC/DC作为辅逆变的组件共2个，同时为整列车的直流负载供电，同时对蓄电池充电。 正常运行时两个辅逆变系统相互独立工作，每个辅逆变的三相交流输出可以为一节A车和半节B车
供电。当一个辅逆变故障时，通过断开相应输出接触器将故障辅逆变与三相配电回路隔离。10秒 钟后耦合接触器闭合，三相回路被组合到一个系统中，由另一个有效辅逆变供电，此时需降载使 用，即每节车关闭一个空调单元，关闭故障辅逆变供电的空压机。
图4-17 上海地铁1、2号线车辆辅助供电框图
每节车配置1台“SIV”辅助逆变器。 A车SIV提供三节车共用“DC” 设备用电和每节车的“AC”设备用电。 B车SIV提供每节的“AC1”空调、空气压缩机和风机交流负载用电。 C车SIV提供每节的“AC2”空调、空气压缩机和风机交流负载用电。
任务流程2
图4-18 广州1号线车辆辅助供电框图
每节车配置1台“SIV”辅助逆变器。 A车“SIV”提供共用的“DC”直流设备——DC/DC变流器用电，DC/DC变流器采用半 桥高频逆变降压整流。“AC1和AC2”为每节车的空调、空气压缩机和风机交流负载。 每单元车中，A车的220V插座由B车的DC/AC供电，B车的220V插座由A车的DC/AC供电 ，C车的220V插座由自身的DC/AC供电。
城轨车辆辅助供电系统概述
——集中供电冗余度小，每轴配重难以一致，但相对 而言，总重和成本低些。因此从冗余度与轴重均衡 方面衡量，分散供电方式在地铁车辆中较常见。
（2）通过直—直变换器，经高频变压器隔离，再整 流滤波得到DC110V电源。
比较：（2）是独立的，与静止逆变器无关，也就不受 逆变器的影响，在供电功能方面有一定好处，但 因需要独立的直流电源，增加了辅助系统成本。
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）
国外某型地铁车辆
每单元配置1台静止逆变器，容量250kVA/台，且每台含有 DC110V电源，功率25kW。
任务流程2
3.2 集中供电：每单元配备一个静止逆变器的供电方式
轻轨车辆 1M1T 4辆编组
每单元配置1台静止逆变器，容量140kVA/台。
分散供电和集中供电方式优缺点：
任务流程2
——分散供电冗余度大，均衡轴重好配置，但造价大 些，且总重也高些。
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逆变器，容量120kVA/台，且每台含有 DC110V电源，功率12kW。
3.辅助系统设备的供电方式
任务流程2
3.2 集中供电：每单元配备一个静止逆变器的供电方式
1. 辅助系统的构成方案
（1）斩波器稳压再逆变，变压器降压隔离； （2）三点式逆变器逆变，变压器降压隔离； （3）电容分压双重逆变，隔离变压器构成12脉冲； （4）二点式逆变器逆变，滤波器与变压器降压隔离； （5）直—直变换，高频变压器隔离再逆变。
2. DC110V电源构成方案
任务流程2
（2）通过直—直变换器，经高频变压器隔离，再整 流滤波得到DC110V电源。
比较：（2）是独立的，与静止逆变器无关，也就不受 逆变器的影响，在供电功能方面有一定好处，但 因需要独立的直流电源，增加了辅助系统成本。
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）
国外某型地铁车辆
每单元配置1台静止逆变器，容量250kVA/台，且每台含有 DC110V电源，功率25kW。
任务流程2
3.2 集中供电：每单元配备一个静止逆变器的供电方式
轻轨车辆 1M1T 4辆编组
每单元配置1台静止逆变器，容量140kVA/台。
分散供电和集中供电方式优缺点：
任务流程2
——分散供电冗余度大，均衡轴重好配置，但造价大 些，且总重也高些。
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逆变器，容量120kVA/台，且每台含有 DC110V电源，功率12kW。
3.辅助系统设备的供电方式
任务流程2
3.2 集中供电：每单元配备一个静止逆变器的供电方式
1. 辅助系统的构成方案
（1）斩波器稳压再逆变，变压器降压隔离； （2）三点式逆变器逆变，变压器降压隔离； （3）电容分压双重逆变，隔离变压器构成12脉冲； （4）二点式逆变器逆变，滤波器与变压器降压隔离； （5）直—直变换，高频变压器隔离再逆变。
2. DC110V电源构成方案
任务流程2
《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
〔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。
2.2 辅助供电系统的供电方式 1〕分散供电
列车每单元配备多台辅助逆变器，并配有相应的DC 110 V控制电源，这种供电方式称 为分散供电，如图8-15所示。例如，广州地铁1号线列车采用分散供电的方式，每辆车配有 一台辅助逆变器，每单元共用一台DC 110 V控制电源。
图8-15 分散供电方式〔a〕
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
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、 整理城轨车辆辅助供电系统的相关材料，并制作成PPT。
1.2 电力牵引系统的组成
3〕牵引电动机
图8-10 三相笼型异步电动机
1.2 电力牵引系统的组成
4〕高速断路器
高速断路器安装于车底的高速断路器箱〔见 图8-11〕内，主要由主电路、灭弧罩、闭合装置、 辅助触点及脱扣装置等组成，如图8-12所示。
高速断路器主要作用是对牵引逆变器与高压 电路进行隔离，以保护牵引系统。在牵引系统电 路出现异常的情况下〔如过电流、逆变器故障或 线路短路〕，高速断路器能够将各牵引设备从受 流装置上平安断开。有些牵引系统在高速断路器 和受流装置之间还设置了闸刀开关，必要时〔如 检修〕可以把高速断路器和高压线路断开，并将 闸刀开关设置为接地。
〔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。
2.2 辅助供电系统的供电方式 1〕分散供电
列车每单元配备多台辅助逆变器，并配有相应的DC 110 V控制电源，这种供电方式称 为分散供电，如图8-15所示。例如，广州地铁1号线列车采用分散供电的方式，每辆车配有 一台辅助逆变器，每单元共用一台DC 110 V控制电源。
图8-15 分散供电方式〔a〕
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
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、 整理城轨车辆辅助供电系统的相关材料，并制作成PPT。
1.2 电力牵引系统的组成
3〕牵引电动机
图8-10 三相笼型异步电动机
1.2 电力牵引系统的组成
4〕高速断路器
高速断路器安装于车底的高速断路器箱〔见 图8-11〕内，主要由主电路、灭弧罩、闭合装置、 辅助触点及脱扣装置等组成，如图8-12所示。
高速断路器主要作用是对牵引逆变器与高压 电路进行隔离，以保护牵引系统。在牵引系统电 路出现异常的情况下〔如过电流、逆变器故障或 线路短路〕，高速断路器能够将各牵引设备从受 流装置上平安断开。有些牵引系统在高速断路器 和受流装置之间还设置了闸刀开关，必要时〔如 检修〕可以把高速断路器和高压线路断开，并将 闸刀开关设置为接地。
项目四 城轨车辆辅助供电系统[3页]
![项目四 城轨车辆辅助供电系统[3页]](https://img.taocdn.com/s3/m/4949d3f827fff705cc1755270722192e453658c5.png)
项目四城市轨道交通车辆辅助供电系统一、单选择题1.辅助供电系统是城市轨道交通车辆上一个必不可少的部分，系统的功能是为空调、通风机、空压机，及照明等辅助设备供电。
A.蓄电池充电器B.牵引电机C.隔离变压器D.高速断路器答案：A2.辅助逆变器又称静止逆变器，是一种将接触网（轨）引入的直流电压变换为频率为，电压为的能量变换设备。
A.20HZ;380V/220VB.50HZ;380V/220VC.50HZ;110VD.20HZ;110V 答案：B3.以下属蓄电池输出电压有V。
（）A．AC380 B．AC220 C．DC80 D．DC110答案：D4.列车紧急通风时，由供电。
（）A.SIVB.蓄电池C.逆变器与充电机D.以上都不是答案：B5.在断电故障条件下，蓄电池能维持紧急通风和紧急照明。
（）A.30minB.25minC.45minD.60min答案：C6.电动列车辅助系统设备主要包括以下部分：、空压机、客室照明、列车空调、通风冷却装置、电子电气设备、蓄电池等。
（）A.牵引装置B.制动装置C.辅助逆变器D.牵引逆变器答案：C7.牵引逆变器输入电压范围。
（）A.DC1000‐1800vB.DC1100‐1800vC.CD1000‐1800vD.CD1100‐1800v答案：B8.司机室头灯使用的电源为。
（）A.DC24vB.DC110vC.AC380vD.AC220v答案：A9.尾灯、运行灯使用的电源为。
（）A.DC24vB.DC110vC.AC380vD.AC220v答案：B10.警惕指示灯使用的电源为。
（）A.DC24VB.DC110VC.AC220VD.AC380V答案：B11.当司机室激活，且方式方向手柄在“向前”位时，下列说法正确的是。
（）A.在列车“前”端的前照灯亮，白色运行灯灭；B.在列车“前”端的前照灯和白色运行灯都亮；C.在列车“后”端的标志灯亮，运行灯灭；D.在列车“后”端的标志灯灭，运行灯亮；答案：B12.城轨车辆上的门道指示灯和司机室指示灯的供电电压是。
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图4-1 蓄电池检查
组 成：5个单节/格× 16格共80节蓄电池串联而成蓄电池组 安装位置：A车下的蓄电池箱内 参 数：纤维结构电极的镍镉碱性蓄电池
标称电压1.23V/节。蓄电池组容量120Ah，工作寿命20年 作 用：DC110V的备用电源
工作模式：
任务流程1
——主供电系统接通前，为蓄电池预备模式，给列车激活供电。 ——直流电源正常工作时，蓄电池组被A车电源浮充电，作电路滤波
项目四
城市轨道交通车辆辅助供电系统
1.
学习目标
2.
项目描述
3.
学习任务
任务1 任务2
车辆辅助系统设备 实例分析辅助电路工作
4.
拓展任务
任务1 静止逆变器的控制
任务2 城轨交通车辆 辅助系统维护
任务3 城轨交通车辆 蓄电池应用与控制
学习目标：
1．掌握城轨车辆辅助供电系统的基本类型； 2．掌握城轨车辆辅助供电系统的结构组成； 3．掌握城轨车辆辅助供电系统的选用原则； 4．掌握城轨车辆中、低压供电电路的逻辑分析； 5．会分析城轨车辆照明电路的工作原理与控制逻辑； 6．掌握城轨车辆应急供电的工作原理； 7．会分析城轨车辆正常受流供电和车间供电的逻辑关系； 8．了解城轨车辆静止逆变器的控制； 9．熟悉城轨车辆辅助系统的维护与保养； 10. 掌握蓄电池结构、功能及其应用； 11. 了解蓄电池充电器的结构、功能与原理。
2.8
主逆风机
1
1.6
1
1.6
1
1.6
1
1.6
辅逆风机
2
0.2
2
0.2
外接方便插座
1
2
1
2
1
2
1
2
1
2
1
2
小计
45.91
46.84
51.765
51.765
46.84
45.91
辅逆容量(KVA)
220
220
辅逆总容量
440
AC总负载功率
289.03
剩余辅逆容量
150.97
说明：空气压缩机运行时只考虑一台，所以每半列车工作率取0.5；空调制冷时功率比制热时功率大，取制冷时功率计算 ；以上计算均以空调工作在最恶劣工况计算，剩余容量150.97kVA，裕度为34.3％，而正常运行时空调并不总是工作在极 端工况，且外接负载插座等并不总在工作，所以实际余量更大一些.
项目描述（三）：
辅助系统供电方案：旋转式电动发电机组供电、静止式辅助逆变电源
静止式辅助逆变电源
——直接从城轨车辆受流装置受电，经DC/ DC斩波变换后向三 相逆变器提供稳定的输入电压，VVVF变频调压控制，逆变 器输出三相交流电压。
——特点：输出电压的品质因数好、电源使用效率高、工作性能 安全可靠。
——应用车型：近年京、沪、广等城市引进的城轨车辆上采用。
1 辅助逆变器无故障
负载
TC车
MP车
数量 容量 数量 容量
M车 数量 容量
M车 数量 容量
MP车 数量 容量
TC车 数量 容量
空气压缩机
0.5 9.85 0.5 9.85
空调压缩机
4
8.19 4
8.19
4
8.19
4
8.19 4
8.19
4
8.19
输出频率
输入电压范围
保护 效率 噪声 过载能力
±5％ 畸变因数<10％ 相间对称平衡时<1％ 50×(1+1％)Hz
DCl500V：1000～1800V范围输出额定功率 DC750V：500～900V范围输出额定功率
IP等级 全负荷时>90％ 相距一定距离的分贝，如相距时小于70dB
瞬间过载能力强
GB-12668中规定：在额定输出电流下连续工作时，允许施加非周期 性过载，对额定容量小于或等于100kVA的装置，过载能力150％时 为1min ；对额定容量大于100kVA的装置，过载能力13Байду номын сангаас％时为30s。
装置，改善直流电源供电质量。 ——直流电源故障时，蓄电池转入紧急工作模式，为紧急负载供电
一般规定：在隧道中运行车辆要保证供电45min，在地面或高架 运行车辆要保证供电30min。 。
紧急负载包括：紧急照明，头灯、尾灯、状 态灯及位置灯，通信设备，空调50%的紧急通 风，以及相应的接触器和继电器。
4．蓄电池——应急启动电池
任务流程1
任务流程1
2．直流电源 直流DC110V电源，车辆上控制电路的供电电源。
同时兼 作蓄电池充电器，正常工作时对蓄电池充电。 3. 隔离变压器
保证电气设备及操作人员的安全，将高压用电设备 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。通过设计不同匝数比来满足不同的电压等级。
4．蓄电池
任务流程1
21:31:26
项目描述（一）：
辅助系统的功能： 为空调、通风机、空压机，蓄电池充电器
及照明等辅助设备供电。 辅助系统的供电方案：两种。
——旋转式电动发电机组供电 ——静止式辅助逆变电源
项目描述（二）：
辅助系统供电方案：旋转式电动发电机组供电、静止式辅助逆变电源
旋转式电动发电机组供电
空调冷凝风机
4
1.3 4
1.3
4
1.3
4
1.3
4
1.3
4
1.3
电加热器
0 19.5 0 20.75 0 20.75 0 20.75 0 20.75 0 19.5
空调通风机
4
1.32 4
1.32
4
1.32
4
1.32 4
1.32
4
1.32
司机室通风设备
1 0.27
1 0.27
司机室逐步取暖 器
0
2.8
0
——电动机从受电装置获取直流电源，发电机输出三相交流电压 向负载供电；对于直流DC110V和DC24V部分的用电设备， 仍需通过三相变压器和整流装置变换后提供电源。
——特点：机组设备体积大、输出容量小、效率低，而且电源易 受直流发电机组工况变化的影响，输出电压波动大，可靠性 较差。
——应用车型：传统的城市轨道交通车辆上常采用此供电方案。
学习任务：
一 、 学 结习 构车 组辆 成辅 助 系 统
二
三
、
、
学 习 辅 助 电 路
与 选 用 原 则
学 习 辅 助 电 路
类
原
型
理
学习任务1
辅助供电系统：辅助逆变器、低压电源装置、蓄电池和相关电气 设备以及隔离开关、接触器、故障转换装置等。
1．辅助逆变器 辅助逆变器又称静止逆变器，是一种将直流电压变换为三相
50Hz，380V/220V交流电源的能量变换设备。 主要负载包括空调设备、空气压缩机、通风机、挡风玻璃除
霜器、方便插座、客室照明及刮雨器等。
有的车上客室照 明、雨刮器用 DC110V供电
有的车上因所有辅 助设备都用自然风 冷，不设通风机
辅助逆变器技术要求：
任务流程1
输出电压波动范围 输出电压波形畸变 输出电压不均衡度