文档介绍：地铁车辆辅助供电系统浅析
摘要:概述地铁车辆辅助系统,介绍地铁车辆静止辅助系统的基本结构、供电模式、基本方案及原理,结合目前国内外情况,指出辅助系统的发展趋势。
关键词:地铁车辆;辅助供电;静止逆变;蓄电池
1 概述
辅助系统是地铁或轻轨车辆上的一个必不可少的关键的电气部分,它主要功能是为空调、通风机、空压机、蓄电池、照明等低压辅助设备提供供电电源。输出的电源类型一般包括三相AC380V交流电(含单相220V)和直流DC110V、DC24V。
目前,静止辅助系统中采用的电力电子器件普遍采用绝缘栅双极型晶体管(IGBT或IPM),IGBT器件属于电压驱动的全控型开关器件,脉冲开关频率高,性能好,损耗小,且自保护能力也强,使用效果好,如将驱动与保护功能电封装在模块内,便构成智能功率模块IPM。随着电子器件的飞速发展,IGBT或IPM器件的电压等级的提升,应用技术的成熟,完全可以满足城轨交通供电网压提升的需求。故辅助系统全控型开关器件控制已经进入了成熟的阶段。
2 车辆辅助供电模式

两路AC380V供电线路贯穿整列车,分别与2个辅助逆变器相连接。将每节车厢的交流负载根据功率平均分为两组,分别由两个辅助逆变器供电。对于牵引和辅助逆变器的冷却风机等重要设备,两个辅助逆变器均为其供电, 以便在一个逆变器故障时起到冗余的作用。

一路AC380V供电主干线贯穿整列车,2个辅助逆变器均连接到该线路上,但在其中的一个C车上安装有一个接触器,称为扩展接触器,将两个辅助逆变器分断, 以使其不会并网运行。当2个逆变器都工作正常时,则扩展接触器处于断开状态,每个逆变器为本单元3节车的所有交流负载供电。当其中一个逆变器故障时,扩展接触器闭合, 由状态良好的逆变器为整列车的交流负载供电,考虑到逆变器的容量限制,这时每节车的空调负载要减载[1]。

(1)从控制的角度来讲,交叉供电要比扩展供电容易。在交叉供电时,因为每节车的负载连接在供电线路不同的逆变器上,所以当一个辅助逆变器SIV故障时,不需要控制电路做任何复杂的判断和切换。而扩展供电模式控制相对比较复杂,需要在关键时间对扩展接触器进行控制。
(2)从布线的角度来讲,扩展供电要比交叉供电简单。交叉供电需要在整列车上布设两路三相四线制的列车线,共8根,而扩展供电只需要布设4根列车线,从数量上减少了一半,使得成本减少一半,线缆重量也减少了一半,尤其是对整列车的减重,扩展供电有明显优势。
(3)从满足舒适度角度来讲,扩展供电也有明显的优势。交叉供电模式在一个SIV故障时就只能有一半负载工作,而扩展供电可以最大限度的负载工作,客室里乘客乘坐的舒适度不会受到太大的影响。
3 辅助设备布局

即每节车辆均配备一台辅助供电装置。
如广州地铁一号线西门子设计车辆即采用分散供电,每节车均配备一台DC/AC,共六台,提供AC380V电源;在两端带有司机室的拖车各配备一台DC/DC,共两台,提供DC110V电源。

整列车只采用两套辅助供电装置集中供电,互为冗余。
西安地铁二号线车辆采用这种方式,整列车配备两套SIV静止逆变单元,布置在两端Tc车的车底,为整车提供辅助电源,设计时充分考虑了两套互为