城軌車輛電氣系統(tǒng)城軌車輛輔助供電系統(tǒng)及供電電路目錄輔助供電系統(tǒng)概述一.輔助供電系統(tǒng)電路形式二.輔助供電系統(tǒng)電路分析三.（一）車輛輔助供電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成輔助供電系統(tǒng)為電動(dòng)車組上除牽引動(dòng)力系統(tǒng)之外的所有用電設(shè)備提供電力，是電動(dòng)車組的重要組成部分。輔助供電系統(tǒng)由輔助逆變器、低壓電源裝置（蓄電池和相關(guān)電氣設(shè)備、隔離開關(guān)、接觸器、故障轉(zhuǎn)換裝置等部分構(gòu)成。1、輔助逆變器輔助逆變器又稱靜止逆變器，是一種將直流電壓變換為三相50Hz，380V/220V交流電源的能量變換設(shè)備。主要負(fù)載包括空調(diào)設(shè)備、空氣壓縮機(jī)、通風(fēng)機(jī)、擋風(fēng)玻璃除霜器、方便插座、客室照明及刮雨器等。城軌車輛輔助供電系統(tǒng)概述一2、直流電源直流DC110V電源，車輛上控制電路的供電電源。同時(shí)兼作蓄電池的充電器，在正常工作時(shí)對(duì)蓄電池充電。3、隔離變壓器保證電氣設(shè)備及操作人員的安全，將高壓用電設(shè)備與低壓用電設(shè)備，尤其是需要人工操作的設(shè)備，進(jìn)行電氣隔離。并通過設(shè)計(jì)不同的匝數(shù)比來滿足不同的電壓等級(jí)。4、蓄電池（1）作用：

DC110V的備用電源。城軌車輛輔助供電系統(tǒng)概述一（二）輔助供電系統(tǒng)的供電方式——分散供電和集中供電1、分散供電：每單元配備多個(gè)靜止逆變器供電方式。每節(jié)車輔助逆變器容量75～80kVA，DC110V電源功率約25kW地鐵車輛（4M2T，6節(jié)編組）

城軌車輛輔助供電系統(tǒng)概述一

每單元配置2臺(tái)靜止逆變器，容量120kVA/臺(tái)，且每臺(tái)含有DC110V電源，功率12kW。法國(guó)Alston地鐵車輛4M2T城軌車輛輔助供電系統(tǒng)概述一分散供電2、集中供電：每單元配備一個(gè)靜止逆變器的供電方式每單元配置1臺(tái)靜止逆變器，容量250kVA/臺(tái)，且每臺(tái)含有DC110V電源，功率25kW。國(guó)外某型地鐵車輛4M2T城軌車輛輔助供電系統(tǒng)概述一每單元配置1臺(tái)靜止逆變器，容量140kVA/臺(tái)。輕軌車輛2M2T4輛編組

城軌車輛輔助供電系統(tǒng)概述一集中供電4、南寧地鐵車輛輔助供電系統(tǒng)供電方式——集中供電（

4M2T）城軌車輛輔助供電系統(tǒng)概述一3、分散供電和集中供電方式優(yōu)缺點(diǎn)分散供電冗余度大，均衡軸重好配置，但造價(jià)大些，且總重也高些。集中供電冗余度小，每軸配重難以一致，但相對(duì)而言，總重和成本低些。早期由于電子開關(guān)管及逆變器的制造技術(shù)沒有發(fā)展到現(xiàn)今高度，逆變器的體積比較龐大，考慮到冗余度與軸重均衡，早期地鐵車輛中分散供電方式較常見。如今隨著技術(shù)的發(fā)展，逆變器的體積越來越小，性能越來越優(yōu)秀，現(xiàn)今制造的地鐵列車都是采用集中供電的形式。城軌車輛輔助供電系統(tǒng)概述一1、輔助逆變器電路形式1----雙逆變器型兩電平逆變電路電容分壓，兩臺(tái)逆變器串聯(lián)（可使用低耐壓管）。A、一臺(tái)三繞組變壓器變壓（一次側(cè)磁路疊加）。B、兩臺(tái)雙繞組變壓器變壓（二次側(cè)電路疊加）。輔助供電系統(tǒng)電路形式二2、輔助逆變器電路形式2----單逆變器型三電平逆變電路其優(yōu)缺點(diǎn)和雙逆變器電路相似。輸出電壓為l2階梯波,其諧波含量小。輔助供電系統(tǒng)電路形式二3、輔助逆變器電路形式三----單逆變器型兩電平逆變電路1先斬波降壓→→直接逆變→→三繞組變壓器變壓輔助供電系統(tǒng)電路形式二3、輔助逆變器電路形式三----單逆變器型兩電平逆變電路2直接逆變→→三繞組變壓器變壓輔助供電系統(tǒng)電路形式二幾種逆變器性能對(duì)比雙逆變器逆變電路和單逆變器型三電平逆變電路雖然有輸出電壓諧波小，器件承受電壓低的優(yōu)點(diǎn)，但是存在電路器件多，控制復(fù)雜，故障概率高的缺點(diǎn)。新發(fā)展的單逆變器直接逆變相對(duì)于雙逆變器及三電平逆變器方案，其開關(guān)損耗略大，逆變器效率較低，功率電子器件換流時(shí)承受的電壓較大等缺點(diǎn)，但是隨著技術(shù)的提高，這些問題逐步得到解決。目前生產(chǎn)的城市軌道列車全部都采用了單逆變器型直接逆變電路。輔助供電系統(tǒng)電路形式二（一）南寧地鐵輔助供電電路組成輔助供電系統(tǒng)電路分析三（二）電路原理

在逆變電路中，直流輸入高壓經(jīng)直流濾波電抗器（FL）、電容器充放電電路（R1、KM2、R2）、直流濾波電容器(FC)，送至IGBT逆變器進(jìn)行逆變后輸出PWM波交流電壓，送入輸出變壓器（TR1）進(jìn)行電壓隔離、降壓，再經(jīng)三相交流濾波器（ACC）濾波得到低諧波含量的三相準(zhǔn)正弦電壓后輸出三相380VRMS/50Hz電壓，從任何一相輸出線與變壓器的中性點(diǎn)之間均可得到單相交流220VRMS電壓。DC110V蓄電池充電機(jī)電路采用三相全波整流+半橋式高頻DC/DC電路。從逆變器電路輸出的穩(wěn)定的3AC380V電壓經(jīng)過三相電抗器（AL）輸入到DC110V充電機(jī)模塊。DC110V充電機(jī)電路工作原理為：3AC380V電壓經(jīng)過自動(dòng)開關(guān)（QF11）、預(yù)充電電阻（RD1、RD2）后輸入到三相整流橋整流，濾波后得到直流電壓（中間電路電壓），當(dāng)中間電路濾波電容電壓達(dá)到一定值后，閉合接觸器KM11短接預(yù)充電電阻。中間電路電壓經(jīng)半橋變換電路變換為高頻矩形波電壓、經(jīng)高頻變壓器進(jìn)行隔離、降壓后，再經(jīng)高頻整流橋整流、電抗器、電容器濾波后得到穩(wěn)定的DC110V電源，給110V蓄電池組充電及去DC110V干線。輔助供電系統(tǒng)電路分析三（二）電路原理——1.輸入及預(yù)充電電路輔助供電系統(tǒng)電路分析三由充電電阻（R1）、充電接觸器（KM2）及短接接觸器（KM1）等組成。（二）電路原理——2.直流濾波電路輔助供電系統(tǒng)電路分析三輸入濾波由直流濾波電抗器（FL）和濾波電容器（FC）組成LC濾波電路。（二）電路原理——3.三相橋式逆變電路輔助供電系統(tǒng)電路分析三

IGBT逆變電路為兩電平電壓型逆變電路，逆變器輸出電壓基波頻率50Hz。（二）電路原理——4.輸出隔離變壓器輔助供電系統(tǒng)電路分析三輸出變壓器(TR1)為Δ/Y形接法，它將IGBT逆變器輸出電壓變換為三相四線制的輸出電壓，并提供DC1500V高壓電源與交流輸出電壓間的電氣隔離。（二）電路原理——5.交流濾波電路輔助供電系統(tǒng)電路分析三由TR1的漏電抗、三相補(bǔ)償電容器（ACC）、抗干擾電路Z1（EMI）組成。（二）電路原理——6.DC110V輸入濾波及預(yù)充電電路輔助供電系統(tǒng)電路分析三由濾波電抗器（AL）和KM11、R01、R02組成。（二）電路原理——7.三相橋式整流電路輔助供電系統(tǒng)電路分析三由AF1組成。（二）電路原理——8.單相半橋逆變電路（高頻方波）輔助供電系統(tǒng)電路分析三由CF1、CF2、A2組成，輸出高頻方波交流電。（二）電路原理——9.高頻隔離降壓變壓器及高頻整流輔助供電系統(tǒng)電路分析三由TM2高頻隔離變壓器及AF2高頻單相橋式整流電路組成。（二）電路原理——10.DC110V輸出濾波電路輔助供電系統(tǒng)電路分析三由濾波電抗器（DL）、濾波電容器（CF3）組成LC濾波電路、抗干擾電路Z2（EMI）。（二）電路原理——11.DC24V變換電路輔助供電系統(tǒng)電路分析三由兩臺(tái)直流-直流變換電路（直流斬波電路）并聯(lián)輸出組成。（二）電路原理——12.信號(hào)檢測(cè)電路輔助供電系統(tǒng)電路分析三1)電壓傳感器VH1、VH2分別檢測(cè)輸入電壓和FC電壓；2)電流傳感器LH1檢測(cè)輸入電流；3)電流傳感器LH2、LH3分別檢測(cè)逆變器輸出的U相與W相電流；4)電壓互感器VH4模塊檢測(cè)SIV的U、V