城軌車輛輔助電路分析及故障排除設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書

1、 2014屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書課題名稱：城軌車輛輔助電路分析及故障排除設(shè)計(jì)專 業(yè) 系 軌 道 交 通 系 班 級(jí) 學(xué)生姓名 指導(dǎo)老師 完成日期 2014屆畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書一、 課題名稱城軌車輛輔助電路的原理分析及故障排除二、 指導(dǎo)教師 三、 設(shè)計(jì)內(nèi)容與要求1、課題概述:隨著城軌車輛牽引動(dòng)力的交流化和運(yùn)行速度的提高，列車上的受控部件或控制裝置也越來越多，控制和被控設(shè)備之間的協(xié)調(diào)和快速響應(yīng)顯得越來越重要。雖然現(xiàn)階段城軌車輛大都引入了網(wǎng)絡(luò)控制，但是由于硬線電路具有極高的可靠性和可維護(hù)性，因此在城軌車輛電氣設(shè)計(jì)中仍然大量采用硬線電路來實(shí)現(xiàn)其控制功能。 本課題主要針對(duì)城軌車輛的部分輔助電路，包括輔助逆變器（d

2、c/ac變流器，簡(jiǎn)稱siv）和低壓電源（dc/dc變流器和蓄電池）兩大部分等展開分析，指出其常見的故障現(xiàn)象，并詳細(xì)說明排除故障的方法。2、設(shè)計(jì)內(nèi)容與要求：1) 設(shè)計(jì)內(nèi)容a) 輔助系統(tǒng)概述；b) dcac輔助逆變器供電；c) dcdc輔助變換器(蓄電池充電器)故障處理；d) 車載供電系統(tǒng)一380v(3相)；e) 輔助電源裝置； f )風(fēng)扇接觸器分析及故障排除；2) 要求a) 要求學(xué)生有一定的電氣線路識(shí)圖基礎(chǔ)； b) 要求學(xué)生有一定的電氣控制及城軌專業(yè)基礎(chǔ)。c) 通過檢索文獻(xiàn)或其他方式，深入了解設(shè)計(jì)內(nèi)容所需要的各種信息； d) 能夠靈活運(yùn)用電工或電機(jī)與電氣控制等課程的基礎(chǔ)知識(shí)和城軌專業(yè)知識(shí)來分析城

3、軌車輛的輔助電路。四、設(shè)計(jì)參考書 1鄭瞳熾.張明銳.城市軌道交通牽引供電系統(tǒng). 北京:中國鐵道出版社，2008 2高爽主編.地鐵車輛構(gòu)造與維修管理. 北京:中國鐵道出版社，2003 3唐春林.城市軌道交通車輛電氣.校本 五、設(shè)計(jì)說明書內(nèi)容1、 封面2、 目錄3、 內(nèi)容摘要(200-400字左右，中英文)4、 引言5、 正文（設(shè)計(jì)方案比較與選擇，設(shè)計(jì)方案原理、分析、論證，設(shè)計(jì)結(jié)果的說明及特點(diǎn)）6、 結(jié)束語7、 附錄(參考文獻(xiàn)、圖紙、材料清單等)六、 設(shè)計(jì)進(jìn)程安排第1周： 資料準(zhǔn)備與借閱，了解課題思路。第2-3周: 設(shè)計(jì)要求說明及課題內(nèi)容輔導(dǎo)。第47周：進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)，完成初稿。第7-10周： 第一

4、次檢查，了解設(shè)計(jì)完成情況。第11周： 第二次檢查設(shè)計(jì)完成情況，并作好畢業(yè)答辯準(zhǔn)備。第12周： 畢業(yè)答辯與綜合成績(jī)?cè)u(píng)定。七、畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯及論文要求 1、畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯要求1) 答辯前三天，每個(gè)學(xué)生應(yīng)按時(shí)將畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書或畢業(yè)論文、專題報(bào)告等必要資料交指導(dǎo)教師審閱，由指導(dǎo)教師寫出審閱意見。2) 學(xué)生答辯時(shí)，自述部分內(nèi)容包括課題的任務(wù)、目的和意義，所采用的原始資料或參考文獻(xiàn)、設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容和主要方法、成果結(jié)論和評(píng)價(jià)。3) 答辯小組質(zhì)詢課題的關(guān)鍵問題，質(zhì)詢與課題密切相關(guān)的基本理論、知識(shí)、設(shè)計(jì)方法、實(shí)驗(yàn)方法、測(cè)試方法，鑒別學(xué)生獨(dú)立工作能力、創(chuàng)新能力。2、畢業(yè)設(shè)計(jì)論文要求文字要求:說明書要求打印(除圖紙外)

5、，不能手寫。文字通順，語言流暢，排版合理，無錯(cuò)別字，不允許抄襲。 3、圖紙要求:按工程制圖標(biāo)準(zhǔn)制圖，圖面整潔，布局合理，線條粗細(xì)均勻，圓弧連接光滑，尺寸標(biāo)注規(guī)范，文字注釋必須使用工程字書寫。4、曲線圖表要求 所有曲線、圖表、線路圖、程序框圖、示意圖等不準(zhǔn)用徒手畫，必須按國家規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)或工程要求繪制。 摘 要 近幾年來，我國城市軌道交通發(fā)展迅速，為緩解城市交通壓力作出巨大的貢獻(xiàn)。城軌車輛輔助供電系統(tǒng)的組成功能、結(jié)構(gòu)類型，系統(tǒng)的選用原則和負(fù)載的分配。論文詳細(xì)分析了城軌車輛輔助供電系統(tǒng)的電路原理、主要電氣部件的技術(shù)參數(shù)、功能作用。著重分析了靜止逆變器及其控制、城軌車輛輔助系統(tǒng)的維護(hù)與保養(yǎng)。城軌地鐵車

6、輛的輔助電源系統(tǒng)是機(jī)車的重要組成部分，擔(dān)負(fù)著除機(jī)車牽引系統(tǒng)主電路以外各種裝置的供電任務(wù)，如牽引/制動(dòng)控制裝置的控制電源，各冷卻用風(fēng)機(jī)、變壓器冷卻用油泵、變流器冷卻用水泵、制動(dòng)/受電弓等各種氣動(dòng)機(jī)械裝置提供風(fēng)源的空氣壓縮機(jī)、空調(diào)、 通風(fēng)機(jī)等輔助電動(dòng)機(jī)的三相交流電源，電熱器、冰箱、信息顯示裝置的電源等等。機(jī)車輔助電源系統(tǒng)由三相交流輔助電源系統(tǒng)和直流電源系統(tǒng)組成。每列車采用兩臺(tái)輔助逆變器，輔助逆變器將1500v接觸網(wǎng)提供的直流電逆變處理后為車輛提供兩組電源：一組為380v、50hz的三相交流電，提供給空調(diào)、電暖器、電燈、空壓機(jī)等設(shè)備。當(dāng)一臺(tái)輔助逆變器發(fā)生故障后，另一臺(tái)輔助逆變器通過擴(kuò)展供電單元向整列

7、車供電，維持車輛的基本工作。關(guān)鍵詞：輔助供電 直流電逆變 負(fù)載分配 靜止逆變器 維護(hù)與保養(yǎng)abstractin recent years, the rapid development of urban rail transit, to ease the pressure on urban transport make a significant contribution. function,urban rai hic lea power supply system structure types ,the principle of the system and the load distrib

8、ution. the paper analyses urban rail vehicle auxiliary power supply system circuit principle, technical parameters, main electric components function. focuses on the analysis of the maintenance of auxiliary system static inverter and its control, urban rail vehicles.城軌地鐵車輛的輔助電源系統(tǒng)是機(jī)車的重要組成部分，擔(dān)負(fù)著除機(jī)車牽引系

9、統(tǒng)主電路以外各種裝置的供電任務(wù)，如牽引/制動(dòng)控制裝置的控制電源，各冷卻用風(fēng)機(jī)、變壓器冷卻用油泵、變流器冷卻用水泵、制動(dòng)/受電弓等各種氣動(dòng)機(jī)械裝置提供風(fēng)源的空氣壓縮機(jī)、空調(diào)、 通風(fēng)機(jī)等輔助電動(dòng)機(jī)的三相交流電源，電熱器、冰箱、信息顯示裝置的電源等等。the auxiliary power supply system of urban rail metro vehicle is an important part of locomotive except the power supply task undertakes locomotive traction system main circuit

10、outside various devices, such as traction / braking control device control power supply, cooling fan, pump, converter transformer cooling by cooling pump, brake / pantograph etc. pneumatic mechanical device provides a source of air compressor, air conditioning, ventilation and other auxiliary motor

11、three-phase ac power supply, electric heater, refrigerator, information display device power etc.locomotive auxiliary power supply system is composed of three phase ac auxiliary power system and dc power supply system. each train with two sets of auxiliary inverter, auxiliary inverter inverting dc 1

12、500v contact network to provide for vehicles to provide two sets of power: a set of 380v, 50hz three-phase ac power supply, to provide air conditioning, electric heater, electric, air compressor equipment. when an auxiliary inverter fault, another auxiliary inverter by extending the supply unit to t

13、he whole train, the basic work of maintaining vehicle. key words:the auxiliary power supply dc inverter load sharing static inverter maintenance and maintenance目錄第1章 城市軌道交通電氣線路的識(shí)圖原則與簡(jiǎn)介- 1 -1.1城市軌道交通電氣線路的基本知識(shí)與識(shí)圖原則- 1 -1.2城市軌道交通控制電路構(gòu)成與各部分電路作用簡(jiǎn)介- 3 -1.3城市軌道交通車輛控制電氣線路的整體介紹- 4 -1.4城軌車輛控制電路系統(tǒng)故障介紹及其處理- 8 -

14、第2章 輔助供電系統(tǒng)供電電路的應(yīng)用- 9 -2.1背景知識(shí)- 9 -2.2 基本原理- 9 -2.3現(xiàn)狀和發(fā)展- 12 -2.4輔助逆變器電路選型- 13 -2.5輔助逆變器電路選型- 16 -第3章 輔助電路的常見故障的分析與處理- 19 -3.1車載供電系統(tǒng)一380v(3相)- 19 -3.2 輔助電源裝置- 20 -3.3常見的輔助逆變器電路形式- 23 -3.4 1500vdc供電原理- 24 -3.5 閘刀開關(guān)- 25 -3.6 輔助系統(tǒng)交流負(fù)載- 26 -3.7 輔助逆變器的控制- 27 -3.8 輔助逆變器的操作- 27 -心得體會(huì)- 28 -參考文獻(xiàn)- 29 -引言人類的活動(dòng)中

15、心城市是社會(huì)進(jìn)步的標(biāo)志。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和科技的進(jìn)步，城市的規(guī)模不斷擴(kuò)大。城市范圍內(nèi)的大量人員流動(dòng)，要求配置便捷、可達(dá)性強(qiáng)的客運(yùn)交通工具，以便人們高效率地達(dá)到出行的目的。世界上許多大城市的發(fā)展經(jīng)驗(yàn)告訴我們，只有采用快速軌道交通系統(tǒng)（地下鐵道、輕軌、高架獨(dú)軌交通等）作為公共交通的骨干網(wǎng)絡(luò)，才有可能有效的完成城市客運(yùn)任務(wù)。在此形勢(shì)下，城市軌道交通起到了骨干的作用，其中起到主要作用的是地下鐵道和輕軌交通。而作為承擔(dān)這一重要任務(wù)之一的地下鐵道，其無論從時(shí)間方面還是從速度方面，都能在很大程度上滿足人們的工作出行需求，而這種準(zhǔn)時(shí)、準(zhǔn)確的保證是從保證地鐵正常工作的每個(gè)方面來保證的。電氣控制是地鐵中最為重要的部

16、分之一，只有保證了電氣控制的正常工作才能保證列車的運(yùn)行，所以在列車出現(xiàn)電氣故障的時(shí)候能夠迅速準(zhǔn)確的完成故障的查找與處理是重中之重。本文介紹了輔助供電系統(tǒng)是城軌車輛上一個(gè)必不可少的部分，輔助供電系統(tǒng)的功能是為空調(diào)、通風(fēng)機(jī)、空氣壓縮機(jī)、蓄電池充電器及照明等輔助設(shè)備供電。傳統(tǒng)的城軌車輛上，輔助電源通常采用旋轉(zhuǎn)式電動(dòng)發(fā)電機(jī)組的供電方案。電動(dòng)機(jī)從受電裝置獲取直流電源，發(fā)電機(jī)輸出三相交流電壓向負(fù)載供電；對(duì)于dc110v和dc24v的用電設(shè)備，仍需通過三相變壓器和整流裝置向其提供電源。這種供電方式機(jī)組設(shè)備體積大、輸出容量小、效率低，而且電源易受直流發(fā)電機(jī)組工況變化的影響，輸出電壓波動(dòng)大，可靠性較差。近年來，

17、我國引進(jìn)的城軌車輛上，輔助電源均采用了靜止式輔助逆變電源。靜止式輔助逆變電源直接從城軌車輛受流裝置受電，經(jīng)過dc/dc斬波變換后向三相逆變器提供穩(wěn)定的輸入電壓，通過vvvf變頻調(diào)壓控制，逆變器輸出三相交流電壓。對(duì)于多路輸出電源，電路還采用變壓器隔離形式。這種輔助逆變電源的優(yōu)點(diǎn)是輸出電壓的品質(zhì)因數(shù)好、電源使用效率高、工作性能安全可靠。本文第一章從總的方面介紹了電路圖的識(shí)圖概述以及控制電路的整體，并介紹了故障發(fā)生的幾個(gè)常見部件與現(xiàn)象。第二章介紹了輔助供電系統(tǒng)供電電路的應(yīng)用。第三章介紹了輔助電路的常見故障的分析與處理。- 7 -第1章 城市軌道交通電氣線路的識(shí)圖原則與簡(jiǎn)介 1.1城市軌道交通電氣線路

18、的基本知識(shí)與識(shí)圖原則1.1.1電氣線路的基本知識(shí)電氣、電子電路圖是人們?yōu)榱搜芯亢凸こ痰男枰眉s定的符號(hào)繪制的一種表示結(jié)構(gòu)的圖形。電路圖是采用相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一規(guī)定的電氣符號(hào)按制圖規(guī)則表示電氣設(shè)備連接順序的圖形，通過電路圖可以知道實(shí)際電路的情況。電路圖由元器件符號(hào)、連線、結(jié)點(diǎn)、注釋四大部分組成。元器件符號(hào)表示實(shí)際電路的元器件，一般表示出了元器件的特點(diǎn)，而且引腳的數(shù)目都和實(shí)際元器件保持一致。連線表示的是實(shí)際電路的導(dǎo)線，結(jié)點(diǎn)表示若干個(gè)元器件引腳或者若干條導(dǎo)線之間相互的連接關(guān)系。所有和結(jié)點(diǎn)相連的元器件引腳、導(dǎo)線，不論數(shù)目多少，都是導(dǎo)通的。常見的電路圖有原理圖、方框圖、裝配圖（配線圖）等。（1） 原理圖。是

19、用來體現(xiàn)電路工作原理的一種電路圖，也叫做電原理圖。（2） 方框圖。是一種用方框和連線來表示電路工作原理和構(gòu)成概況的電路圖。（3） 裝配圖（配線圖）。是為了進(jìn)行電路裝配而采用的一種圖紙，圖上符號(hào)是電路元器件的實(shí)物外形圖。1.1.2電氣線路的識(shí)圖原則1.劃分基本單元；2.基本單元功能分析；3.系統(tǒng)工作過程及功能分析。電氣控制電路分析的內(nèi)容和要求：1.熟悉機(jī)械、電氣設(shè)備；2.根據(jù)設(shè)備的動(dòng)作程序，結(jié)合設(shè)備結(jié)構(gòu)識(shí)讀電路圖；3.分析電氣控制系統(tǒng)（1）總體瀏覽； （2）分析控制電路；（3）分析輔助電路；（4）連鎖與保護(hù)環(huán)節(jié)；（5）總體檢查。電氣設(shè)備常用基本文字符號(hào)和輔助文字符號(hào)（如表1-1所示）：表1-1

20、電氣設(shè)備常用和輔助基本文字符號(hào)文字符號(hào)字母表示文字符號(hào)字母表示文字符號(hào)字母表示具有延時(shí)動(dòng)作的限流保護(hù)器件fr具有瞬時(shí)動(dòng)作的限流保護(hù)器件fa具有延時(shí)和瞬時(shí)動(dòng)作的限流保護(hù)器件fs晶體管放大器ad端子板xt過電壓放電器件避雷器f電容器c光指示器hl交流繼電器ka照明燈el熔斷器fu接觸器km空氣調(diào)節(jié)器ev限壓保護(hù)器件fv電感器l選擇開關(guān)xk按鈕開關(guān)sb整流器u隔離開關(guān)qs電阻器r控制開關(guān)sa二極管v晶體管b晶閘管kg插座xs電磁閥yv端子板xt指示燈hl蓄電池gb斷路器qf1.2城市軌道交通控制電路構(gòu)成與各部分電路作用簡(jiǎn)介1.2.1控制電路構(gòu)成：城軌交通控制電路包括主電路、輔助電路、控制與信息監(jiān)控電

21、路及門控電路。車輛電氣系統(tǒng)包括車輛上的各種電氣設(shè)備及其控制電路。按其作用和功能可分為主電路系統(tǒng)，輔助電路系統(tǒng)和電子控制電路系統(tǒng)3個(gè)部分。1.2.2各部分電路作用：主電路由牽引電機(jī)及與其相關(guān)的電氣設(shè)備和連接導(dǎo)線組成，其作用是將電網(wǎng)的電能轉(zhuǎn)變?yōu)檐囕v運(yùn)行所需的牽引力，當(dāng)在電氣制動(dòng)時(shí)將車輛的動(dòng)能轉(zhuǎn)換為電制動(dòng)力。它是車輛上的高電壓、大電流、大功率動(dòng)力回路。輔助電路系統(tǒng)為保證車輛正常運(yùn)行必須設(shè)置的輔助設(shè)備(如供某些電器通風(fēng)、冷卻的通風(fēng)機(jī)、空氣壓縮機(jī)、空調(diào)裝置、車輛照明等)所提供的輔助用電系統(tǒng)。電子與控制電路分為有接點(diǎn)的直流電路和無接點(diǎn)的電子電路，控制電路的作用是控制主電路和輔助電路各電器的工作，通過司機(jī)操

22、縱主控制器和各按鈕使列車正常運(yùn)行或由列車自動(dòng)運(yùn)行控制系統(tǒng)控制運(yùn)行。1直流斬波控制方式主回路包括：（1）線路輸入濾波部分。 （2）牽引-制動(dòng)回路部分。 （3）主要設(shè)備：電機(jī)、斬波器、受電弓、高速斷路器、主控制器、緊急制動(dòng)開關(guān)等。車輛電氣系統(tǒng)包括車輛上的各種電氣設(shè)備及其控制電路，按其功能可分為： 1主電路：指的是供車輛牽引動(dòng)力的電路。主要由受流器、牽引箱、牽引電機(jī)、電阻、電抗器及電氣開關(guān)等設(shè)備組成。2控制與信息監(jiān)控電路：用于對(duì)列車實(shí)施牽引、制動(dòng)控制等操作，以及對(duì)設(shè)備狀況進(jìn)行監(jiān)控、記錄、預(yù)報(bào)的電路。3輔助電路：通常由逆變器或發(fā)電機(jī)輸出中級(jí)電壓供車輛除牽引外電動(dòng)力設(shè)備使用，應(yīng)急情況由蓄電池維持供電。4

23、門控電路：對(duì)車門進(jìn)行開、關(guān)控制的電路。1.3城市軌道交通車輛控制電氣線路的整體介紹1.3.1主電路控制（電路圖如圖1-1所示） sa浪涌吸收器；ies隔離開關(guān)；hscb高速斷路器；lfl濾波電抗器；ccz充電電阻；cck充電接觸器；lik線路接觸器；vmd電壓傳感器；dbz制動(dòng)電阻；cmd電流傳感器；ss速度傳感器；m1m4交流電動(dòng)機(jī)；cbr差動(dòng)電流保護(hù)器；fcz過壓保護(hù)電阻；lfc濾波電容器。 圖1-1 主電路控制電路1工作原理：牽引時(shí)，電網(wǎng)通過受電弓p、主熔斷器f、隔離開關(guān)ies、高速斷路器hscb、線路接觸器lik及逆變器給牽引電機(jī)供電。在再生制動(dòng)時(shí)以相反的路徑使電網(wǎng)吸收電機(jī)反饋的能量。

24、lfl是線路濾波電抗器，lfc是線路濾波電容器，兩者構(gòu)成線路濾波器。接觸器cck與電阻ccz構(gòu)成充電限流環(huán)節(jié)。在受電弓升起、高速斷路器閉合后，為防止過大的充電電流沖擊使濾波電容器受損，首先閉合cck，待電容電壓達(dá)到一定值后，閉合線路接觸器lik，將限流電阻ccz短接。 t1、d1t6、d6構(gòu)成vvvf逆變器。在牽引工況將直流電能變換為電壓和頻率可調(diào)的交流電能供給牽引電機(jī)。在電制動(dòng)工況，電機(jī)作發(fā)電機(jī)運(yùn)行，逆變器以整流方式將電能反饋給電網(wǎng)(再生制動(dòng))或消耗在電阻上(電阻制動(dòng))。t7、d8構(gòu)成斬波器，dbz為制動(dòng)電阻。斬波器的主要功能是用于電阻制動(dòng)，用它來調(diào)節(jié)制動(dòng)電流的大小。另一個(gè)功能是作過電壓保護(hù)

25、之用。如果在逆變器的直流回路中有短時(shí)的過電壓，則斬波器工作，通過它對(duì)電阻dbz放電，待過電壓消除后斬波器截止。這種過電壓的保護(hù)環(huán)節(jié)也叫“軟撬杠”。tz是晶閘管，fcz是過電壓保護(hù)電阻。當(dāng)直流環(huán)節(jié)發(fā)生過電壓，經(jīng)斬波器放電后仍不能消除，則晶閘管tz導(dǎo)通，直流回路通過fcz放電。因?yàn)榫чl管只能觸發(fā)導(dǎo)通，而不能用門極觸發(fā)方式關(guān)斷，因此tz觸發(fā)后必須立即斷開高速斷路器hscb，否則會(huì)造成直流回路持續(xù)放電。這種過電壓保護(hù)環(huán)節(jié)叫“硬撬杠”。顯然“硬撬杠”的保護(hù)動(dòng)作整定電壓值比“軟撬杠”的高。(有的主電路中不設(shè)此環(huán)節(jié))。r c是固定并聯(lián)在濾波電容器lfc上的放電電阻。為安全計(jì)，要求在主電路斷電后lfc兩端電壓

26、在5min內(nèi)降到50v以下。由此可以確定放電的時(shí)間常數(shù)及放電電阻值。ies是隔離接地開關(guān)，在需要主回路接地時(shí)將它轉(zhuǎn)換到接地位置。cbr為差動(dòng)電流傳感器，用以檢測(cè)直流回路流入與流出的電流差，以檢測(cè)接地等故障。cmd為電流傳感器，vmd為電壓傳感器，ss為速度傳感器。 2控制方式：一臺(tái)vvvf逆變器給同一輛車四臺(tái)相互并聯(lián)的電動(dòng)機(jī)m1m4供電，這種逆變器與電機(jī)的配置方式叫1c4m，它們的控制方式叫“車控”方式。也有一種配置是一臺(tái)逆變器給同一轉(zhuǎn)向架上兩臺(tái)相互并聯(lián)的電機(jī)供電，這種配置方式叫1c2m，它們的控制方式叫“架控”方式?！败嚳亍被颉凹芸亍比Q于牽引、制動(dòng)特性要求，以及逆變器與電機(jī)容量。我國多數(shù)城

27、軌動(dòng)車采用“車控”方式，但少數(shù)也采用“架控”方式，如廣州地鐵采用了“車控方式”，而天津?yàn)I?？焖倬€采用了“架控”方式。如果由一臺(tái)逆變器給一臺(tái)電機(jī)供電，叫1c1m，也叫“軸控”。在城軌動(dòng)車中由于電機(jī)功率較小，沒有必要用軸控(在鐵路干線大功率機(jī)車中才使用)。3主電路設(shè)有下列保護(hù)：（1）輸入過流保護(hù)：封鎖igbt的門極脈沖、斷開hscb及線路接觸器、顯示并報(bào)警、規(guī)定次數(shù)復(fù)位。（2）輸出過流保護(hù)：首先改變igbt的門極脈沖，若在一定時(shí)間間隔內(nèi)仍過流則封鎖igbt門極脈沖、斷開線路接觸器、顯示并報(bào)警、規(guī)定次數(shù)復(fù)位。（3）輸入過電壓保護(hù)：牽引工況：當(dāng)網(wǎng)壓高于設(shè)定值，首先使斬波器觸發(fā)，若網(wǎng)壓繼續(xù)升高，則封鎖i

28、gbt觸發(fā)脈沖、斷開hscb和線路接觸器、顯示并報(bào)警。網(wǎng)壓下降到規(guī)定值自動(dòng)復(fù)位。若主電路中設(shè)有“硬撬杠”過壓保護(hù)環(huán)節(jié)，則在用“軟撬杠”放電仍不能使過壓消除情況下，觸發(fā)晶閘管，使強(qiáng)行持續(xù)放電。同時(shí)封鎖igbt脈沖，開斷hscb及線路接觸器。設(shè)置“硬撬杠”對(duì)于釋放過電壓的能量更有效、快捷。制動(dòng)工況：采用再生制動(dòng)時(shí)，當(dāng)網(wǎng)壓高于某設(shè)定值(例如1800v)，則自動(dòng)轉(zhuǎn)入電阻制動(dòng)。若網(wǎng)壓持續(xù)高于某設(shè)定值(例如1980v)則封鎖igbt脈沖，斷開hscb和線路接觸器轉(zhuǎn)入空氣制動(dòng)。（4）輸入欠壓保護(hù)：低于設(shè)定值(例如1000v)逆變器停機(jī)，恢復(fù)至某設(shè)定值(例如1100v)逆變器自動(dòng)恢復(fù)運(yùn)行。（5）過熱保護(hù)：vv

29、vf逆變器溫度超過第一溫度設(shè)定值時(shí)，逆變器降功率運(yùn)行。超過第二溫度設(shè)定值時(shí)，逆變器停機(jī)、報(bào)警并顯示。（6）逆變器相電流不平衡保護(hù)：當(dāng)不平衡超過設(shè)定值則停機(jī)。（7）牽引電機(jī)過流保護(hù)：保護(hù)動(dòng)作順序與輸出過流保護(hù)相同。 1.3.2輔助供電系統(tǒng)輔助供電系統(tǒng)包括輔助逆變器、低壓電源裝置、蓄電池和相關(guān)的電氣設(shè)備和隔離開關(guān)、接觸器、熔斷器、故障轉(zhuǎn)換裝置(也稱“擴(kuò)展供電轉(zhuǎn)換裝置”)等。 1輔助逆變器輔助逆變器又稱靜止逆變器，是將直流輸入電壓變換為三相交流380v電壓，給列車上的輔助設(shè)備供電的設(shè)備。它的主要負(fù)載包括空調(diào)設(shè)備(空調(diào)壓縮機(jī)、冷凝器風(fēng)扇、蒸發(fā)器風(fēng)扇)、空氣壓縮機(jī)、設(shè)備通風(fēng)機(jī)、客室照明以及擋風(fēng)玻璃除霜器

30、、方便插座、刮雨器等。(有的車上客室照明、雨刮器全用dc110v供電；有的車上所有設(shè)備都用自然風(fēng)冷，則不需設(shè)備通風(fēng)機(jī)。) 2輔助逆變器技術(shù)要求(1) 輸入電壓范圍 (2) 輸出電壓波動(dòng)范圍：(一般要求±5) (3) 輸出電壓波形畸變：(一般要求畸變因數(shù)<10) (4) 輸出電壓不均衡度：(一般在相間對(duì)稱平衡時(shí)，要求<1) (5) 輸出頻率：50×(1+1)hz (6) 效率：(一般要求全負(fù)荷時(shí)>90) (7) 噪聲：相距一定距離的分貝例如：相距1m時(shí)小于70db(a) (8) 保護(hù)：ip等級(jí) (9) 過載能力：在額定輸出電流下連續(xù)工作時(shí)，允許施加非周期性過

31、載，對(duì)額定容量小于或等于100kva的裝置，過載能力為 150時(shí)為1 min ；對(duì)額定容量大于100kva的裝置，過載能力為130時(shí)為30s。 3輔助逆變器對(duì)負(fù)載啟動(dòng)的要求(1) 負(fù)載順序啟動(dòng)，以避免啟動(dòng)沖擊電流疊加。 (2) 當(dāng)負(fù)荷在一定范圍內(nèi)變化時(shí)，要求其輸出電壓瞬間變化在一定范圍內(nèi)，且在限定時(shí)間內(nèi)恢復(fù)其額定值。(例如當(dāng)負(fù)荷變化為逆變器額定負(fù)載的±30時(shí)，要求其輸出電壓瞬間變化范圍不超過±15，且在300ms內(nèi)恢復(fù)其額定值。)(3) 重復(fù)啟動(dòng)和停止一定負(fù)載的能力(例如額定負(fù)載的60)。(4) 當(dāng)逆變器已帶有部分負(fù)載的情況下，啟動(dòng)空氣壓縮機(jī)或空調(diào)壓縮機(jī)等負(fù)載，其輸出電壓降

32、在允許范圍之內(nèi)(例如20)。 4輔助系統(tǒng)主要功能部分 (1)逆變部分：輔助用電設(shè)備大都需要三相50hz，380v220v交流電源，因而首先要將波動(dòng)的直流網(wǎng)壓逆變?yōu)楹銐汉泐l的三相交流電。(2)變壓器隔離部分：為了安全必須將電網(wǎng)上的高壓與低壓用電設(shè)備，尤其是常需人工操作的控制電源的設(shè)備，在電氣電位上實(shí)現(xiàn)隔離。通常采用變壓器進(jìn)行電氣隔離，同時(shí)也可通過設(shè)計(jì)不同的匝比以滿足電壓值的需要。(3)直流電源(兼作蓄電池充電器)：車輛上各控制電器都由直流電源dcdc供電。車輛上蓄電池為緊急用電所需，所以dc110v控制電源同時(shí)也是蓄電池的充電器。 1.3.3控制電路主要是用來控制車輛的主線路，車輛的起動(dòng)、運(yùn)行、

33、調(diào)速、停車、反向等一系列的動(dòng)作，還包括許多監(jiān)控回路，檢測(cè)列車各工況下的參數(shù)，根據(jù)所檢測(cè)到的故障參數(shù)，及時(shí)發(fā)出指令，控制繼電器動(dòng)作，切斷主回路中相關(guān)的觸點(diǎn)，起到相關(guān)保護(hù)作用。根據(jù)司機(jī)發(fā)出的指令，控制線路中有關(guān)繼電器得電或失電，使得對(duì)應(yīng)的主回路接觸器動(dòng)作，最終控制牽引電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)，從而控制列車的牽引、制動(dòng)等工況。1.3.4門控電路包括車門的開啟與關(guān)閉，車門的監(jiān)控回路、列車再開門回路。1.4城軌車輛控制電路系統(tǒng)故障介紹及其處理地鐵車輛的故障是指維修計(jì)劃之外的故障和事故，包括在檢修基地內(nèi)進(jìn)行的故障和在地鐵運(yùn)營線路上的車輛突發(fā)故障。地鐵車輛故障分為4種情況：1在線運(yùn)營車輛發(fā)生故障不能正常運(yùn)行，但經(jīng)過短時(shí)間

34、（23min）修復(fù)或換件處理可以恢復(fù)正常性能維持運(yùn)行。2在線運(yùn)營車輛發(fā)生故障，但不影響車輛正常運(yùn)行，這類故障一般繼續(xù)維持運(yùn)行，待車輛回庫后再對(duì)故障進(jìn)行處理。3.運(yùn)營中地鐵車輛發(fā)生嚴(yán)重故障，不能維持正常運(yùn)行，且短時(shí)間內(nèi)無法進(jìn)行有效處理，為了不致耽誤車上旅客太長時(shí)間和保證地鐵線路的正常運(yùn)行，有必要進(jìn)行清客，使用地鐵車輛或工程車將其牽引出運(yùn)營線路退出服務(wù)，進(jìn)行維修。4地鐵車輛運(yùn)營中發(fā)生脫軌、顛覆、火災(zāi)或車輛走行部分發(fā)生如切軸等嚴(yán)重故障，影響車輛運(yùn)行安全時(shí)，車輛維修部門接到報(bào)告后，應(yīng)成立緊急求援隊(duì)伍，迅速趕赴車輛故障發(fā)生地點(diǎn)，將旅客和無關(guān)人員進(jìn)行疏散，將故障車進(jìn)行緊急處理，如發(fā)生火災(zāi)還應(yīng)將火源車輛做隔

35、離處理。這些車輛一般也是回檢修基地進(jìn)行修復(fù)處理。第2章 輔助供電系統(tǒng)供電電路的應(yīng)用2.1背景知識(shí)dc/ac逆變技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)直流電能到交流電能的轉(zhuǎn)換，可以從蓄電池、太陽能電池等直流電能變換得到質(zhì)量較高的、能滿足負(fù)載對(duì)電壓和頻率要求的交流電能。dc/ac逆變技術(shù)在交流電機(jī)的傳動(dòng)、不間斷電源(ups)、變頻電源、有源濾波器、電網(wǎng)無功補(bǔ)償器等許多場(chǎng)合得到了廣泛的應(yīng)用。dc/ac逆變技術(shù)的基本原理是通過半導(dǎo)體功率開關(guān)器件(例如scr,gto，gtr,igbt和功率mosfet模塊等)的開通和關(guān)斷作用，把直流電能變換成交流電能，因此是一種電能變換裝置。由子是通過半導(dǎo)體功率開關(guān)器件的開通和關(guān)斷來實(shí)現(xiàn)電能轉(zhuǎn)換

36、的，因此轉(zhuǎn)換效率比較高。但轉(zhuǎn)換輸出的波形卻很差，是含有相當(dāng)多諧波成分的方波。而多數(shù)應(yīng)用場(chǎng)合要求逆變器輸出的是理想的正弦波，因此如何利用半導(dǎo)體功率開關(guān)器件的開通和關(guān)斷的轉(zhuǎn)換，使逆變器輸出正弦波和準(zhǔn)正弦波就成了dc/ac逆變器技術(shù)發(fā)展中的一個(gè)主要問題。2.2 基本原理常用逆變器主電路的基本形式有兩種分類方法：按照相數(shù)分類，可以分為單相和三相；按照直流側(cè)波形和交流側(cè)波形分類，可以分為電壓型逆變器和電流型逆變器。具體如下：圖2-1逆變器的分類dc/ac逆變器按拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)劃分，分為buck型dc/ac逆變器，boost型dc/ac逆變器，buck-boost型dc/ac逆變器。2.2.1 buck型dc/

37、ac逆變器buck型dc/ac逆變器電路基本拓?fù)淙鐖D所示。圖2-2buck型dc/ac逆變器電路基本拓?fù)洳捎昧藘山M對(duì)稱的buck電路，負(fù)載跨接在兩個(gè)buck變換器的輸出端，并以正弦的方式調(diào)節(jié)buck變換器的輸出電壓，進(jìn)行dc/ac的變換。它包括直流供電電源v m，輸出濾波電感l(wèi)1和l2，功率開關(guān)管s1-s4 。濾波電容c1和c2，續(xù)流二極管d1-d4，以及負(fù)載電阻r。通過滑模控制，使輸出電容電壓v1和v2隨參考電壓的變化而變化，從而使兩個(gè)buck變換器各產(chǎn)生一個(gè)有相同直流偏置的正弦波輸出電壓，并且v1和v2在相位上互差180度。由于負(fù)載跨接在k和代的兩端，則dc/ac變換器的輸出電壓玲為如下式

38、所示的正弦波，圖2-3所示即為逆變器的基本工作原理。圖2-3逆變器的基本工作原理雖然有一個(gè)直流偏置電壓出現(xiàn)在負(fù)載的任一端，但負(fù)載兩端電壓為正負(fù)交變的正弦波電壓，并且其直流電壓為零。由于dc/ac變換器的輸出電流是正負(fù)交變的，因此要求電路中的buck變換器的電流能雙向流通，如圖2-4所示電路由兩組雙向buck變換器組成。如圖2-5所示，凡與又是一對(duì)互補(bǔ)控制的開關(guān)管，d1和d2為反并止極管。當(dāng)開關(guān)s1閉合、s2打開時(shí)，若電感電流方向?yàn)檎?，則電流流經(jīng)s1，若為負(fù)則電感電流經(jīng)d1續(xù)流。當(dāng)s1打開、s2閉合時(shí)，若電感電流方向?yàn)檎?，則電流經(jīng)d2續(xù)流，若為負(fù)則電感電流流經(jīng)s2。如圖2-6所示一對(duì)互補(bǔ)控制的開

39、關(guān)管曲線圖圖2-4兩組雙向buck變換器圖2-5一對(duì)互補(bǔ)控制的開關(guān)管圖2-6一對(duì)互補(bǔ)控制的開關(guān)管曲線圖2.2.2 boost型ac/ac逆變器boost型dc/ac逆變器電路基本拓?fù)淙鐖D2-7所示。采用了兩組對(duì)稱的boost電路，負(fù)載跨接在兩個(gè)boost變換器的輸出端，并以正弦的方式調(diào)節(jié)boost變換器的輸出電壓，進(jìn)行d/ac的變換。它包括直流供電電v m，輸出濾波電感l(wèi)1和l2，功率開關(guān)管s1-s4，濾波電容c1和c2，續(xù)流二極管d1-d4，以及負(fù)載電阻r。通過滑?？刂?，使輸出電容電壓k和k隨參考電壓的變化而變化，從而使兩個(gè)boost變換器各產(chǎn)生一個(gè)有相同直流偏置的正弦波輸出電壓，并且v1和

40、v2在相位上互差180度。獲得的輸出電壓為v0 = v1-v2，是一個(gè)正弦電壓。圖2-7boost型dc/ac逆變器電路基本拓?fù)?.2.3 buck-boost型dc/ac逆變器?；驹頌樯鲜鰞煞N結(jié)構(gòu)的中和，這里就不做太多解釋了。2.3現(xiàn)狀和發(fā)展一般認(rèn)為，dc-ac逆變器的發(fā)展可以分為如下兩個(gè)階段。1，1956-1980年為傳統(tǒng)發(fā)展階段。這個(gè)階段的特點(diǎn)是：開關(guān)器件以低速器件為主，逆變器的開關(guān)頻率較低，波形改善以多重疊加為主，體積重量較大，逆變效率低。正弦波逆變器開始出現(xiàn)。1960年以后，人們注意到改善逆變器波形的重要性，并開始進(jìn)行研究。1963年，f.g.turn bull提出了“消除特定諧

41、波法”，為后來的優(yōu)化pwm法奠定了基礎(chǔ)，以實(shí)現(xiàn)特定的優(yōu)化目標(biāo)，如諧波最小、效率最優(yōu)、轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)最小等。2、1980年到現(xiàn)在為高頻化新技術(shù)階段。這個(gè)階段的特點(diǎn)是：開關(guān)器件以高速器件為主，逆變器的開關(guān)頻率較高，波形改善以pwm法為主，體積重量較小，逆變效率高。正弦波逆變器技術(shù)發(fā)展日趨完善。20世紀(jì)70年代后期，可關(guān)斷晶閘管gto、電力晶體管gtr及其模塊相繼實(shí)用化。80年代以來，電力電子技術(shù)與微電子技術(shù)相結(jié)合，產(chǎn)生了多種高頻化的全控器件，并得到了迅速發(fā)展，如功率場(chǎng)效應(yīng)晶體管power mosfet，絕緣門極晶體管igt或igst,靜電感應(yīng)晶體管sit,靜電感應(yīng)晶閘管sith、場(chǎng)控晶閘管mct, mo

42、s晶體管mgt、iegt以及igct等。這就使電力電子技術(shù)由傳統(tǒng)發(fā)展時(shí)代進(jìn)入到高頻化時(shí)代。在這個(gè)時(shí)代，具有小型化和高性能特點(diǎn)的新逆變技術(shù)層出不窮，特別是脈寬調(diào)制波形改善技術(shù)得到了飛速的發(fā)展。今后，隨著工業(yè)和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，對(duì)電能質(zhì)量的要求將越來越高，包括市電電網(wǎng)在內(nèi)的原始電能的質(zhì)量可能滿足不了設(shè)備的要求，必須經(jīng)過電力電子裝置變換后才能使用，而dc/ac逆變技術(shù)在這種變換中將起到重要的作用。2.4輔助逆變器電路選型 2.4.1 從逆變器電路原理選型城市軌道交通列車使用的逆變器從電路原理組成有先經(jīng)升/降壓穩(wěn)壓后逆變和另一種是直接逆變兩種。先升/降壓穩(wěn)壓后逆變?cè)黼娐房驁D如圖2-8所示。cho為升/

43、降壓器,一般有斬波降壓(如圖2-8)和逆變降壓(如圖2-9)兩種方式,其作用是使逆變器輸入電壓穩(wěn)定,并對(duì)逆變器起保護(hù)作用。inv為逆變器,它的輸出經(jīng)電感電容濾波網(wǎng)絡(luò)fil濾波后輸入到隔離變壓器t0變壓器的原邊繞組為連接,次邊繞組為y連接。輸出三相四線ac380v,50hz電壓。另有2個(gè)變壓器t1、t2由ac380v供電。分別經(jīng)降壓、整流、濾波后輸出dc110v和dc24v。圖2-8先升/降壓穩(wěn)壓后逆變?cè)黼娐房驁D 逆變器采用pwm調(diào)制,它的開關(guān)頻率要兼顧兩方面:過高則因開關(guān)損耗較大而影響逆變器的效率,還會(huì)由于正、負(fù)組換流所需的“死區(qū)”影響占空比,影響逆變器輸出波形的諧波含量;若過低也會(huì)使輸出電

44、壓波形諧波含量較大。一般采用spwm調(diào)制,將開關(guān)頻率控制在2.5khz左右能兼顧這些要求。 目前由于器件水平與控制技術(shù)的提高,已很少采用升/降壓環(huán)節(jié)。即使對(duì)于dc750v的供電系統(tǒng)來說,其網(wǎng)壓波動(dòng)范圍也為-33.5%+20%,與dc1500v供電系統(tǒng)一致,所以對(duì)于dc1500v系統(tǒng)能做到的,對(duì)于dc750v系統(tǒng)同樣能做到。 直接逆變是城市軌道車輛輔助逆變電源最簡(jiǎn)單的基本電路結(jié)構(gòu)形式,原理如圖2-10所示。開關(guān)元器件通?？刹捎么蠊β蔳to、igbt或ipm。輔助逆變電源采用直接從受電弓或第三供電軌受流方式,逆變器按v/f等于常數(shù)的控制方式,輸出三相脈寬調(diào)制電壓采用變壓器隔離向負(fù)載供電。這種電路的

45、特點(diǎn)是電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、元器件使用數(shù)量少、控制方便;但逆變器電源輸出電壓容易受電網(wǎng)輸入電壓的波動(dòng)影響,功率電子器件(如igbt)換流時(shí)承受的d u/d t較大,特別是在高電壓情況下(dc1500v供電系統(tǒng)再生制動(dòng)時(shí),網(wǎng)壓可達(dá)2000v)。 圖2-9上海地鐵二、四號(hào)線輔助逆變?cè)黼娐房驁D輸入濾波器 inv逆變器 fil交流濾波器圖2-10直接逆變電路結(jié)構(gòu)框圖2.4.2 從逆變器的電路構(gòu)造選型城市軌道輔助逆變器的電路構(gòu)造有兩種形式:雙逆變器型和單逆變器型。雙逆變器型又有串聯(lián)型與并聯(lián)型。單逆變器型有先升/降壓后逆變型和直接逆變型。這些逆變器均采用二電平逆變方式。目前廣州一號(hào)線采用的是雙逆變器型(如圖2-

46、11),其他基本上采用單逆變器型。2.4.2.1 對(duì)雙逆變器型的評(píng)價(jià)(1)優(yōu)點(diǎn):開關(guān)頻率低,僅150hz。因此開關(guān)損耗小,逆變器效率高;輸出電壓為12階梯波,電壓的最低次諧波為11次。因此,對(duì)輸出濾波器要求低?？梢园演^低電壓的電力電子器件用于較高電源電壓的逆變器。(2)缺點(diǎn):電路復(fù)雜,使用器件多。兩臺(tái)逆變器串聯(lián),動(dòng)態(tài)均壓要求高,故障率高。 每臺(tái)逆變器輸出電壓為6階梯波,因而不論是dy、dz變壓器或是t變壓器,它們的原邊繞組輸入電壓的諧波含量高,變壓器中的諧波損耗大。變壓器結(jié)構(gòu)復(fù)雜,對(duì)于電路疊加型的dz變壓器,它的次邊繞組為曲折連接,對(duì)于磁路疊加型的變壓器,兩個(gè)原邊繞組由不同相位的電壓分別輸入,

47、需作特殊設(shè)計(jì)。圖2-11廣州一號(hào)線輔助逆變器結(jié)構(gòu)框圖2.4.2.2 對(duì)單逆變器的評(píng)價(jià)(1)優(yōu)點(diǎn):電路簡(jiǎn)單,使用器件少,可靠性高。pwm調(diào)制,輸出電壓的諧波含量小,而且可以設(shè)計(jì)優(yōu)化的pwm調(diào)制,使諧波含量達(dá)到要求。逆變器電壓輸出先經(jīng)交流濾波網(wǎng)絡(luò)濾波后輸入隔離變壓器。因此,輸入變壓器電壓的諧波含量低,變壓器中諧波損耗小。變壓器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,無需特殊設(shè)計(jì)。(2)缺點(diǎn):開關(guān)頻率較高,相對(duì)于雙逆變器方案,開關(guān)損耗大,逆變器效率較低。功率電子器件(如igbt)換流時(shí)承受的d u/d t(dc1500v供電系統(tǒng)再生制動(dòng)時(shí),網(wǎng)壓可達(dá)2000v)。目前城市軌道交通車輛的輔助逆變器多數(shù)采用單逆變器型。 2.4.3 d

48、c/dc變流器型式比較城市軌道列車dc/dc變流器有兩種型式:直接變換與間接變換。直接變換工作可靠性與輔助逆變器無關(guān),采用半橋高頻逆變降壓后整流輸出要求dc一般為dc110v和dc24v;間接變換由輔助逆變器供電經(jīng)降壓、整流的型式。廣州一、二號(hào)線車輛采用直接變換;廣州三號(hào)線車輛等采用間接變換。2.5 輔助逆變器電路選型城市軌道列車輔助供電有分散供電和集中供電這兩種供電方式。在2m1t(3節(jié)車輛)構(gòu)成一個(gè)單元的地鐵車輛(由兩個(gè)單元,即6節(jié)編組構(gòu)成一列車)中,每節(jié)車輛均配備一臺(tái)靜止輔助逆變器,每單元共用一臺(tái)dc110v的控制電源,這種供電方式為分散供電。在6節(jié)編組地鐵車輛中,每單元只配一臺(tái)靜止輔助

49、逆變器,直流110v控制電源也一臺(tái),這種供電方式為集中供電。輕軌車輛大都采用1m1t(2節(jié)車輛)構(gòu)成一個(gè)單元,由兩個(gè)單元(所謂4節(jié)編組)構(gòu)成一列車,每單元只配一臺(tái)靜止輔助逆變器,也為集中供電。在我國早期引進(jìn)的地鐵車輛輔助供電多采用分散供電方式,如圖2-12和圖2-13所示。圖2-12“s u v”為輔助逆變器,dc/dc變流器由輔助逆變器供電經(jīng)降壓、整流的輸出,“ac1和ac2”為每節(jié)車的兩臺(tái)空調(diào),“ac”為每節(jié)車的其他交流設(shè)備,“dc”為每節(jié)車的直流設(shè)備。圖2-13“siv”為輔助逆變器,dc/dc變流器采用半橋高頻逆變降壓后整流輸出,“ac1和ac2”為每節(jié)車的空調(diào)、空氣壓縮機(jī)和風(fēng)機(jī)交流負(fù)

50、載,在每單元車中,a車電器柜內(nèi)的220v交流插座的電源由b車的dc/ac提供,b車電器柜內(nèi)的220v交流插座的電源由a車的dc/ac提供,c車電器柜內(nèi)的220v交流插座的電源由自身的dc/ac提供,“dc”為每節(jié)車的直流設(shè)備。圖2-12上海地鐵一、二號(hào)線車輛輔助供電框圖圖2-13廣州一號(hào)線車輛輔助供電框圖我國在上海地鐵二號(hào)線車輛后引進(jìn)的城市軌道車輛輔助供電多采用集中供電方式,即每個(gè)單元由一臺(tái)輔助逆變器供電。圖2-14為廣州二號(hào)線車輛輔助供電方式,輔助逆變器在c車與主逆變器在一起,dc/dc在a車上采用直接變換方式。圖2-15為上海四號(hào)線車輛輔助供電方式,輔助逆變器在a車上,dc/dc采用間接變

51、換方式與輔助逆變器在一起。圖2-14廣州二號(hào)線車輛輔助供電框圖圖2-15上海四號(hào)線車輛輔助供電框圖廣州三號(hào)線車輛采用兩動(dòng)一拖組成一列車,a車為帶司機(jī)室的動(dòng)車,b車為拖車,兩臺(tái)輔助逆變器(在一個(gè)箱體中)在b車上,dc/dc是位于b車內(nèi)的輔助逆變器的一個(gè)組件,兩個(gè)低壓電源(每個(gè)輔助逆變器中有一個(gè))都用于同時(shí)為整個(gè)三節(jié)編組列車內(nèi)的直流負(fù)載供電,同時(shí)對(duì)蓄電池充電。圖2-16為廣州三號(hào)線車輛輔助供電方式,在正常運(yùn)行中,兩個(gè)三相系統(tǒng)相互獨(dú)立工作,一個(gè)輔助逆變器的三相交流輸出可以為一節(jié)a車和半節(jié)b車供電。一個(gè)輔助逆變器故障時(shí),將通過斷開相應(yīng)輸出接觸器的方式將故障的輔助逆變器與三相配電回路之間隔離。10s之后

52、,偶合接觸器將閉合,先前被隔離的三相回路將被組合到一個(gè)系統(tǒng)中,由另一個(gè)有效輔助逆變器供電,每節(jié)車關(guān)閉一個(gè)空調(diào)單元和關(guān)閉故障輔助逆變器供電的空壓機(jī)圖2-16廣州三號(hào)線車輛輔助供電框圖近年來,上海、廣州、北京等城市引進(jìn)的城市軌道車輛上,輔助電源均采用了靜止式輔助逆變電源,這種輔助逆變電源輸出電壓品質(zhì)因數(shù)好、電源使用效率高、工作性能安全可靠。采用靜止輔助逆變電源代替?zhèn)鹘y(tǒng)的直流發(fā)電機(jī)組供電裝置,已是城市軌道交通列車發(fā)展的必然趨勢(shì)。第3章 輔助電路的常見故障的分析與處理3.1車載供電系統(tǒng)一380v(3相)架空線路導(dǎo)線截面積選擇計(jì)算低壓電動(dòng)機(jī)的供電架空線路導(dǎo)線截面的選擇，一般先根據(jù)基本要求，然后再按常用的

53、計(jì)算方法核算確定。1 基本要求2.（1）自配電變壓器二次側(cè)出口至線路末端的允許電壓損失為額定電壓的7；(2)線路的最大工作電流，不應(yīng)大于導(dǎo)線的安全載流量；(3)鋁絞線的最小截面積為16mm2。2常用的計(jì)算方法(1)先由下述公式求出工作電流：i e=·cos3uepe(a)(3-121)式中pe電動(dòng)機(jī)的額定功率，w；u e線路的額定電壓，v；電動(dòng)機(jī)的機(jī)械效率。(2)查鋁絞線規(guī)格及安全載流量表，選取某規(guī)格的導(dǎo)線。(3)算出線路的總電壓損失百分?jǐn)?shù)：u=u ·p·l (3122)式中 u每kw·km的電壓損百分?jǐn)?shù)，由380v三相架空線鋁絞線單位電壓損失表中查得；

54、l線路的長度，km。按基本要求，u不大于7。(4)校核機(jī)械強(qiáng)度，若新選擇的導(dǎo)線截面小于16mm2時(shí)，應(yīng)采用16mm2的鋁絞線。上述的計(jì)算方法雖不復(fù)雜，但對(duì)青年電工和農(nóng)村電工來說(由于他們的技術(shù)資料較缺乏)，計(jì)算起來仍不很方便。現(xiàn)介紹一種選擇單臺(tái)380v三相電動(dòng)機(jī)供電架空線路導(dǎo)線截面的經(jīng)驗(yàn)公式。在低壓架空電力線路上，由于距離較短和負(fù)荷不大，為了計(jì)算方便，經(jīng)常使用簡(jiǎn)化方法計(jì)算其電壓損失:u=capl×100 (3123)式中 a架空導(dǎo)線的截面積，mm2；c常數(shù)，在采用鋁絞線時(shí)取50。單臺(tái)380v三相電動(dòng)機(jī)的供電架空線路則是典型、常見的距離較短和負(fù)荷不大且平衡的電力線路，當(dāng)電壓損失按6考慮

55、時(shí)，由簡(jiǎn)化計(jì)算公式(3123)則可推導(dǎo)出經(jīng)驗(yàn)公式：aa1=3pl(3124)式中 a al采用鋁絞線的截面積，mm2；p電動(dòng)機(jī)的額定容量，kw；l電動(dòng)機(jī)到配電變壓器處的距離，h m。因?yàn)殂~導(dǎo)線電阻率(0017)約為鋁導(dǎo)線電阻率(0027)的06倍，由此可得出經(jīng)驗(yàn)公式：a cu=5pl(3-125)式中a cu，采用銅絞線的截面積，mm2。為了讀者便于記憶及在現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)用，得出計(jì)算口訣：電機(jī)供電架空線，經(jīng)驗(yàn)公式選截面。千瓦百米銅除五，千瓦百米鋁除三。實(shí) 際 運(yùn) 用經(jīng) 驗(yàn) 公 式 或 計(jì) 算 口 訣 選 擇 截 面 時(shí) 得 知：低 壓 架 空 銅、鋁 絞 線 截 面 積速選公式、口訣可互用互換算。規(guī)則是在同等條件下，鋁絞線截面大一線號(hào)等級(jí)，即用“銅除五”算出截面積數(shù)值，選出銅絞線標(biāo)稱截面，較其大一級(jí)的標(biāo)稱截面，即為選用的鋁絞線截面積。為了滿足機(jī)械強(qiáng)度的要求，當(dāng)用口訣計(jì)算出鋁導(dǎo)線的截面積規(guī)格不足16mm2時(shí)，可選用16mm2的鋁線。若利用經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算的結(jié)果略大于某一種規(guī)格的導(dǎo)線，建議選用偏小的規(guī)格導(dǎo)線。例如：計(jì)算得aa1= 53mm2，則可選用lj一50，因?yàn)楣街械南禂?shù)3已考慮了u低于7的因素。3.2 輔助電源裝置城軌地鐵車輛的輔助電源系統(tǒng)是機(jī)車的重要組成部分，擔(dān)負(fù)著除機(jī)車牽引系統(tǒng)主電路以外各種裝置的供電任務(wù)，如牽引/制動(dòng)控制裝置的控制電源