浅析都会轨道交通车辆用辅助电源系统
宣布时间：2022-02-17 05:09:30 泉源：上Ｃ朗ü蟊龌嵊邢薰
摘要：都会轨道交通车辆一样平常接纳直流供电 ，通过车辆上的辅助电源系统为车辆辅助装备供电 ，本文就都会轨道交通车辆辅助逆变器的电路结构、形式及辅助电源系统举行简朴剖析先容 ，并指出了都会轨道交通车辆用辅助电源系统的应用及生长 。
要害词：辅助逆变器；PWM调制；隔离变压器；斩波；控制电源
在都会轨道交通车辆中 ，通常是从电网获取直流电压(一样平常为1500VDC和750VDC) ，经由辅助逆变器(也称静止逆变器)变换输出380VAC ，给列车上的辅助装备供电 。
都会轨道交通车辆一样平常接纳两种型号车辆 ，关于两种车辆 ，逆变器的事情形式差别:A型车为拖车 ，其逆变器一起供应列车照明和风机电机;另一起输出110VDC控制电源 ，同时兼向蓄电池充电;B/C型车为动车 ，其逆变器输出380VAC划分向列车的空调机组和空气压缩机供电 。
以下 ，就都会轨道交通车辆的辅助电路系统举行剖析先容 。
1辅助逆变器电路结构
都会轨道交通车辆中的辅助逆变器电路常见有两种形式:一种接纳直接逆变方法(DC－AC) ，如图1所示;另一种接纳先斩波(升/降压斩波)后逆变方法(DC－DC－AC) ，如图2所示 。Siemens公司接纳DC—DC—AC形式 ，如上海一、二线和广州一号线地铁车辆;Bombardier公司接纳DC—AC形式 ，应用于长春生产的车辆中 。
其中DC—DC—AC方法升/降压斩波中 ，升压斩波的系统应用在DC750V供电网压的场合;降压斩波的系统应用在网压为DCl500V的场合 。接纳升/降压斩波的目的都是为了使逆变器的输入电压稳固 ，当负载转变或电压波动时 ，包管斩波器有稳固的输出电压 。
现在 ，以GTO、IGBT为代表的开关器件的开关频率足以知足在网压波动规模内 ，用PWM调制实现逆变器稳固输出 ，且满负荷运行 ，因此现在生产的车辆常接纳直接逆变的方法 。
2辅助逆变器形式
现在我国都会轨道交通车辆使用的辅助逆变器有两种形式:一种为单台逆变器形式 ，另一种为两台逆变器串联形式 。例如上海一号线直流地铁车辆使用单台逆变器形式 ，上海二号线地铁车辆使用两台逆变器串联形式 。
2.1单台逆变器形式
关于网压1500V ，容量约200kVA左右的辅助逆变器一样平常使用3300V／400A的IGBT元件 。这种形式结构简朴、可靠 ，逆变器用PWM调制可使输出电压的谐波含量在限制值以内 ，是现在普遍接纳的形式 。
2.2两台逆变器串联形式
有两种计划:一为两台逆变器输出至隔离变压器 ，通过隔离变压器的电路叠加 ，或磁路叠加 ，然后经滤波输出 ，这种计划的优点是逆变器可以用低电压的IGBT元件;二为控制两台逆变器输出电压的相位差 ，当它们经由变压器的电路叠加或磁路叠加后 ，使变压器输出电压的谐波镌汰 ，这样对输出滤波器的要求可以降低 ，即可以减小滤波器的体积和质量 。
需指出的是 ，这种电路较为重大 ，尤其是变压器 ，用电路叠加的变压器 ，其副边绕组较为重大 。用磁路叠加的变压器 ，磁路设盘算为重大 。另一方面 ，这种电路的爆发是在早期IGBT元件水平不太高的情形下泛起的 。因此已基本不再接纳该形式 。
2.3辅助电源系统
以上海地铁一号线为例 ，其静止逆变器原理框图如图3所示 。DCl500V电源经L-C滤波器后由GTO斩波器举行斩波调压至770V ，再经由中心滤波器送入六脉冲GTO逆变器 ，其输出经隔离变压器后成为AC380V 。在隔离变压器次边还设有一组抽头 ，其输出交流电压经整流后提供DC110V电源 。
控制单位的焦点是微处置惩罚器 ，包括四个功效包:
电源功效包(P-PAC)-提供控制电源及斩波、逆变器的脉冲 。
通讯功效包(C-PAC)-传输逆变器及列车上的种种信号 ，寄存历程参数现实值 。
接口功效包(I-PAC)-确定参数所需值 ，监控逆变器电压、电流、温度、延时时间及事情历程 。
快速；ず涂刂乒πО(F-PAC)-控制逆变器事情历程 ，寄存历程参数中现实值的模拟量 ，实现逆变器快速； 。
3应用及生长
武汉轻轨一号线上 ，辅助电源系统接纳IGBT？(1700V/1200A)组成静止逆变器 ，输出稳固的三相AC380V电源、DC110V和DC24V电源 ，供列车上的空气压缩机、空调、照明和电热器等使用 ，并对蓄电池举行充电 ，每列车配备两组辅助电源逆变器 ，容量为140KVA 。
上海地铁二号线的辅助电源系统接纳由IGBT？(3300V/1200A)组成的静止逆变器 ，输出AC380V电源 。列车的每节车均设一个辅助逆变器 ，容量为90KVA 。A车的逆变器供电给列车一半的照明和风机电机 ，同时提供DC110V电源 ，B、C车上的逆变器划分向列车一半的空调机组供电 。
地铁车辆大都接纳两动一拖(3节车辆)组成一个单位 ，由两个单位组成一列车 ，每节车辆均配备一台静止逆变器 ，每单位共用一台DC110V的控制电源 。每节车辆的辅助逆变器的容量为75￣80KVA ，DC110V控制电源功率约为25KW 。法国ALSTON生产的地铁车辆 ，改为一个单位中配2台静止辅助逆变器 ，每台容量为120KVA ，每台含DC110V控制电源 ，功率为12KW 。最近外洋生产的地铁车辆接纳集中控制 ，在6节编组中 ，每单位只配一台静止辅助逆变器 ，容量约为250KVA ，直流110V控制电源一台 ，约25KW 。
现在天下上在地铁与轻轨辅助系统中大都接纳绝缘栅双极型晶体管IGBT(或IPM)？樽槌 。为了人身清静 ，低压系统及控制电源与高压系统在电位上接纳变压器隔离 ，现今海内外都接纳直—直变换及高频变压器隔离这一计划 。从冗余度与轴重平衡出发 ，常选用疏散供电计划 。
参考文献
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