城市軌道第七章

1、第七章第七章 城軌輔助供電系統(tǒng)城軌輔助供電系統(tǒng)7.1 7.1 電動(dòng)發(fā)電機(jī)組輔助電源系統(tǒng)電動(dòng)發(fā)電機(jī)組輔助電源系統(tǒng)7.2 7.2 靜止逆變輔助電源系統(tǒng)靜止逆變輔助電源系統(tǒng)7.3 7.3 京復(fù)京復(fù)- -八線地鐵車輛輔助電源系統(tǒng)八線地鐵車輛輔助電源系統(tǒng) 7.4 7.4 京城軌京城軌1313號(hào)線車輛輔助電源系統(tǒng)號(hào)線車輛輔助電源系統(tǒng)輔助供電系統(tǒng)作用輔助供電系統(tǒng)作用： 為城軌列車為城軌列車輔助設(shè)備輔助設(shè)備提供提供電源電源，即，即直流直流電、電、三相三相交流電、交流電、單相單相交流電。交流電。早期早期: : 城軌車輛輔助設(shè)備城軌車輛輔助設(shè)備: :主要有輔助控制系統(tǒng)、照明、廣播系統(tǒng)等主要有輔助控制系統(tǒng)、照明、廣

2、播系統(tǒng)等。 輔助電源輔助電源: :電動(dòng)發(fā)電機(jī)組電動(dòng)發(fā)電機(jī)組。發(fā)展發(fā)展： 城軌車輛輔助設(shè)備城軌車輛輔助設(shè)備: :功能日益增加，相比于早期增加了：功能日益增加，相比于早期增加了：ATPATP系系統(tǒng)、空調(diào)制冷系統(tǒng)、采暖系統(tǒng)、信息顯示系統(tǒng)等。統(tǒng)、空調(diào)制冷系統(tǒng)、采暖系統(tǒng)、信息顯示系統(tǒng)等。 輔助電源輔助電源: :采用采用靜止逆變器靜止逆變器。附：附： ATPATP（Automatic Train ProtectionAutomatic Train Protection） 列車自動(dòng)保護(hù)裝置（地鐵控制系統(tǒng)列車自動(dòng)保護(hù)裝置（地鐵控制系統(tǒng) ）主要功能主要功能：防止列車相撞。：防止列車相撞。 正常情況下，列車以一定

3、的正常情況下，列車以一定的間隔時(shí)間間隔時(shí)間與與間隔距離間隔距離追蹤運(yùn)行追蹤運(yùn)行的。的。ATPATP子系統(tǒng)采用子系統(tǒng)采用自動(dòng)閉塞自動(dòng)閉塞方式，也就是將軌道線路劃分成方式，也就是將軌道線路劃分成若干若干個(gè)個(gè)小區(qū)間小區(qū)間，稱為閉塞分區(qū)。每個(gè)閉塞分區(qū)都裝有，稱為閉塞分區(qū)。每個(gè)閉塞分區(qū)都裝有軌道電軌道電路路，軌道電路內(nèi)有列車，軌道電路內(nèi)有列車檢測(cè)信號(hào)檢測(cè)信號(hào)的發(fā)送和接受裝置，以及機(jī)的發(fā)送和接受裝置，以及機(jī)車信號(hào)的發(fā)送裝置。車信號(hào)的發(fā)送裝置。工作原理工作原理：自動(dòng)檢測(cè)列車實(shí)際運(yùn)行位置，：自動(dòng)檢測(cè)列車實(shí)際運(yùn)行位置，自動(dòng)確定自動(dòng)確定列車列車最大安最大安全全運(yùn)行運(yùn)行速度速度，連續(xù)不間斷地實(shí)行速度監(jiān)督，實(shí)現(xiàn)超速防

4、護(hù)；，連續(xù)不間斷地實(shí)行速度監(jiān)督，實(shí)現(xiàn)超速防護(hù)；自動(dòng)監(jiān)測(cè)列車運(yùn)行間隔自動(dòng)監(jiān)測(cè)列車運(yùn)行間隔，以保證實(shí)現(xiàn)規(guī)定地行車間隔。，以保證實(shí)現(xiàn)規(guī)定地行車間隔。另另：列車自動(dòng)運(yùn)行系統(tǒng)（：列車自動(dòng)運(yùn)行系統(tǒng)（ATOATO），作用：代替司機(jī)來自動(dòng)駕駛，），作用：代替司機(jī)來自動(dòng)駕駛，包括平滑加速、調(diào)速和車站程序定點(diǎn)停車。包括平滑加速、調(diào)速和車站程序定點(diǎn)停車。 7.1 電動(dòng)發(fā)電機(jī)組輔助供電系統(tǒng)電動(dòng)發(fā)電機(jī)組輔助供電系統(tǒng)一、基本原理一、基本原理圖圖7-1 7-1 電動(dòng)發(fā)電機(jī)組電源系統(tǒng)框圖電動(dòng)發(fā)電機(jī)組電源系統(tǒng)框圖原理框圖原理框圖：7.1 電動(dòng)發(fā)電機(jī)組輔助供電系統(tǒng)電動(dòng)發(fā)電機(jī)組輔助供電系統(tǒng)說明說明： 同步交流發(fā)電機(jī)同步交流發(fā)電機(jī)：

5、將電網(wǎng)：將電網(wǎng)DC750VDC750V電源電源三相三相AC83VAC83V電源；電源； 穩(wěn)頻穩(wěn)壓裝置穩(wěn)頻穩(wěn)壓裝置：控制電動(dòng)發(fā)電機(jī)組輸出交流電壓、頻率：控制電動(dòng)發(fā)電機(jī)組輸出交流電壓、頻率穩(wěn)定；穩(wěn)定； 輸出變壓器輸出變壓器：三相：三相AC19VAC19V 三相四線制三相四線制AC220VAC220V； 整流屏整流屏：將三相：將三相AC19VAC19VDC24VDC24V 將三相將三相AC83VAC83VDC110VDC110V 負(fù)載負(fù)載：AC220VAC220V給車輛通風(fēng)機(jī)、照明供電給車輛通風(fēng)機(jī)、照明供電 DC110V DC110V給有觸點(diǎn)控制器、蓄電池供電給有觸點(diǎn)控制器、蓄電池供電 DC24VD

6、C24V給信號(hào)電路、蓄電池供電給信號(hào)電路、蓄電池供電7.1 電動(dòng)發(fā)電機(jī)組輔助供電系統(tǒng)電動(dòng)發(fā)電機(jī)組輔助供電系統(tǒng)1 1、電動(dòng)發(fā)電機(jī)組、電動(dòng)發(fā)電機(jī)組 輔助電源的輔助電源的容量由容量由車輛輔助車輛輔助負(fù)載負(fù)載的大小來的大小來決定決定。 北京地鐵北京地鐵DK20DK20車輛電動(dòng)發(fā)電機(jī)組主要參數(shù)見下表：車輛電動(dòng)發(fā)電機(jī)組主要參數(shù)見下表：7.1 電動(dòng)發(fā)電機(jī)組輔助供電系統(tǒng)電動(dòng)發(fā)電機(jī)組輔助供電系統(tǒng)2 2、穩(wěn)頻穩(wěn)壓裝置、穩(wěn)頻穩(wěn)壓裝置作用作用：穩(wěn)壓、穩(wěn)頻：穩(wěn)壓、穩(wěn)頻組成組成：閉環(huán)調(diào)節(jié)控制裝置，由檢測(cè)比較、移相脈沖形成、單相：閉環(huán)調(diào)節(jié)控制裝置，由檢測(cè)比較、移相脈沖形成、單相半控橋整流環(huán)節(jié)等組成。半控橋整流環(huán)節(jié)等組成。

7、網(wǎng)壓波動(dòng)網(wǎng)壓波動(dòng)、負(fù)載變化負(fù)載變化擾動(dòng)擾動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電機(jī)U U、f f偏離偏離整定值，則：整定值，則： 穩(wěn)壓穩(wěn)壓：調(diào)調(diào)交流交流同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電流，使發(fā)電機(jī)輸出交流電壓幅電流，使發(fā)電機(jī)輸出交流電壓幅值維持在整定值附近；值維持在整定值附近； 穩(wěn)頻穩(wěn)頻：調(diào)調(diào)直流直流電動(dòng)機(jī)勵(lì)磁電動(dòng)機(jī)勵(lì)磁電流，使電流，使轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速維持在整定值附近，從維持在整定值附近，從而使發(fā)電機(jī)輸出交流電的頻率基本恒定。而使發(fā)電機(jī)輸出交流電的頻率基本恒定。3 3、輸出變壓器和整流屏、輸出變壓器和整流屏 北京地鐵車北京地鐵車DK20DK20型型變壓器變壓器： 原邊原邊：接，輸入三相：接，輸入三相AC83VAC83V工頻，容量工

8、頻，容量5kVA5kVA。7.1 電動(dòng)發(fā)電機(jī)組輔助供電系統(tǒng)電動(dòng)發(fā)電機(jī)組輔助供電系統(tǒng) 次邊次邊：繞組一，：繞組一， Y Y接接，輸出三相四線制，輸出三相四線制220V220V，容量，容量4.5kVA4.5kVA； 繞組二，繞組二， Y Y接接，輸出三相，輸出三相19V19V，容量為，容量為0.5 0.5 kVAkVA。整流屏整流屏：AC83VAC83V DC110VDC110V AC19VAC19VDC24VDC24V。4 4、蓄電池系統(tǒng)、蓄電池系統(tǒng) 一般有一組或兩組：一般有一組或兩組： DC110VDC110V組組：由：由7676只只GN-50GN-50型型堿性鎘鎳堿性鎘鎳ABSABS塑料外殼

9、蓄電池塑料外殼蓄電池串串聯(lián)組聯(lián)組成，用于成，用于啟動(dòng)電動(dòng)發(fā)電機(jī)組的控制電源啟動(dòng)電動(dòng)發(fā)電機(jī)組的控制電源、作、作網(wǎng)壓故障時(shí)控制網(wǎng)壓故障時(shí)控制電路電路、 DC110VDC110V輔助電路的緊急輔助電路的緊急備用電源備用電源。 DC24VDC24V組組：由：由1818只只蓄電池（同上）蓄電池（同上）串串聯(lián)組成，作聯(lián)組成，作DC24VDC24V輔助電路輔助電路、信號(hào)電路等的緊急、信號(hào)電路等的緊急備用電源備用電源。7.1 電動(dòng)發(fā)電機(jī)組輔助供電系統(tǒng)電動(dòng)發(fā)電機(jī)組輔助供電系統(tǒng)5 5、系統(tǒng)特點(diǎn)、系統(tǒng)特點(diǎn) （a a）旋轉(zhuǎn)電機(jī)，不可避免有）旋轉(zhuǎn)電機(jī)，不可避免有噪聲噪聲和和振動(dòng)振動(dòng)，影響乘客舒適性；，影響乘客舒適性；

10、（b b）機(jī)組）機(jī)組效率低效率低、容量低容量低，每輛車每輛車都都需配一臺(tái)需配一臺(tái)，維護(hù)量大、，維護(hù)量大、困難；困難； （c c）很難增加新）很難增加新的的負(fù)載負(fù)載； （d d）某機(jī)組）某機(jī)組故障故障或車輛或車輛過斷電區(qū)時(shí)過斷電區(qū)時(shí)，機(jī)組停止機(jī)組停止工作，影響客工作，影響客室通風(fēng)和照明。室通風(fēng)和照明。 注意注意，隨著新技術(shù)的發(fā)展和人們對(duì)乘車環(huán)境要求的提高，隨著新技術(shù)的發(fā)展和人們對(duì)乘車環(huán)境要求的提高，電動(dòng)發(fā)電機(jī)組式的電動(dòng)發(fā)電機(jī)組式的應(yīng)用已越來越少應(yīng)用已越來越少。7.2 靜止逆變輔助電源系統(tǒng)靜止逆變輔助電源系統(tǒng) 目前國(guó)內(nèi)廣泛采用靜止逆變電源的輔助電源系統(tǒng)，如北京目前國(guó)內(nèi)廣泛采用靜止逆變電源的輔助電源

11、系統(tǒng)，如北京復(fù)復(fù)- -八線地鐵、北京城軌八線地鐵、北京城軌1313號(hào)線、天津?yàn)I海快速、武漢輕軌等號(hào)線、天津?yàn)I?？焖?、武漢輕軌等交流傳動(dòng)的地鐵交流傳動(dòng)的地鐵車輛都是采用的車輛都是采用的靜止逆變電源靜止逆變電源。靜止逆變輔助電源框圖靜止逆變輔助電源框圖圖圖7-2 7-2 靜止逆變輔助電源系統(tǒng)框圖靜止逆變輔助電源系統(tǒng)框圖7.2 靜止逆變輔助電源系統(tǒng)靜止逆變輔助電源系統(tǒng)一、靜止輔助電源系統(tǒng)一、靜止輔助電源系統(tǒng)1 1、輔助電源裝置的要求、輔助電源裝置的要求（1 1）電壓穩(wěn)定）電壓穩(wěn)定 城軌電牽由接觸網(wǎng)或第三軌供電，城軌電牽由接觸網(wǎng)或第三軌供電，電源電源電壓電壓波動(dòng)波動(dòng)可達(dá)額定可達(dá)額定電壓的電壓的-33-

12、33+20+20，甚至在，甚至在“跳弓跳弓”瞬時(shí)斷電情況下，輔瞬時(shí)斷電情況下，輔助電源仍應(yīng)能助電源仍應(yīng)能保持電壓穩(wěn)定保持電壓穩(wěn)定。（2 2）變換功率電流）變換功率電流 DC/DCDC/DC變換、變換、DC/ACDC/AC逆變逆變，將高壓直流電變換成車內(nèi)所需的，將高壓直流電變換成車內(nèi)所需的低壓直流電、低壓?jiǎn)蜗嗷蛉嘟涣麟姟５蛪褐绷麟?、低壓?jiǎn)蜗嗷蛉嘟涣麟姟＃? 3）電路隔離）電路隔離 低壓與高壓電路間電氣隔離低壓與高壓電路間電氣隔離。7.2 靜止逆變輔助電源系統(tǒng)靜止逆變輔助電源系統(tǒng)2 2、輔助電源系統(tǒng)的組成、輔助電源系統(tǒng)的組成圖圖7-3 7-3 逆變輔助電源新系統(tǒng)逆變輔助電源新系統(tǒng)電路圖電路圖：

13、7.2 靜止逆變輔助電源系統(tǒng)靜止逆變輔助電源系統(tǒng)輔助電源輔助電源：編組中，：編組中，每節(jié)車輛均有一臺(tái)靜止逆變器每節(jié)車輛均有一臺(tái)靜止逆變器，將直流，將直流逆變逆變50Hz50Hz、380V380V的三相交流。的三相交流。輔助負(fù)載輔助負(fù)載： 一路一路向車上三相交流用電設(shè)備（如空壓機(jī)、空調(diào)機(jī)組）供電。向車上三相交流用電設(shè)備（如空壓機(jī)、空調(diào)機(jī)組）供電。 B B、C C車逆變器車逆變器：各供：各供A A、B B、C C三節(jié)車三節(jié)車輛的輛的一半空調(diào)機(jī)組一半空調(diào)機(jī)組用用電，這樣即使有一臺(tái)逆變器出現(xiàn)故障，也能保證每一輛車有電，這樣即使有一臺(tái)逆變器出現(xiàn)故障，也能保證每一輛車有一半空調(diào)機(jī)組工作。一半空調(diào)機(jī)組工作。

14、 A A車的逆變器車的逆變器：分別向：分別向六節(jié)六節(jié)車輛的車輛的一半照明一半照明供電，保證一供電，保證一臺(tái)臺(tái)A A車的逆變器出現(xiàn)故障時(shí)，各節(jié)車廂仍有一半照明。車的逆變器出現(xiàn)故障時(shí)，各節(jié)車廂仍有一半照明。 另一路另一路整流成整流成110V110V直流向蓄電池作浮充電，并向車輛上有觸點(diǎn)直流向蓄電池作浮充電，并向車輛上有觸點(diǎn)控制電器等提供直流控制電器等提供直流110V110V電能。電能。7.2 靜止逆變輔助電源系統(tǒng)靜止逆變輔助電源系統(tǒng)1500V1500V母線母線：貫穿全列車，保證在單受電弓跳弓或脫弓時(shí)能不間：貫穿全列車，保證在單受電弓跳弓或脫弓時(shí)能不間斷地供給靜止逆變器斷地供給靜止逆變器1500V1

15、500V直流電壓。直流電壓。隔離二極管隔離二極管：串在受電弓與逆變器之間，以防止動(dòng)車組雙弓通：串在受電弓與逆變器之間，以防止動(dòng)車組雙弓通過兩個(gè)供電區(qū)分段絕緣區(qū)時(shí)因差異在總線引起的環(huán)流。過兩個(gè)供電區(qū)分段絕緣區(qū)時(shí)因差異在總線引起的環(huán)流。二、靜止輔助電源裝置二、靜止輔助電源裝置1 1、電路結(jié)構(gòu)型式、電路結(jié)構(gòu)型式 輔助電源裝置以下幾種常用電路方式。輔助電源裝置以下幾種常用電路方式。（1 1）直接三相）直接三相PWMPWM逆變器逆變器 逆變器逆變器經(jīng)濾波器直接經(jīng)濾波器直接連到連到接觸網(wǎng)架線上接觸網(wǎng)架線上，因直流網(wǎng)壓，因直流網(wǎng)壓1500V1500V，需用，需用4500V4500V的的GTOGTO（或（或I

16、GBTIGBT）元件。）元件。7.2 靜止逆變輔助電源系統(tǒng)靜止逆變輔助電源系統(tǒng) LCLC為直流電源濾波；為直流電源濾波；TOTO為變壓器，原邊接、次邊為變壓器，原邊接、次邊Y Y接；接；ACLACL、ACCACC為三相交流濾波。為三相交流濾波。注意注意：考慮到接觸網(wǎng)電壓波動(dòng)的最低值，且輸出電流大，則：考慮到接觸網(wǎng)電壓波動(dòng)的最低值，且輸出電流大，則GTOGTO的導(dǎo)通比變化大，惡化了續(xù)流二極管；的導(dǎo)通比變化大，惡化了續(xù)流二極管；GTOGTO的開關(guān)損耗和吸收的開關(guān)損耗和吸收回路的損耗過大。故此種電路回路的損耗過大。故此種電路很少采用很少采用。圖圖7-4 7-4 直接三相直接三相PWMPWM逆變器逆變

17、器電路圖電路圖：7.2 靜止逆變輔助電源系統(tǒng)靜止逆變輔助電源系統(tǒng)（2 2）直接）直接1212相相PWMPWM逆變器逆變器電路圖電路圖：圖圖7-5 7-5 直接直接1212相相PWMPWM逆變器逆變器7.2 靜止逆變輔助電源系統(tǒng)靜止逆變輔助電源系統(tǒng)特點(diǎn)特點(diǎn)： 優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：二個(gè)：二個(gè)電容器串聯(lián)電容器串聯(lián)，將直流電源，將直流電源分壓后接分壓后接到到逆變器逆變器，從，從而使而使GTOGTO電壓可降低一半電壓可降低一半。 逆變器輸出接兩個(gè)逆變器輸出接兩個(gè)變壓器變壓器，原邊，原邊接、接、次邊次邊采用采用兩重兩重Y Y接接方式，可除去方式，可除去5 5次次、7 7次次諧波，諧波，降低輸出波形降低輸出波形的的畸

18、變畸變。 缺點(diǎn)缺點(diǎn)：需兩個(gè)變壓器，：需兩個(gè)變壓器，體積龐大體積龐大，并存在直接三相，并存在直接三相PWMPWM逆變器逆變器式的缺點(diǎn)。式的缺點(diǎn)。7.2 靜止逆變輔助電源系統(tǒng)靜止逆變輔助電源系統(tǒng)（3 3）斬波器和逆變器組合）斬波器和逆變器組合電路圖電路圖：圖圖7-6 7-6 斬波器和逆變器組合斬波器和逆變器組合7.2 靜止逆變輔助電源系統(tǒng)靜止逆變輔助電源系統(tǒng)特點(diǎn)特點(diǎn)：先斬波先斬波，再逆變?cè)倌孀?斬波器（斬波器（IGBTIGBT或或GTOGTO）將直流）將直流1500V1500V變換成合適的電壓。變換成合適的電壓。 逆變器（逆變器（IGBTIGBT或或GTOGTO），同直接），同直接1212相相PW

19、MPWM逆變器。逆變器。 優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：彌補(bǔ)了上述兩種電路的不足。（：彌補(bǔ)了上述兩種電路的不足。（IGBTIGBT功率元件可使裝置功率元件可使裝置體積小、重量輕、效率高、噪聲小，實(shí)現(xiàn)高性能的微機(jī)控特體積小、重量輕、效率高、噪聲小，實(shí)現(xiàn)高性能的微機(jī)控特性）性）2 2、應(yīng)用實(shí)例、應(yīng)用實(shí)例（1 1）靜止逆變器電路）靜止逆變器電路7.2 靜止逆變輔助電源系統(tǒng)靜止逆變輔助電源系統(tǒng)電路圖電路圖：圖圖7-7 7-7 靜止逆變電路原理框圖靜止逆變電路原理框圖7.2 靜止逆變輔助電源系統(tǒng)靜止逆變輔助電源系統(tǒng)組成組成：靜止逆變器由線路濾波器、斬波器、直流回路濾波器、電：靜止逆變器由線路濾波器、斬波器、直流回路濾波器、

20、電壓型三相逆變器、輸出隔離變壓器及整流器（僅壓型三相逆變器、輸出隔離變壓器及整流器（僅A A車有，圖中車有，圖中未畫出）等部分組成。未畫出）等部分組成。 接觸網(wǎng)接觸網(wǎng)1500V1500V供電，由供電，由電源電源LCLC濾波濾波后經(jīng)一只用可關(guān)斷閘管后經(jīng)一只用可關(guān)斷閘管GTOGTO為功率元件的為功率元件的斬波斬波器，將器，將1500V1500V變換為變換為770V770V，再經(jīng)，再經(jīng)中間電中間電壓濾波壓濾波后送入由后送入由GTOGTO元件組成的元件組成的電壓型逆變器電壓型逆變器。最后經(jīng)。最后經(jīng)隔離變隔離變壓器壓器輸出頻率為輸出頻率為50 Hz50 Hz、電壓為、電壓為380 V380 V（基波有效

21、值）的三相（基波有效值）的三相交流電和供給照明的交流交流電和供給照明的交流220 V220 V，另一路整流后得到，另一路整流后得到110 V110 V直直流與蓄電池浮充電聯(lián)結(jié)。流與蓄電池浮充電聯(lián)結(jié)。7.2 靜止逆變輔助電源系統(tǒng)靜止逆變輔助電源系統(tǒng)（2 2）靜止逆變器的控制）靜止逆變器的控制 由獨(dú)立的微機(jī)控制，原理參見圖由獨(dú)立的微機(jī)控制，原理參見圖7-87-8所示。所示。圖圖7-8 7-8 靜止逆變器控制原理圖靜止逆變器控制原理圖原理框圖原理框圖：7.2 靜止逆變輔助電源系統(tǒng)靜止逆變輔助電源系統(tǒng)斬波與逆變斬波與逆變GTOGTO斬波器斬波器：工作頻率為：工作頻率為500Hz500Hz，采用脈寬調(diào)制

22、（，采用脈寬調(diào)制（PWMPWM）控制。）控制。GTOGTO逆變器逆變器：電壓型，：電壓型，180180導(dǎo)通型控制，輸出電壓波形矩形波。導(dǎo)通型控制，輸出電壓波形矩形波。逆變器控制逆變器控制PACPAC系統(tǒng)系統(tǒng) PACPAC系統(tǒng)（見圖系統(tǒng)（見圖7-77-7）有）有4 4個(gè)功能塊：個(gè)功能塊： 電源功能塊電源功能塊（P-PACP-PAC）：提供控制電源及斬波、逆變器的觸）：提供控制電源及斬波、逆變器的觸發(fā)和關(guān)斷脈沖。發(fā)和關(guān)斷脈沖。 通信功能塊通信功能塊（C-PACC-PAC）：傳輸逆變器及列車上的各種信號(hào)，）：傳輸逆變器及列車上的各種信號(hào)，寄存過程參數(shù)實(shí)際值。寄存過程參數(shù)實(shí)際值。 接口功能塊接口功能塊

23、(I-PAC(I-PAC）：確定電參數(shù)所需值，監(jiān)控逆變器電壓）：確定電參數(shù)所需值，監(jiān)控逆變器電壓、電流、溫度、延時(shí)時(shí)間及工作過程。它包括中央單元、通、電流、溫度、延時(shí)時(shí)間及工作過程。它包括中央單元、通道、轉(zhuǎn)換單元，過程數(shù)據(jù)顯示及記錄等模塊。道、轉(zhuǎn)換單元，過程數(shù)據(jù)顯示及記錄等模塊。7.2 靜止逆變輔助電源系統(tǒng)靜止逆變輔助電源系統(tǒng) 快速保護(hù)和控制功能塊快速保護(hù)和控制功能塊（F-PACF-PAC）：控制逆變器工作過程，）：控制逆變器工作過程，寄存過程參數(shù)中實(shí)際值的模擬量，逆變器快速保護(hù)。它包括寄存過程參數(shù)中實(shí)際值的模擬量，逆變器快速保護(hù)。它包括實(shí)際值寄存，模擬監(jiān)控，逆變器控制單元等模塊。實(shí)際值寄存，

24、模擬監(jiān)控，逆變器控制單元等模塊?？焖俦Ｗo(hù)功能快速保護(hù)功能：將模擬信號(hào)控制在極限值內(nèi)，若超極限值就封鎖：將模擬信號(hào)控制在極限值內(nèi)，若超極限值就封鎖觸發(fā)脈沖，中斷逆變器工作，同時(shí)調(diào)整電壓控制器板工作狀觸發(fā)脈沖，中斷逆變器工作，同時(shí)調(diào)整電壓控制器板工作狀態(tài)，短路晶閘管觸發(fā)工作；并且將逆變器中斷原因輸入態(tài)，短路晶閘管觸發(fā)工作；并且將逆變器中斷原因輸入I-PACI-PAC中，由中，由IPACIPAC確定是否重新啟動(dòng)。確定是否重新啟動(dòng)。過程參數(shù)寄存模塊過程參數(shù)寄存模塊：寄存控制過程所需模擬值和重要數(shù)字信號(hào)。：寄存控制過程所需模擬值和重要數(shù)字信號(hào)。信息采樣信息采樣：采樣間隔：采樣間隔300ms300ms。通

25、過中央單元模塊的串行接口傳輸。通過中央單元模塊的串行接口傳輸?shù)墓收闲畔ⅲü收蟽?nèi)容和處理時(shí)間。的故障信息，包括故障內(nèi)容和處理時(shí)間。PDAPDA模塊板模塊板：兩個(gè)四位字母：兩個(gè)四位字母/ /數(shù)字顯示屏，顯示過程參數(shù)；兩個(gè)工數(shù)字顯示屏，顯示過程參數(shù)；兩個(gè)工作模式操作開關(guān)，確定寄存模式的位置、釋放寄存模式等。作模式操作開關(guān)，確定寄存模式的位置、釋放寄存模式等。7.2 靜止逆變輔助電源系統(tǒng)靜止逆變輔助電源系統(tǒng)三、蓄電池三、蓄電池作用作用：城軌車輛的蓄電池組既作：城軌車輛的蓄電池組既作直流直流110V110V備用電源備用電源，又作，又作整流整流電路的濾波裝置電路的濾波裝置（類似可充放電的電容）。（類似

26、可充放電的電容）。 直流電源正常工作時(shí)，蓄電池組處于浮充電狀態(tài)。直流電源正常工作時(shí)，蓄電池組處于浮充電狀態(tài)。要求要求：能量密度高、充放電次數(shù)多、使用安全并滿足環(huán)保。：能量密度高、充放電次數(shù)多、使用安全并滿足環(huán)保。種類種類：城軌車輛采用：城軌車輛采用酸性酸性、堿性堿性蓄電池。蓄電池。 酸性蓄電池酸性蓄電池：重量較輕，電壓為：重量較輕，電壓為2 22.1V2.1V。工作時(shí)散發(fā)有害的。工作時(shí)散發(fā)有害的硫酸蒸汽。硫酸蒸汽。 堿性蓄電池堿性蓄電池：能承受較大電流，耐振動(dòng)、沖擊，對(duì)過充電和欠：能承受較大電流，耐振動(dòng)、沖擊，對(duì)過充電和欠充電不很敏感，自放電極弱，使用壽命較長(zhǎng)，在同樣容量條充電不很敏感，自放電

27、極弱，使用壽命較長(zhǎng)，在同樣容量條件下，體積和重量較小，不發(fā)散有害氣體。如件下，體積和重量較小，不發(fā)散有害氣體。如鎘鎳蓄電池鎘鎳蓄電池。7.2 靜止逆變輔助電源系統(tǒng)靜止逆變輔助電源系統(tǒng) FNC260LFNC260L型纖維結(jié)構(gòu)電極鎘鎳堿性電池型纖維結(jié)構(gòu)電極鎘鎳堿性電池 所用電解液為淡化的氫氧化鉀。所用電解液為淡化的氫氧化鉀。優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：除上述優(yōu)點(diǎn)外，因采用纖維結(jié)構(gòu)極板而：除上述優(yōu)點(diǎn)外，因采用纖維結(jié)構(gòu)極板而更具優(yōu)點(diǎn)更具優(yōu)點(diǎn)： （1 1）立體式多孔纖維構(gòu)造能容納）立體式多孔纖維構(gòu)造能容納9090的活性物質(zhì)，因而導(dǎo)的活性物質(zhì)，因而導(dǎo)電能力和容量非常高，能迅速地充電和放電；電能力和容量非常高，能迅速地充電和

28、放電； （2 2）纖維結(jié)構(gòu)沒有加碳和其他碳化物質(zhì)，無須更換昂貴的）纖維結(jié)構(gòu)沒有加碳和其他碳化物質(zhì)，無須更換昂貴的電解液；電解液； （3 3）極板的纖維結(jié)構(gòu)富有彈性，能承受各種機(jī)械壓力，因）極板的纖維結(jié)構(gòu)富有彈性，能承受各種機(jī)械壓力，因此極板變形減少；此極板變形減少； （4 4）電解質(zhì)不會(huì)侵蝕極板的纖維結(jié)構(gòu)而影響導(dǎo)電能力，因）電解質(zhì)不會(huì)侵蝕極板的纖維結(jié)構(gòu)而影響導(dǎo)電能力，因而蓄電壽命可長(zhǎng)達(dá)而蓄電壽命可長(zhǎng)達(dá)2020年之久。年之久。缺點(diǎn)缺點(diǎn)：主要是單個(gè)電池的電壓較低，僅：主要是單個(gè)電池的電壓較低，僅1V1V多些。多些。7.2 靜止逆變輔助電源系統(tǒng)靜止逆變輔助電源系統(tǒng)應(yīng)用應(yīng)用：每個(gè)每個(gè)電池標(biāo)稱電壓電池標(biāo)

29、稱電壓1.23V1.23V，8080個(gè)個(gè)蓄電池構(gòu)成一組計(jì)蓄電池構(gòu)成一組計(jì)98.4V98.4V；可為；可為額額定電定電壓壓110V110V、工作、工作電壓范圍為電壓范圍為77V77V115V115V的低壓電器的低壓電器供電。供電。 車輛上車輛上該蓄電池容量為該蓄電池容量為120 120 AhAh，在，在斷電斷電時(shí)可時(shí)可維持維持303045 45 minmin的的應(yīng)急通風(fēng)和照明應(yīng)急通風(fēng)和照明。7.3 京復(fù)京復(fù)-八線地鐵輔助電源系統(tǒng)八線地鐵輔助電源系統(tǒng) 北京復(fù)北京復(fù)- -八線地鐵等車輛采用靜止逆變器。八線地鐵等車輛采用靜止逆變器。原理框圖原理框圖：圖圖7-9 7-9 靜止逆變電源系統(tǒng)框圖靜止逆變電源

30、系統(tǒng)框圖7.3 京復(fù)京復(fù)-八線地鐵輔助電源系統(tǒng)八線地鐵輔助電源系統(tǒng)1 1、輸入回路、輸入回路組成組成：保護(hù)回路、：保護(hù)回路、LCLC濾波器、濾波電容充電回路。濾波器、濾波電容充電回路。（1 1）保護(hù)回路）保護(hù)回路組成組成：一般有隔離開關(guān)、熔斷器、輔助高速斷路器。：一般有隔離開關(guān)、熔斷器、輔助高速斷路器。 隔離開關(guān)隔離開關(guān)：隔離輔助電源與高壓回路，便于設(shè)備檢修和維護(hù)。：隔離輔助電源與高壓回路，便于設(shè)備檢修和維護(hù)。 熔斷器、輔助高速斷路器熔斷器、輔助高速斷路器：保護(hù)輔助電源的過載、短路，及其：保護(hù)輔助電源的過載、短路，及其它故障保護(hù)。它故障保護(hù)。（IGBTIGBT逆變電源，輕故障時(shí)控制系統(tǒng)可自動(dòng)復(fù)

31、位，重大逆變電源，輕故障時(shí)控制系統(tǒng)可自動(dòng)復(fù)位，重大故障則須斷開輔助高速斷路器，延時(shí)后自動(dòng)再啟動(dòng)）故障則須斷開輔助高速斷路器，延時(shí)后自動(dòng)再啟動(dòng)）（2 2）濾波電容充電回路）濾波電容充電回路 采用功率電子元件短接充電電阻的開關(guān)。采用功率電子元件短接充電電阻的開關(guān)。7.3 京復(fù)京復(fù)-八線地鐵輔助電源系統(tǒng)八線地鐵輔助電源系統(tǒng)2 2、升降壓斬波器、升降壓斬波器 因因GTOGTO開關(guān)元件斬波頻率較低，則電路中設(shè)置了升降壓斬波開關(guān)元件斬波頻率較低，則電路中設(shè)置了升降壓斬波器，將輸入變化的網(wǎng)壓變換為穩(wěn)定的直流電壓。器，將輸入變化的網(wǎng)壓變換為穩(wěn)定的直流電壓。 如北京復(fù)如北京復(fù)- -八線地鐵列車，升降壓斬波器如圖

32、八線地鐵列車，升降壓斬波器如圖7-107-10所示，高所示，高壓直流輸出電壓壓直流輸出電壓DCDC675V675V。圖圖7-10 7-10 升降壓斬波器電路升降壓斬波器電路7.3 京復(fù)京復(fù)-八線地鐵輔助電源系統(tǒng)八線地鐵輔助電源系統(tǒng)工作過程工作過程： GT1 GT1通，經(jīng)通，經(jīng)D2D2給給FC2FC2充電，充電，SLSL儲(chǔ)存磁能；儲(chǔ)存磁能； GT1GT1斷，斷，SLSL經(jīng)經(jīng)D2D2、D1D1釋放能量給釋放能量給FC3FC3充電（即充電（即V0V0）。）。 GT2 GT2通，經(jīng)通，經(jīng)D1D1給給FC1FC1充電，充電，SLSL儲(chǔ)存磁能；儲(chǔ)存磁能； GT2GT2斷，斷，SLSL經(jīng)經(jīng)D2D2、D1D1

33、釋放能量給釋放能量給FC3FC3充電（即充電（即V0V0）。）。GT1GT1、GT2GT2圖示時(shí)序圖圖示時(shí)序圖：圖圖7-11 GT17-11 GT1、GT2GT2導(dǎo)通和關(guān)斷時(shí)序圖導(dǎo)通和關(guān)斷時(shí)序圖 可見，只要根據(jù)采樣的網(wǎng)可見，只要根據(jù)采樣的網(wǎng)壓壓VLVL值，改變值，改變GT1GT1、GT2GT2的導(dǎo)的導(dǎo)通時(shí)間通時(shí)間t1t1，就可控制其輸出，就可控制其輸出電壓為恒值。該電路中電壓為恒值。該電路中GT1GT1、GT2GT2的開關(guān)頻率為的開關(guān)頻率為300Hz300Hz。7.3 京復(fù)京復(fù)-八線地鐵輔助電源系統(tǒng)八線地鐵輔助電源系統(tǒng)3 3、三相逆變電路、三相逆變電路 6 6只功率開關(guān)元件組成，采用只功率開關(guān)

34、元件組成，采用SPWMSPWM控制。（參見牽引逆變控制。（參見牽引逆變器，但為器，但為恒壓恒頻恒壓恒頻） 輸出電壓反饋與儲(chǔ)存的參考值比較，其偏差作為功率元件輸出電壓反饋與儲(chǔ)存的參考值比較，其偏差作為功率元件門極信號(hào)的指令，控制輸出門極信號(hào)的指令，控制輸出電壓恒定電壓恒定。頻率頻率的控制采用內(nèi)置的控制采用內(nèi)置晶振信號(hào)。晶振信號(hào)。4 4 、交流濾波電路、交流濾波電路 三相逆變輸出方波電壓，三相逆變輸出方波電壓，含大量的諧波，須經(jīng)濾波后含大量的諧波，須經(jīng)濾波后才能供給負(fù)載。三相交流濾才能供給負(fù)載。三相交流濾波電路如圖所示，由電感和波電路如圖所示，由電感和電容串聯(lián)而成。電容串聯(lián)而成。圖圖7-12 7-12