地鐵列車輔助電源系統(tǒng)的新方案設(shè)計(jì)

1、囝麟瀚鞣酒燹蠲瓣懣黌蠹懣鋈懣懣謄蚤蠢曩曩溪惠曩囊蔗霉；囊惑囊、懋；嗣霉海地鐵列車輔助電源系統(tǒng)的新方案設(shè)計(jì)奚華峰王愛武（南車南京浦鎮(zhèn)車輛有限公司，南京第一作者，高級(jí)工程師）摘要介紹了地鐵車輛輔助電源系統(tǒng)技術(shù)情況和主要參數(shù)，從應(yīng)用的角度提出了現(xiàn)有系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)。根據(jù)負(fù)載情況分析，提出了模塊式輔助電源及以此為設(shè)備的電源系統(tǒng)和變流模塊的新方案，并分析了其優(yōu)缺點(diǎn)。關(guān)鍵詞地鐵車輛；輔助電源；方案設(shè)計(jì)中圖分類號(hào)（通用輔助電源系統(tǒng)介紹地鐵列車輔助電源系統(tǒng)設(shè)計(jì)的地鐵列車一般都采用集中輔助電源供電。以輛編組列車為例，在個(gè)頭車上分別設(shè)置個(gè)大功率的輔助逆變電源（），列車上的電源配置采用交叉供電方式。的技術(shù)參數(shù)。（。，）

2、額定輸入電壓為）輸入電源特性符合）額定負(fù)載效率（）。）交流電輸出特性：相數(shù)為相線；額定輸出電壓為，（±）；輸出電壓波形近似正弦波；額定輸出頻率為（±）；諧波電壓失真范圍（）；額定輸出容量為，幣（中為相位角）；最大輸出容量為，巾。）直流電輸出特性：額定電壓為；，；，地鐵列車輔助電源系統(tǒng)提供列車?yán)鋮s系統(tǒng)、空額定容量為（）；輸出紋波電壓額定電壓。）噪聲（）（內(nèi)）。）工作溫度為一列車配電框圖交、直流負(fù)載的配電分別如圖、所示。調(diào)、空氣壓縮機(jī)、照明等設(shè)備的正常供電。隨著地鐵列車對(duì)舒適性要求的提高，這些設(shè)備的使用越來(lái)越多，從而使得輔助逆變電源的容量也越來(lái)越大。本文將對(duì)輔助逆變電源的容量進(jìn)

3、行簡(jiǎn)單的分析，并提出一種新的輔助電源系統(tǒng)方案。（）。，壘蘭掣車車“車”車車瓣蘸藤穗弧糕鍾瓿騷淄巍撩瓣君曼，獸菱基刨；側(cè)墻羹毪圖輔助電源系統(tǒng)交流負(fù)載配電框圖萬(wàn)方數(shù)據(jù)篆：；懿驥蘸蘸黼鞣懣黌豳懣嗣鬻瓣辮辮藤瓣鞭瓣；寰濺囊車列車摔制電母線車列車控村電壓母戰(zhàn)永久電醫(yī)母戰(zhàn)降霜器緊急西乘客倩息系統(tǒng)永久電母線同機(jī)宣空調(diào)單元司機(jī)童指拆燈【列車控制線路司機(jī)室照明自動(dòng)控制單元緊急通風(fēng)霞雪融罅§镕空一列車喚醒全自動(dòng)車門開關(guān)電機(jī)客室蜃急照明空壓擁控制單蓄電啦充電受電弓單元客室麴照明乘客信息系統(tǒng)車艟秘§噼控觶急通風(fēng)列車控耐線路制動(dòng)控制單兀討觶門開關(guān)電機(jī)門開關(guān)電機(jī)空調(diào)控觶元客童赫赭目自§制自觶

4、緊急通風(fēng)客宣蟹急照明列車控制線瞎乘輯言自§門控斜單元制動(dòng)控制單元捆風(fēng)客童鼉急剛孵秉客惰息摹境制動(dòng)控斟元司機(jī)宣空弭單爿司規(guī)室指示燈列鞫自嘴哺司機(jī)宣照明陴霜器肇急通風(fēng)乘客信息幕統(tǒng)自動(dòng)控蟬元空城控村苣元豳陣控哪蟒融單元窿雪輔助逆變量單卜叫列車嗅蠢全自動(dòng)車門控制單元門開關(guān)自機(jī)客宣暨急隰明±控單門開關(guān)電嘰營(yíng)燈瞎雨器牽引逆變料元牽引逆變器單井牽引逆璐單元空調(diào)控制單元日電機(jī)空州自融單元牽日啞鸞器單元空醫(yī)蟣控斟單剜蓄電抽充電等刮雨鼉生電弓單元吵肄列車線【螭列車鼉（。一掣的技術(shù)參數(shù)額定電壓為；¨簍享警全苧案望？二一額定容量為；：黧辮翟。）相交流電輸出特性：相數(shù)為相線；？竺仝苧鎏竺竺

5、尊烹，）噪一”一磊茁聶霾毛壓花額定電壓；列車配電框圖（）：葡：“”“額定輸出電壓為）（±）；交、直流負(fù)載的配電分別如圖、所示。薔蠢囂牽輔助逆變器事相變流（，輔助逆變器孝輔助逆變器輔助逆變器勞徽孝上。幸一￥女，圓圓匭】閉廣酮壓繾判電加熱孛匡型川【函“插座”匭寸去“糍”圓參【皇則囟，去一、幸臣翮蛔圓匪司機(jī)室電加熱一（“插座怯域副內(nèi)部照明島警田皇趣墊插座一，插座”商內(nèi)部照明內(nèi)部照明圓內(nèi)部熙明司玩重電加熱內(nèi)部照明內(nèi)部照明注：為帶司機(jī)室的拖車；為帶受電弓的動(dòng)車；為尤受電弓的動(dòng)車。圖輔助電源系統(tǒng)交流負(fù)載配電框圖廠（羅蓄電涮主控器（）少空調(diào)控制直急照明直急通風(fēng)電加熱控制門單元控制牽引逆變器控制制動(dòng)

6、控制空調(diào)控制麻急照明應(yīng)急通風(fēng)電加熱控制門單元控制通信廠一一（）、：空調(diào)控制應(yīng)急照明應(yīng)急通風(fēng)電船熱腔制門單元腔制沙牽引逆變；】器拉制制動(dòng)控制空調(diào)控制匣急照明直意通風(fēng)電加熱控制門單元控制通信沙主控器空調(diào)控涮直急照明直急通風(fēng)電空調(diào)控制麻急照明應(yīng)急通風(fēng)電加熱控制門單元控制通信牽引逆變廠器控制制動(dòng)控制輔助逆變器一司機(jī)室顯示制動(dòng)控制輔助逆變器司機(jī)室顯示制動(dòng)控制卜制動(dòng)控制控制電加熱控制門單元控制通信信息顯示系統(tǒng)掙制苴信擴(kuò)展供電控制怡息顯示系統(tǒng)控制舊匿信糖息顯示系統(tǒng)控制，控制信息顯示系統(tǒng)控制巾信息顯示系統(tǒng)控瓶信息顯示系統(tǒng)控制頭燈跌燈嚏行燈昏雨器閱讀燈卜卜卜卜運(yùn)行燈刮雨器（按鈕指示燈閽讀燈按鈕指示日。圖輔助電源

7、系統(tǒng)直流負(fù)載配電框圖萬(wàn)方數(shù)據(jù)。瀾潞鞣酒交溷；翼優(yōu)劣分析雖然上述兩家公司的兩種電源配置有所不同，但每個(gè)都是采用一組逆變模塊，形成一個(gè)整體）輔助逆變器功率大，損耗也大。輔助逆變器的功率是根據(jù)極端情況下的最大負(fù)載來(lái)設(shè)置的，實(shí)際正常使用的輔助逆變器工作容量?jī)H在（）以下，在額定功率附近逆變電源工作效率是最高的（包括與之的供電電源再給車載用電設(shè)備供電，所以都存在以下的優(yōu)缺點(diǎn)。配套的電感、隔離變壓器等設(shè)備均如此）。所以，輔助逆變器實(shí)際使用的功率損耗是很大的，非常不經(jīng)濟(jì)。優(yōu)點(diǎn)）輔助逆變器設(shè)備簡(jiǎn)單，有利于供電系統(tǒng)控制方案的解決。輔助變流器在得到）無(wú)法實(shí)現(xiàn)用電設(shè)備所需的變頻啟動(dòng)和控制要求?？照{(diào)壓縮機(jī)、空氣壓縮機(jī)等

8、設(shè)備的啟動(dòng)電流非常大，很適合用變頻啟動(dòng)的方式來(lái)控制。但是，這種輔助逆變器同時(shí)還得給其它負(fù)載供電，故無(wú)法實(shí)（）和電流的輸入后就開始啟動(dòng)，并輸出電源，無(wú)需配電方面的控制，所以控制接口非）配電電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。對(duì)于輔助變電器來(lái)講，常簡(jiǎn)單。現(xiàn)變頻啟動(dòng)，同時(shí)這些空調(diào)壓縮機(jī)、空氣壓縮機(jī)等設(shè)備負(fù)載的啟動(dòng)電流會(huì)對(duì)輔助逆變器造成損傷。、（）、主要的輸入、輸出線路有電源線及很少的控制線，其配電電路和新的輔助電源系統(tǒng)方案地鐵列車所示。控制接口非常簡(jiǎn)單。缺點(diǎn)表地鐵列車負(fù)載名稱客室空調(diào)壓縮機(jī)客室空調(diào)通風(fēng)機(jī)客室空調(diào)冷凝風(fēng)機(jī)司機(jī)室空調(diào)壓縮機(jī)司機(jī)室空調(diào)通風(fēng)機(jī)司機(jī)室空調(diào)冷凝風(fēng)機(jī)客室正常照明空氣壓縮機(jī)牽引變流器冷卻風(fēng)機(jī)牽引電抗器冷卻

9、風(fēng)機(jī)制動(dòng)電阻冷卻風(fēng)機(jī)輔助變流器冷卻風(fēng)機(jī)輔助電抗器冷卻風(fēng)機(jī)插座總計(jì)功率【）（）（【】（）【（【）【）（）（）（）用電負(fù)載的情況分析見表負(fù)載統(tǒng)計(jì)表車車車功率因數(shù)（）（）】（）【）（）（）容量（）（）（）（）（】【）（）（）（）（）數(shù)量臺(tái)臺(tái)臺(tái)容量【）（）（）（）數(shù)量臺(tái)臺(tái)臺(tái)容量（）（）數(shù)量臺(tái)臺(tái)臺(tái)容量（）【）臺(tái)臺(tái)臺(tái)（）套臺(tái)（）套（）套（【）（）【）（）【）地鐵列車中的負(fù)載大量是電機(jī)類的電，以提高冗余性。下面對(duì)新擬的輔助電源系統(tǒng)方案進(jìn)行描述。供電網(wǎng)絡(luò)方案如圖所示，為一個(gè)單元（節(jié)車輛）的情況，單元之間對(duì)稱分布。每節(jié)車配置一臺(tái)。由標(biāo)準(zhǔn)模塊組成，主要有：感性負(fù)載，若采用恒壓電壓，負(fù)載投入時(shí)對(duì)輔助逆變器的沖擊很大

10、。特別是在大負(fù)載時(shí)空氣壓縮機(jī)的啟動(dòng)，對(duì)輔助逆變器會(huì)產(chǎn)生很大的沖擊。所以，可以根據(jù)負(fù)載的容量大小將負(fù)載分為兩類：一類是空調(diào)壓縮機(jī)和空氣壓縮機(jī)，可以采用獨(dú)立的輔助逆變模塊單獨(dú)供電，并可實(shí)現(xiàn)變頻啟動(dòng)；另一類是冷卻風(fēng)機(jī)等，采用恒壓供電，并將整列車的（）并網(wǎng)供）帶電壓隔離的前端模塊；）直流負(fù)載供電的負(fù)載模塊；萬(wàn)方數(shù)據(jù)繁、期瓣黌漤圈熬豳燮漆舔闌躐漤黼蓬魏縫綴撼空調(diào)壓縮機(jī)空調(diào)壓縮機(jī)空氣壓縮機(jī)空調(diào)壓縮機(jī)空調(diào)壓縮機(jī)空調(diào)壓縮機(jī)空調(diào)壓縮機(jī)夕么醫(yī)醫(yī)剛：阮負(fù)載負(fù)載客室空調(diào)通風(fēng)機(jī)和冷凝風(fēng)機(jī)客室照明牽引變流器冷卻風(fēng)機(jī)牽引電抗器冷卻風(fēng)機(jī)制動(dòng)電阻冷卻風(fēng)機(jī)插座司機(jī)室空調(diào)壓縮機(jī)、通風(fēng)機(jī)和冷凝風(fēng)機(jī)客室空調(diào)通風(fēng)機(jī)和冷凝風(fēng)機(jī)翟么醫(yī)。阪客

11、室空調(diào)通風(fēng)機(jī)和冷凝風(fēng)機(jī)客室照明牽引變流器冷卻風(fēng)機(jī)牽引電抗器冷卻風(fēng)機(jī)制動(dòng)電阻冷卻風(fēng)機(jī)插座寄室照明玲卻毋機(jī)輔助電填墨冷卻風(fēng)機(jī)捕座圖新的輔助電源系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)）標(biāo)準(zhǔn)的負(fù)載模塊。根據(jù)不同的負(fù)載情況配置每節(jié)車的：頭車由前端模塊、供（）負(fù)載的負(fù)載模塊、供空調(diào)壓縮機(jī)的負(fù)載模塊、供空氣壓縮機(jī)的負(fù)載模塊和供其他穩(wěn)壓負(fù)載的負(fù)載模塊等組成，供空調(diào)壓縮機(jī)的負(fù)載模塊還可以給空氣壓縮機(jī)做冗余；中問(wèn)車比較簡(jiǎn)單，由前端模塊、供空調(diào)壓縮機(jī)的負(fù)載模塊和供其他穩(wěn)壓負(fù)載的負(fù)載模塊等組成。供其他穩(wěn)壓負(fù)載的負(fù)載模塊輸出采用全列車并聯(lián)的方式，提高了整列車的冗余性。前端）模塊方案一般要求整個(gè)中壓回路和高壓回路隔離，所以該模塊采用隔離變壓器隔離

12、的高頻降壓電路設(shè)計(jì)。整個(gè)電路由高壓檢測(cè)、輸入濾波、預(yù)充電回路、支撐電容、逆變回路、隔離變壓、整流濾波等部分組成。前段模塊原理如圖所示。圖前端模塊原理圖負(fù)載模塊方案負(fù)載模塊的輸出主要給（）負(fù)載和蓄電池充電。由于前端模塊已考慮隔離，所以該模塊電路采用結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的電路就能實(shí)現(xiàn)功能（見圖）。飛制，實(shí)現(xiàn)軟啟動(dòng)和空調(diào)的變頻調(diào)節(jié)；在作為穩(wěn)壓電源輸出時(shí)，對(duì)電壓波形的要求較高，所以在其輸出端增加濾波環(huán)節(jié)（如圖所示）。中間直流電壓輸出峙中間直流電壓輸出輸出輸出圖負(fù)載模塊原理圖負(fù)載模塊方案該模塊采用簡(jiǎn)單的逆變電路（如圖所示）。在給空調(diào)壓縮機(jī)或空氣壓縮機(jī)供電時(shí)采用變頻變壓控圖負(fù)載模塊原理圖優(yōu)缺點(diǎn)該新擬的輔助電源系統(tǒng)有以

13、下優(yōu)點(diǎn)：萬(wàn)方數(shù)據(jù)舔黼黼蕊酒藤?gòu)?fù)雜；中間直流電壓輸出；霉輟鏊纂但該新擬的輔助電源系統(tǒng)有以下缺點(diǎn)：）該系統(tǒng)采用二級(jí)變流技術(shù)，整體控制比較輸出）由于獨(dú)立模塊對(duì)應(yīng)負(fù)載，使得系統(tǒng)的動(dòng)力電纜的數(shù)量較多。結(jié)語(yǔ)地鐵列車上的設(shè)備越來(lái)越多，所需的電源容量圖負(fù)載模塊（帶濾波）原理圖）可以根據(jù)項(xiàng)目的需要搭建不同的配置，能更好地優(yōu)化的功能；）針對(duì)空氣壓縮機(jī)可以實(shí)現(xiàn)軟啟動(dòng)，降低電網(wǎng)諧波和沖擊；）針對(duì)空調(diào)壓縮機(jī)可以實(shí)現(xiàn)軟啟動(dòng)和變頻控制，并不受空氣壓縮機(jī)啟動(dòng)的影響；）空調(diào)壓縮機(jī)可以實(shí)現(xiàn)連續(xù)工作，也不需要為了降低噪聲而在車站停止工作；）空調(diào)壓縮機(jī)電源和空氣壓縮機(jī)電源可實(shí)現(xiàn)互為冗余，提高了系統(tǒng)的可靠性；）統(tǒng)一由前端模塊進(jìn)行處理，

14、可以減少電網(wǎng)諧波、提高電網(wǎng)品質(zhì)；）該系統(tǒng)采用模塊化和標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)，提高了系統(tǒng)的可維護(hù)性，并降低了系統(tǒng)的全壽命周期費(fèi)用?？偭吭絹?lái)越大，但是負(fù)載的使用率卻不是很高，為了保證極端情況下的用電能力，所以輔助電源系統(tǒng)和的容量越做越大，不利于能量的合理利用和電源品質(zhì)的提高。本文提出的電源系統(tǒng)方案有針對(duì)性地將負(fù)載分類，合理地配置負(fù)載電源，能很好地解決這些問(wèn)題，以起到節(jié)能低碳的效果。當(dāng)然，本文提出的設(shè)計(jì)方案還有待實(shí)踐的檢驗(yàn)。參考文獻(xiàn)李網(wǎng)牛，陳愛林，芮國(guó)強(qiáng)，等地鐵車輛輔助電源的設(shè)計(jì)機(jī)車電傳動(dòng)，（）：王鑫，趙清良北京地鐵國(guó)產(chǎn)列車輔助電源系統(tǒng)及其改進(jìn)機(jī)車車輛工藝，（）：陳亞愛，李衛(wèi)海同步變換器的控制技術(shù)綜述電氣應(yīng)用，

15、（）：（收稿日期：一（）一一一一一一一一一一（上接第頁(yè)）罐、逃生頭盔等裝備發(fā)放給各個(gè)乘客，利用揚(yáng)聲器穩(wěn)定乘客的情緒等。）充分利用固定消防設(shè)施：利用固定消防設(shè)施進(jìn)行排煙，降低地鐵內(nèi)的煙霧濃度、降低火場(chǎng)溫度、提高能見度，在最短的時(shí)間內(nèi)使被困人員能夠疏散逃生。如：火勢(shì)較小可用滅火器滅火；火勢(shì)有迅速擴(kuò)大蔓延的趨勢(shì)時(shí)，可使用室內(nèi)消火栓控制火災(zāi)或啟動(dòng)雨噴淋系統(tǒng)滅火。）引導(dǎo)旅客疏散：站臺(tái)（廳）發(fā)生火災(zāi)，工作人員啟動(dòng)應(yīng)急廣播，禁止外部人員進(jìn)入站臺(tái)，打開站臺(tái)所有的閘機(jī)、欄桿和疏散通道，組織旅客有序疏散。列車行駛在區(qū)間隧道時(shí)失火，駕駛員應(yīng)立即切斷外部的高壓電源，啟動(dòng)列車內(nèi)的應(yīng)急電源打開車門，指引乘客下車順著軌道向車站撤離。與此同時(shí)，地鐵工作人員應(yīng)開啟通風(fēng)排煙系統(tǒng)，將風(fēng)朝人員疏散的反方向吹送。結(jié)語(yǔ)近年來(lái)，國(guó)外一系列地鐵火災(zāi)的嚴(yán)峻事實(shí)表明，地鐵火災(zāi)已成為影響社會(huì)穩(wěn)定、危害市民安全的重要因素之一。因此，應(yīng)千方百計(jì)地做好地鐵火災(zāi)事故的預(yù)防工作，掌握正確的疏散逃生方法，才能有效地減輕或避免災(zāi)難的損失。參考文獻(xiàn)公安部消防局中國(guó)消防手冊(cè)第五卷能源交通上海：上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，陳育坤實(shí)用消防安全作指南昆明：中