地铁车辆辅助电源系统的介绍

摘 要：在国内以电力驱动的地铁车辆中，辅助电源系统是其重要的组成部分，担负着除牵引系统主电路以外的各种设备的供电任务，包括车内乘客的安全和乘坐环境维持系统的用电。因此，辅助电源系统的正常运行，不仅仅关系到乘客乘坐的舒适性，更直接关系到地铁车辆能否正常行驶。

关键词：地铁 辅助电源系统

1.系统概要

每列车安装2套辅助电源装置即静止逆变器（SIV）和蓄电池组，其输出能力满足6辆编组列车各种负载工况的用电要求，静止逆变器的总容量为180KVA。

输出的交流电压基波为正弦波，并具有足够的过载能力，在短时间内能承受住负载起动电流的冲击；并在输入电源及负载突变条件下，瞬间输出电压变化量小，所有负载电机电器均能正常工作。

当其中一套辅助电源装置故障情况下，系统采用扩展供电方式由另一套辅助电源装置来保证全列车辅助负载用电，此时列车空调系统减载运行。

2.辅助系统主电路

电网电压DC1500V，经辅助隔离开关（IVS）、辅助熔断器（IVF）、变压器中的滤波电抗器（FL）进入SIV静止逆变器。

辅助系统主要包括如下设备：辅助隔离开关IVS和辅助熔断器IVF、静止逆变器装置（SIV）、变压器（其功能是将三相交流电源变换为AC380V工频电源）、DC110V/DC24V电压变换装置、蓄电池装置

3.SIV起动

电网电压DC1500V给定，车辆控制电压DC110V给定，然后接触器IVK投入工作；

IVK投入后经由变压器内的FL进入SIV内部的FC电容；主电路对辅助滤波电容器FC进行充电至网压的80%以后；辅助逆变器开始，此时IGBT逆变单元开始工作；SIV输出的交流电源经由变压器后的输出端达到稳定的AC380V；50Hz；当变压器输出AC380V电源，进入SIV后一部分为交流负载供电，另一部分通过整流除数DC110V电源。

SIV输出DC110V供列车直流负载使用，同时给DC110V蓄电池充电；同时一部分的DC110V电源继续通过DC/DC变化成DC24V电源给车辆的头灯、雨刷、电笛以及信号系统供电。

直流750V电源通过辅助隔离开关（IVS）和辅助熔断器（AF）由第三轨道接入逆变器设备。IvHB为使用IGBT的高速断路器。该逆变器是一个IGBT变流器，它可将直流750V的电转换为PWM波形的三相交流电。此交流电通过逆变设备内的主变压器IVTR变为380V电压。

从任何一条三相的输出线与其中性点之间均可得到交流单相220V电压。

4.SIV的保护动作

（1）轻故障

轻故障发生的同时，IBGT功率单元停止工作，SIV停止输出；轻故障发生0.5s后，三相输出接触器断开；轻故障发生5s后，IGBT功率单元自动恢复工作，同时变压器的输出端电压开始上升，与SIV启动过程相同，当变压器的输出端电压达到AC342V，经过3s，三相交流输出接触器投入工作，SIV逆变器输出稳定的三相交流电。

（2）需进行放电处理的轻故障

轻故障发生的同时，IBGT功率单元停止工作，SIV停止输出，辅助高速断路器IVK断开；轻故障发生0.5s后，三相输出接触器断开；轻故障发生5s后，放电接触器动作，辅助主电路开始放电，放电结束，放电接触器触头断开；放电接触器触头断开1s后， IVK闭合，主电路开始充电；当IGBT功率单元自动恢复工作，变压器的输出端电压开始上升；当变压器T0的输出端电压达到AC342V，经过3s，三相交流输出接触器投入工作，SIV逆变器输出稳定的三相交流电。

（3）当负载端发生短路时，SIV输出停止，同时IGBT功率单元及三相交流输出接触器也停止工作；5s后自动恢复工作。

（4）欠压保护

当网压过低时，IGBT功率单元停止工作，SIV停止输出，0.5s后，三相输出接触器断开；当网压过低并持续1s，此时IVK断开；5s后，，辅助主电路开始放电，然后开始自动恢复起动。当电网电压DC1500V断电后，如果在10ms内恢复网压，SIV可以正常自动恢复。

4.蓄电池箱及蓄电池控制箱

头车上设有蓄电池箱，作为辅助逆变器的启动电源，又是牵引制动控制电路、辅助控制电路、开关门电路及直流照明、ATP/ATO、通信、广播、视频设备等DC110V、DC24V负载的备用电源。在车辆运行时，蓄电池处于浮充电状态。当车辆在运营中出现无高压或2套辅助电源逆变器都因故障停止运行时，由蓄电池组给空调系统供电，作为应急通风的电源。同时蓄电池还保证所有控制用电：DC110V、DC24V紧急负载供电45分钟。

蓄电池箱由蓄电池箱和蓄电池控制箱两部分组成。

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]；现在城市轨道交通；2009（04）

[2]郭晓燕.铁道机车车辆的辅助电源系统[J]；机车电传动；2008（04）