地鐵列車輔助供電系統(tǒng)介紹

【摘要】隨著我國(guó)城市化進(jìn)程的不斷加快，交通問(wèn)題是阻礙城市化發(fā)展的重要難題，地鐵因其不占陸地資源而被城市普遍應(yīng)用。目前我國(guó)大部分地鐵車輛都是以電力作為能源，而地鐵列車的輔助供電系統(tǒng)更是重要組成部分，輔助供電系統(tǒng)不僅承擔(dān)著對(duì)地鐵列車的運(yùn)行，同時(shí)為列車其他設(shè)備的用電提供支撐。本文對(duì)地鐵列車的輔助供電系統(tǒng)進(jìn)行介紹。

【關(guān)鍵詞】地鐵列車；輔助供電；供電系統(tǒng)

一、地鐵列車輔助供電系統(tǒng)概要

目前從我國(guó)地鐵列車的供電系統(tǒng)來(lái)看，我國(guó)大部分地鐵列車輔助供電系統(tǒng)都是以輸入電路、逆變器、輸出電路、控制模塊以及電池組成。

（一）輸入電路

輔助供電輸入電路主要包括電路熔斷器、輸入慮波器等構(gòu)成，其中榮電器負(fù)責(zé)當(dāng)?shù)罔F列車后極電路產(chǎn)生過(guò)載或者出現(xiàn)短路的情況下及時(shí)斷電的一種裝置。慮波器其主要作用在于控制以及過(guò)濾前極電路產(chǎn)生的共模高頻干擾信號(hào)。

（二）逆變器

逆變器中包括一個(gè)具有轉(zhuǎn)變電壓的受控三項(xiàng)電橋，通過(guò)該電橋?qū)㈦妷恨D(zhuǎn)地鐵列車接觸網(wǎng)電壓轉(zhuǎn)變成為列車工作需要的三項(xiàng)交流380V，并且運(yùn)用并聯(lián)的方式進(jìn)行電流輸出，逆變器通常情況下一固定的頻率進(jìn)行工作。受控三項(xiàng)電橋安裝在一個(gè)具有散熱功能的散熱器上，散熱器中裝有開(kāi)關(guān)、二極管以及驅(qū)動(dòng)板等相應(yīng)設(shè)備。主控制器產(chǎn)生的驅(qū)動(dòng)信號(hào)接入到驅(qū)動(dòng)板，從而通過(guò)控制設(shè)備進(jìn)行逆變器380V輸出。二極管用來(lái)關(guān)斷瞬間輸出變壓器自感電動(dòng)勢(shì)反加到直流環(huán)節(jié)造成電源污染。

（三）輸出電路

在地鐵列車的輔助輸出電路中，輔助輸出電路包括輔助輸出變壓器、正弦濾波器以及熔斷器等相應(yīng)設(shè)備組成。其供電的過(guò)程是，列車接觸網(wǎng)電壓經(jīng)過(guò)輸出變壓器后，將接觸網(wǎng)電壓轉(zhuǎn)變成為列車使用電壓，將輸出電壓經(jīng)由正弦濾波器后，在經(jīng)由輸出接觸器以及熔電器進(jìn)行供電。通常情況下，地鐵列車通常都是將濾波器固定在變頻器與電機(jī)之間，。當(dāng)系統(tǒng)檢測(cè)到逆變器的輸出電壓同列車所用的380V電壓在同一頻率之后，那么輸出電路中的接觸器將會(huì)閉合。而熔斷器主要負(fù)責(zé)電壓過(guò)高以及過(guò)流等保護(hù)工作。

（四）控制模塊

地鐵列車的輔助供電系統(tǒng)的控制模塊主要包含主控制器、模塊控制器以及輸入輸出節(jié)點(diǎn)等設(shè)備注重。控制模塊在輔助供電系統(tǒng)中負(fù)責(zé)對(duì)供電系統(tǒng)進(jìn)行全方位控制，同時(shí)也負(fù)責(zé)上級(jí)控制通訊以及對(duì)不同變流器進(jìn)行電壓以及電流的控制與調(diào)節(jié)。當(dāng)控制模塊檢測(cè)到地鐵列車發(fā)生輔助供電系統(tǒng)故障時(shí)，那么控制模塊將下達(dá)關(guān)閉輔助逆變器的命令。

主模塊控制器通常情況下配備兩個(gè)微處理器。其中一個(gè)微處理器負(fù)責(zé)對(duì)輔助逆變器進(jìn)行控制以及對(duì)逆變器的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行診斷，包括傳感器信號(hào)評(píng)估以及順序控制等功能功能。另外一個(gè)微處理器主要任務(wù)是進(jìn)行特殊獨(dú)立檢測(cè)，例如對(duì)輔助供電系統(tǒng)的干擾電流進(jìn)行監(jiān)控。

（五）蓄電池

在地鐵列車的電池中，一般都是將蓄電池安置在車頭部位，其關(guān)鍵作用就是當(dāng)列車出現(xiàn)供電事故時(shí)，向逆變器提供必要的啟動(dòng)能量。另外，蓄電池也需要對(duì)地鐵列車的其他用電設(shè)備進(jìn)行供電，例如列車照明設(shè)備等。當(dāng)?shù)罔F列車處于正常行進(jìn)過(guò)程中，它都是以浮充電的形式而存在。只有當(dāng)列車供電設(shè)備出現(xiàn)故障以及輔助電源出現(xiàn)無(wú)法供電情形時(shí)，蓄電池才會(huì)進(jìn)行相應(yīng)的供電活動(dòng)，同時(shí)蓄電池也是一種應(yīng)急電源，當(dāng)出現(xiàn)緊急情況時(shí)，蓄電池要保證控制用電的供應(yīng)。

二、地鐵列車輔助供電方式

（一）集中供電

所謂的集中供電一般情況下指的是在地鐵列車中安置一定量的輔助逆變器，并且它們比分為所設(shè)定車廂進(jìn)行輔助供電，并且供電方式有兩種選擇，一種是并聯(lián)供電方式，另外一種是擴(kuò)展供電方式。如果地鐵列車采用擴(kuò)展供電的方式，兩臺(tái)逆變器正常向各自負(fù)責(zé)車廂進(jìn)行供電。當(dāng)采用并列供電方式時(shí)，供電下路是并列的，兩臺(tái)逆變器同時(shí)向整列地鐵進(jìn)行供電。

通常情況下，我國(guó)地鐵在逆變器容量的設(shè)置中，將容量設(shè)置在200—240KVA范圍內(nèi)，當(dāng)其中一臺(tái)出現(xiàn)無(wú)法供電狀況時(shí)，那么就需要通過(guò)關(guān)閉設(shè)備的方式，將該故障逆變器與電路斷開(kāi)，并且將另一臺(tái)正常運(yùn)轉(zhuǎn)逆變器進(jìn)行供電，從而保障列車車廂的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。如果運(yùn)用并聯(lián)供電，那么顯而易見(jiàn)，一臺(tái)逆變器達(dá)不到地鐵列車的運(yùn)行需求，這時(shí)就需要通過(guò)切斷列車其他設(shè)備的用電進(jìn)行電力集中，例如切除耗電相對(duì)較大的空調(diào)設(shè)備，從而保證一臺(tái)輔助逆變器工作狀態(tài)下地鐵列車的正常運(yùn)行。

（二）分散供電

所謂的分散供電指的是在地鐵列車的每一節(jié)車廂內(nèi)都安置一臺(tái)輔助逆變器，并且通過(guò)輔助供電系統(tǒng)的三項(xiàng)輸出接觸器，為列車母線提供380V的交流電壓。通常情況下，分散供電的輔助逆變器功率設(shè)計(jì)在73KA左右，從而使地鐵列車交流供電容量的增加，滿足列車的負(fù)載要求。這樣即使地鐵列車中的一個(gè)輔助逆變器出現(xiàn)故障，那么總體供電容量依然滿足列車的正常運(yùn)行。即使地鐵列車在運(yùn)行中有三臺(tái)輔助逆變器發(fā)生故障，那么也僅僅需要切除列車幾列車廂的空調(diào)供電后依然保證列車無(wú)限速的正常運(yùn)行。當(dāng)有四臺(tái)輔助逆變器發(fā)生故障時(shí)，那么就需要切除整列列車的空調(diào)供電，保障列車的正常運(yùn)行，大大降低了輔助供電系統(tǒng)因故障而導(dǎo)致的列車停運(yùn)。

參考文獻(xiàn)

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作者簡(jiǎn)介

夏兵：男，1987.2，漢族，江蘇蘇州，助理工程師，本科，電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)。