对地铁列车辅助供电系统的认识

摘 要：现如今我国的城市化现象越来越明显，随之而来的是交通问题，这个问题严重阻碍了我国城市化进程的发展，在众多的交通工具中地铁被许多城市应用，这主要是因为地铁所占的陆地资源十分少。目前我国启动地铁的能源是电力，辅助供电系统在地铁中占重要地位，该供电系统有序地控制着地铁列车的运行。该篇论文逐一阐述了列车的辅助供电系统。

关键词：地铁列车 辅助供电 供电系统

中图分类号：U231 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2016）07（a）-0100-02

1 地铁列车辅助供电系统概要

电池、控制模块、逆变器、输出电路、输入电路等系统共同组成了地铁的辅助供电系统。

1.1 输入电路

输入滤波器以及电路熔断器的两种器材构成了辅助电路的输入系统，输入滤波器能够过滤其他电路产生的高频干扰信号并且对高频干扰信号进行控制，使其的干扰降到最低；电路熔断器的作用是熔断电路，当电路中出现短路或者过载的情况时电路熔断器就能发挥其作用。

1.2 逆变器

受控三项电桥是逆变器中的一个器材，它的主要作用是转变电压。该电桥需要安装在散热器上，散热器能够帮助受控三项电桥散热，驱动信号需要连接到散热板的驱动板中，才能输出地铁列车所需要的三相交流电压380 V。瞬间变压器受到直流电流的影响会对电源造成污染，这就需要二极管来切断变压器。

1.3 输出电路

在列车的输出电路中，有一个器材叫做熔断器，熔断器，顾名思义，也就是垄断电路，当电路过载时，熔断器会发挥其作用。地铁列车的供电经过是：电压通过变压器将通过的电压转换成了列车能够使用的电压，然后再为散热器的熔断器提供电流。熔断器、正弦波滤波器以及变压器等设备组成了列车的输出电路，一般的时候，滤波器都是在变频器与电动机之间的，这是地铁列车的设计，列车系统会时刻检查滤波器的输出电压大小，当逆变器的电压达到一定的频率之后，将会断开输出电路的开关。

1.4 控制模块

地铁的控制模块中主要由主控制器、输入输出节点、模块控制器等设备构成，控制模块在辅助供电系统中起到控制的作用，当列车供电系统产生的故障被控制模块检测出来，控制模块就能发挥其作用，关闭辅助器，达到保护列车辅助供电系统的作用。在列车的辅助供电系统中，主要由控制模块对此进行监控，一旦该系统出现问题，能瞬时关闭系统并解决问题，且通知上级。

一般来说，主模块控制器中拥有两个微处理器，这两个微处理器各有各的作用。处理器一主要对系统进行单方面的检测，就像对输出电路进行电路方面的检测。处理器二主要控制着逆变器的作用，同时还进行对逆变器功能的检测，防止其出现故障，保证逆变器的功能能够正常运行。

1.5 蓄电池

蓄电池是地铁列车辅助供电系统中最主要的一部分，当列车电量不足时，可以通过蓄电池来提供电力，在列车中，蓄电池一般都被安放在列车的头部，这样安放主要是为了当列车电力不足时，蓄电池可以为逆变器提供能量，能够保证逆变器的正常启动。蓄电池可以在充电、放电这两种形式之中任意切换，当列车供电不足时蓄电池放电，当列车供电系统正常时蓄电池充电。当然，蓄电池并不是任何时候都能用的，只有在列车出现紧急情况时才会启动，列车要为蓄电池提供足够的电力，防止列车出现紧急状况时蓄电池没电的情况发生。

2 地铁列车辅助供电方式

2.1 集中供电

地铁列车辅助供电系统的充电方式有多种，第一种方式是集中供电。集中供电的方式主要是在地铁列车中放一定数量的逆变器，使它们其中的一部分为其他的设备进行能量的提供，集中供电还能够进行扩展供电，并联供电。如果使用并联供电的话，电路是并联的，两台逆变器并联对地铁提供能源。如果使用扩散供电方式的话，逆变器各自负责自己的供电设备。

我国的逆变器容量在200～240 kVA，如果供电方式使用并联供电，当两台逆变器之中的任意一台逆变器达不到要求时，就不能再对列车的其他设备进行持续的供电了，只能对小部分设备进行供电，这样才能使得另一台逆变器正常工作。如果使用扩散供电方式，那么同样，一台逆变器出现故障时，就要关闭故障逆变器的电路，使另一台正常的逆变器进行供电，这样才能保证车厢内的其他设备能够有电使用。

2.2 分散供电

分散供电与并联供电有着明显的区别，最明显的区别为分散供电是在地铁的每一节车厢内放一台逆变器，再依靠三相输出接触器使得列车的电压达到380 V。地铁列车的供电容量比较大，负载也比较大，当地铁列车的逆变器出现问题时，列车还有超大容量的电能为列车车厢提供能源，当列车的每一节车厢中的逆变器出现问题时也有超大容量的电能为车厢提供正常的运行，这样即使有多台逆变器发生问题，也不用担心列车的运行出现问题。例如，列车的3台逆变器产生故障，那么只要切断列车逆变器故障车厢的空调，就能使得其他的设备正常运行。例如，列车的4台逆变器产生故障，那么只要切断整节列车车厢内的空调，就能使得其他设备正常运行。分散供电的应用有效地降低了列车因供电而停运的问题。

3 两种地铁车辆辅助系统供电网络的对比分析

将集中供电方式与分散供电方式放在一起进行比较会发现，应用分散供电方式能够减小当一台逆变器产生问题时对列车整体的影响，集中供电方式对逆变器的要求较低，能够节约众多的电能。但是两者的缺点也比较多，分散供电方式会使得列车的总体质量增加。

3.1 设备方面

有6辆车，其中每辆车中都有一台逆变器，容量为80～90 kVA，主要拿来模拟分散供电方式，实验还提供了4台供电装置以及2台充电器，实验过程中，逆变器分别向每辆车提供了480～540 W的输出功率。当实验模拟集中供电方式时，需要2台电源，1台供电装置，供电过程中，逆变器的总容量达到了180～230 kVA，所以两种供电方式各有各的不同。

3.2 技术方面

集中供电方式的优点主要有运用的设备少，系统电路较为简单，电容量大，供电时产生的噪声小，并且其供电的效率高达9/10。分散供电方式的优点是噪声小，产生的电量多，抗干扰力强，能够有效消除逆变器运行时所产生的噪声。同时分散供电方式的缺点比较多，其需要在每节车厢都安装一台逆变器，导致了车厢的总体质量增加，并且成本很高，一台逆变器所占的空间比较大。

3.3 电源分配方面

在电源分配方面两者供电方式有着明显的不同，集中供电的电源分配是依靠网络来控制的，同样分散供电方式也是通过网络来控制的，但是分散供电方式的电能只能在相邻的车厢之间进行传导，而集中供电方式可以在任意的2台电源之间进行转换。

参考文献

[1] 康亚庆.地铁车辆辅助系统两种供电网络的分析[J].现代城市轨道交通，2009（4）：27-28，31.

[2] 熊成林，冯晓云.不同结构的列车辅助供电系统分析与比较[J].机车电传动，2008（2）：15-19，23.