孙南

摘 要：现在城市交通备的发展情况深受市民的关心，近些年许多城市投入了大量的人力、物力来大力发展地铁、电车和轻轨等轨道交通工具，大大缓解了城市交通堵塞状况，轨道交通工具中的车辆供电是其中的一个重要的环节，在维持车辆正常工作中起到关键的作用，该文简要介绍城市轨道交通列车辅助供电系统要求和选型，简单分析城市轨道交通列车辅助供电系统。

关键词：供电系统 辅助逆变器 DC/DC變流器

中图分类号：U27 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2016）10（a）-0025-02

近些年，我国经济发展速度增快，大量人群涌入城市，人们生活水平逐渐提高，私家车数量不断攀升，交通问题成为人们关注的话题。为缓解这种状况，出现地铁、电车和轻轨等轨道交通工具，深受市民群众的喜欢，也大大缓解了城市交通状况，但是由于轨道交通工具出现时间短，学者对此研究还较少，技术还有许多不成熟，在其供电环节经常出现问题，受到学者们的关注。城市轨道交通工具的辅助供电系统包括辅助逆变器和低压电源两部分，两者供电的设备不一样，辅助逆变器是为车上空调、压缩机等供电，低压电源是为列车控制系统、主机和应急系统供电，保证列车安全行驶，该文对这两种供电系统进行介绍，促使人们对此进行了解。

1 简述城市轨道交通列车的辅助供电系统要求

1.1 列车辅助供电系统简介

列车上的辅助供电系统能够将1 500 V的直流电压转变成380 V的交流电，为空压机、生活照明设施和升降温设施提供电流，并给蓄电池充电，为列车提供DC110 V、DC24 V电源。其供电原理主要是：首先打开电源，为电网提供1 500 V直流电压，再为车辆控制系统提供110 V的交流电压，确定其能正常工作，接着打开接触器，是其开始进行作业，接触器开始作业时电流经过变压器流入电网电容中，进行蓄电，直到辅助滤波器电容的电含量为电网电压的4/5以上，再接着系统中的辅助逆变器开始工作，电网电压中输出的电流不稳定，经过变压器处理以后输出稳定的电流，其电压为380 V，进入电网中的电流一部分为电流中负载提供交流电，一部分为为电路中直流负载提供110 V电压，并为蓄电池充电。主变压器也提供输出及输入电压间的电流隔离。列车辅助供电系统是列车供电系统的的一部分，主要是为空调、通风和主机部分供电，保证乘客数旅途舒适等。

1.2 列车辅助逆变器供电要求

经过调查，现如今城市轨道交通工具采用的是恒压恒频电流输出系统，供电系统中的逆变器也不同，根据用途使用合适的逆变器，辅助逆变器因为涉及的电器较多，其要求也较为特殊。列车在运行过程中要求其辅助逆变器全功率输出电流，并且因为其供电的设备多数是泵类设备，在开始供电的时候电流要大，才能带动设备运行，但是列车辅助逆变器在启动供电时的负荷不能超过额定功率的40%，并且被供电的设备不能同时启动，要求顺序启动，顺序要求精心安排。由于电网中的负载特性较高，辅助逆变器选择不当会出现网压突变等问题，因此辅助逆变器的短时过载能力以能达到其额定容量的倍数及时间来表示。

1.3 列车低压电源供电要求

列车电源之一的DC/DC变流器能够为系统中额定电压为110 V和24 V的负载供电，尤其是主机中的负载器件，并保持蓄电池在进行充电。城市轨道列车上要求每个列车单元有一台变流器，但是有一个变流器能为全车供电，这样是为了防止故障出现影响列车运行，并且列车上的蓄电池不需要工作。因此，为了保持列车的正常运行，变流器选择时要考虑到多种问题，使得电池的电流容量足够应付出发时间。列车上的蓄电池在电网供电中断等突发情况下被使用于供电，空调等通风设备的通风量降低为一半，这些设备的使用时间不应过长，例如在选择空调等设备运行时间是，要保证电量提供列车在隧道中运行45 min，或者在地面和高架桥上运行半小时。当列车中的同声设备风流动速度降低为原来一半时，则通风机的使用功率降低到原来的1/8。因此，应急通风用的逆变器的容量不大。

2 辅助逆变器电路选型

2.1 从逆变器电路原理选型

经过调查，现在城市轨道列车上使用的逆变器有两种，其作用原理分别是先经升降压稳定以后再进行逆变和直接进行逆变两种。第一种机器是为了保证其电源流出的电流电压波动幅度小，并防止机器本身损坏，延长其使用寿命，这种原件流出的电流经过电感电容滤波网络被滤波，接着输入到隔离变压器，整个电流输出的路线呈三角形，经过这样一系列的处理最后输出的电压为110 V和24 V。另外，列车的逆变器采用PWM调制，在启动和关闭时的频率要被严格要求，过大会使损坏开关，并使得逆变器的效率受到影响，过小时会使得输出的电压波形中谐波含量高，造成电压不稳定。直接逆变是最常用的一种逆变方式，设备工作原理简单，控制方式简便，但是容易受到电网电压的影响。

2.2 从逆变器的电路构造选型

列车上的逆变器有串联、并联和单逆变器型三种，串联和并联的机型为双逆变器，其开关频率偏小，造成的设备损伤也小，因此对滤波器的要求也相对较低，但是该种电路连接复杂，使用到的零件较多，故障发生频率增加。对于单逆变器，其电路线路连接简单，使用的零件少，在使用中操作简单，故障出现的可能性较低，变压器等设备损伤小，但是单逆变器开关使用频率高，消耗量大，效率低。

3 城市轨道列车辅助供电系统分析

地铁等列车上有分散供电和直接供电两种辅助供电方式，很多列车的单元车厢中配置有一台静止辅助逆变器和控制电源进行集中供电。早期的地铁使用的是分散供电方式，但是不能在出故障时及时供电，保证列车正常行驶。随着科学技术的发展，我国多各城市中的轨道列车使用集中供电方式进行供电，为乘客提供舒适的乘车环境。

4 结语

近年来，我国各大城市相继出现轨道交通列车，深受市民的欢迎，经过分析，列车使用的辅助电源为静止式辅助逆变电器，其性能可靠，资源利用率高，符合环保要求，该文对列车上的辅助供电系统进行简要的介绍，促使人们更多地了解轨道列车的辅助供电系统。

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