地铁车辆辅助逆变器仿真与实验研究

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城轨车辆辅助变流器试验台研发

采Ｆ｝ｊ高精度的数据采集板卡，采集相应的测试数据。
整体设备外观如罔２所示。
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数，且具有操作简单、测量精度高、适应范同广等优点．能满足城轨车辆各类辅助变流器的检修及试验要求。
效率等。目前，国内各车辆段和主机厂对辅助变流器的检修还处于初期阶段，存在检测方法不统一、自动化程度低、测试时间长、适应被试件单一的问题。西安市地下铁道有限责任公司研发的城轨车辆辅助变流器试验台Ｉ『以通过较少的试验项目检测较全的辅助变流器性能参
ｌ系统工作原理
试验台利用丁：控机、ＰＩＣ、模拟量采集板、传感器
及电能质量分析仪等对辅助变流器性能参数进行测
图１系统原理
试。配备直流可调压电源与交流调频调压电源为辅助
中图分类号：１＿３２７０．３８１
文献标志码：Ｂ
城轨列车的厢电来源是通过弓网系统从接触网供
设置了各种测试仪表和操作按钮。电源系统主要包括
直流电源和交流电源，为被试件提供可阋压直流电源和叮调频调压的交流电源。根据车辆Ｊ｝ｊ电部件参数配

逆变器并联列车辅助供电系统半实物仿真研究

列车辅助逆变器的多种运行工况进行验证及测试。因此。为减少开发周期及成本，需研发针对该供电系统的半实物仿真平台。实际应用中，于在基ｄＰＣ的半实物仿真系统因其与ＭａａＳＡＥｔｂ软件模ｌ型的密切联系及与实物控制器连接的便捷操作，逐渐成为半实物仿真的主要形式，在电力机车牵引系统［、４变流器控制等领域得到了成功应用。１这里针对基于下垂控制逆变器并联技术的列车辅助供电系统，提升系统动态性能，为改进了其下垂控制策略。为便于列车辅助逆变器并联控制
（．ｎｎＵｉｒｉ，Ｃａｇｈ１０２ｈｎ）１ａｎｅｓｙｈｎｓａ４０８，ＣｉａＨｕｖｔ
Ａｂｔａｔ ห้องสมุดไป่ตู้ ｅｄｏｐｓａｅｙｏｈｈｅ－ｈｓｎｅｔｒａａｌｌｔｉｕｉａｙｐｗｅｙｔｍａｅｎｄｏｐｃｎｒｌｓｒｃ：ｈｒｏｔｔｇｆｔｅｔｒｅｐａｅｉｖｒｓｐｒｌａｎａｘｌｒｏｒｓｓｅｂｓｄｏｒｏｏｔｒｅｅｒｉｏｉｍｐｏｅａｄｔｅｓｍｉｐａｔａｉｌｔｎｐａｏｍａｅｎｔｅｄＰＥｒａｍｅｅｌｔｒｆｒｔｅｔｒｅｐａｅｓｉｒｖｄ，ｎｈｅ－ｒｃｉｌｓｍｕａｉｌｔｒｂｓｄｏＳＡＣｅｌｔｍｕａｏｏｅ — ｈｓｃｏｆｈｉｈｈｉｖｒｅｓｐｒｌｌｔｉｕｉａｙｐｗｅｙｔｍｓｂｉ，ｎｗｉｈｔｅｓｍｉｐａｔａｉｌｔｎｅｐｒｎｓｏｅｐｒｌｎｅｔｒａａｌｒｎａｘｌｒｏｒｓｓｅｉｕｌｉｈｃｅ－ｒｃｉｌｓｍｕａｏｘｅｉｅａｉｔｈｃｉｍｅｔｆｔａａ — ｈ

城市轨道交通车辆辅助逆变器

2 辅助逆变器的构成及功能
2 辅助逆变器的构成及功能
2. 控制电路（1）门极驱动单元。 ① 每一个门极驱动单元为一个IGBT模块服务，GDU 单元与相应的IGBT就近布置。 ② 门极驱动单元接受控制器的命令，驱动IGBT的开关。 ③ 门极驱动单元与控制器之间采用光纤传输，将蓄电池电路和高压电路隔离开，同时也避免控制系统受到干扰。（2）低压电源。低压电源为DCU提供±24 V电源，为GDU提供+24 V电源，为传感器提供±24 V电源，为内部风扇提供±24 V电源。（3）测量传感器。 ① 电流传感器。电流传感器用于输出相电流助逆变器的三个主要子系统是三相逆变器、DC链接电容器和过压斩波器。内部控制计算机对这三个子系统进行监控。辅助逆变器直接与DC链接电压连接，将DC电压转换为一个三相电压AC 660 V。三相电压变压转换为额定二次电压后，向列车辅助供电系统供应。三相过滤器削弱了所有逆变器中的谐波，因此总的谐波畸变少于基础频率（50 Hz）的10%。三相变压器将逆变器的输出电压转换成辅助供电系统的额定电压。它用来隔离高压系统和辅助供电系统。辅助逆变器的简易电路如图3-1所示。
城市轨道交通车辆辅助逆变器
1 辅助逆变器的电路组成
辅助逆变器可将直流电转换成恒频恒压的三相交流电。目前，在城市轨道交通与轻轨辅助供电系统中，辅助逆变器大都采用IGBT(或IPM)模块构成，其大致方案有以下几种：（1）斩波稳压再逆变，加变压器降压隔离。（2）三点式逆变器加变压器降压隔离。（3）电容分压两路逆变，加隔离变压器构成12脉冲。（4）二点式逆变器加滤波器与变压器降压隔离。（5）直-直变换与高频变压器隔离加逆变。（6）二点式逆变器加滤波器构成6脉冲。这些方案不但各有特点，而且都能满足城市轨道交通或轻轨车辆的要求。辅助逆变器电路由辅助电路熔断器、输入电感器、充电电路、逆变器模块、输出三相变压器、三相电抗器、三相电容器、测量变压器等组成。

上海地铁车辆AC03型辅助逆变器的国产化替代研究

ＹｕＱｉｎ，ＺｈｕＢａｇｏｏ・ＹｕｎＤｅｇｅａｎｋ
Ａｂｔａｔ１１ｒｉｇｐｎｉｌｎｈｏｒｓｏｄｎｕｓｓｒｃ１ｅｗｏｋｎｒｃｐｅａｄｔｅｃｒｅｐｎｉｇｐｌｅｉｗｉｔｄｌｔｎｍｅｈｄｏｈｕｉａｙｉｖｒｅｆＳａｇａｄｈｍｏｕａｉｔｏｆｔｅａｘｌｒｎｅｔｒｏｈｏｉｎｈｉＡＯ３一ｙｅｍｅｒｔａｎｉａａｙｅ．１１ｐｃｅｔｒｐｌ３ｔｐｔｏｒｉｓｎｌｚｄ１ｅｓａｅｖｃｏｕｓｅｗｉｔｄｕａｉｎ（ＶＰｄｈｍｏｌｔｏＳ）ｃｎｒＩｅｈｉｕｆａｘｌｒｎｏｔｏｃｎｑｅｏｕｉａｙｉ — ｔｉ
ＡＬＴＭ公司制造的交流传动车辆，辅助电源系ＳＯ其
统的主电路框图如图１所示。在系统中静止辅助逆
变器，即高压ＩＭ（Ｐ智能功率模块）辅助逆变器采用三
菱公司生产的二单元４０Ａ３０Ｍ构成。由０／０ＶＩ３Ｐ
Ｖ
图１ＡＣ３型辅助电源系统电路框图０
虽然ＩＭ将驱动与保护都集成在功率模块ＰＩＴ（ＧＢ绝缘栅双极型晶体管）内，设计人员有之对利，是并不为其他制造商看好与认可，但因而至今没有被推广。这种形式的ＩＭ仍是三菱独家生产。Ｐ

地铁车辆辅助逆变器工作原理

地铁车辆辅助逆变器工作原理宝子们，今天咱们来唠唠地铁车辆辅助逆变器这个超有趣的东西。

你看啊，地铁在地下跑，它得有好多设备来保证正常运行呢，辅助逆变器就是其中一个默默奉献的“小能手”。

咱先来说说这个辅助逆变器到底是干啥的。

地铁车厢里有好多设备需要用电，像空调啊，照明啊，还有那些给乘客充电的插座之类的。

这些设备用的电可不能是那种随便的电，得是经过处理的合适的电。

辅助逆变器就像是一个神奇的电力魔法师，它把从地铁主电源来的电进行各种变化，变成这些设备能用的电。

那这个电是怎么变的呢？其实就是一种转换的魔法啦。

地铁的主电源的电可能是高压直流电之类的，这对于空调那些设备来说就像洪水猛兽，根本没法直接用。

辅助逆变器就把这个直流电变成交流电。

这个过程就像是把一种语言翻译成另一种语言，直流电说的是一种“电的语言”，交流电又是另一种“电的语言”，辅助逆变器就是那个翻译官。

而且啊，这个交流电还得有合适的电压和频率呢。

就像我们的手机充电器，它得输出合适的电压才能给手机充电，电压太高会把手机充坏，太低又充不进去。

辅助逆变器也是一样的道理，它把电压调整到设备需要的数值，比如说空调需要220V的交流电，它就能把从主电源来的电变成220V的交流电。

频率也是很重要的哦，不同的设备对交流电的频率也有要求，辅助逆变器就像一个超级精准的调音师，把频率也调整得刚刚好。

你想啊，要是没有辅助逆变器，地铁车厢里得多糟糕。

夏天的时候，没有空调吹，那简直就是一个大蒸笼，乘客们都得热得像热锅上的蚂蚁。

照明要是没有合适的电，可能就忽明忽暗的，像鬼屋一样，多吓人呀。

还有那些想给手机充电的乘客，就只能干瞪眼啦。

辅助逆变器里面呢，其实是有很多小零件在协同工作的。

有一些电子元件就像是小士兵一样，各司其职。

比如说有一些晶体管之类的东西，它们在电路里就负责控制电流的走向。

这就好比在一个大的交通系统里，有交警在指挥交通，让车辆（电流）按照正确的路线走。

还有一些电容啊，电感啊，它们就像是小仓库，一会儿储存电能，一会儿又释放电能，来保证电的稳定供应。

地铁辅助逆变系统分析

地铁辅助逆变系统分析王成均（城轨筹备办公室）摘要辅助逆变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，它可为空调、通风机、空压机、蓄电池充电器及照明等辅助设备提供供电电源，其核心部件就是辅助逆变器。

本文主要介绍地铁车辆辅助逆变系统的逆变特性、参数和逆变电路等。

并对PWM信号线路优化，实现控制信号和电力线路的光电隔离。

然后详细的分析了六列编组地铁车辆的配变电系统，主要配电设备，配电线路以及配电原理等。

目前世界上在地铁与轻轨辅助逆变系统中大都采用绝缘栅双极型晶体管IGBT（或IPM）模块来构成。

使用IGBT元件的辅助逆变器提供低压辅助电源，其冷却方式采用强迫风冷。

蓄电池采用镍镉电池，容量大于100Ah。

关键词：地铁车辆控制系统；辅助逆变系统；IGBT逆变器；PWM脉宽控制引言随电力电子器件发展，辅助逆变系统也经历着不同方案的发展过程。

由于新一代性能优良的IGBT器件迅速发展，20世纪90年代中后期，欧洲与日本等国的车辆辅助逆变系统大都采用IGBT来构成，其方案大致有：（1）斩波稳压再逆变，加变压器降压隔离；（2）三点式逆变器加变压器降压隔离；（3）电容分压两路逆变，加隔离变压器构成12脉冲方案；（4）二点式逆变器加滤波器与变压器降压隔离；（5）直——直变换与高频变压器隔离加逆变的方案。

这些方案各有其特点，而且都能满足地铁或轻轨车辆的要求。

在目前的方案中，对DC110V控制电源主要有两种不同的设想：（1）通过50Hz隔离降压变压器来实现；（2）独立的直——直变换器直接接于供电网压通过高频变压器隔离后再整流并滤波得到DC110V控制电源。

1 辅助系统的主电路分析辅助逆变器可以产生400VAC和230VAC的中压。

400VAC中压用于空压机、空气调节、牵引设备的通风，230VAC中压用于正常照明。

辅助逆变器自带的变压器将中压转换为低压，用于车门、应急照明、旅客紧急通风、通讯、控制和数据处理等。

图1 辅助逆变器的工作原理图。

地铁系统逆变回馈装置的探讨及仿真

地铁系统逆变回馈装置的探讨及仿真城市轨道交通作为国内新兴交通方式，越来越多的城市建立起了轨道交通系统，然而能源的节约成为了我们研究的主要方向之一。

本文介绍了一种新型城市轨道交通能量逆变回馈装置，并通过实际的仿真测试进行了分析，仿真结果表明，该逆变装置具有良好的制动能量回馈性能，如果合理分配安装该装置可以达到能源的节约，同时降低了经济成本。

标签：逆变回馈仿真测试城市轨道节能引言城市轨道交通车辆（地铁、轻轨等）从中、高速牵引运行切换至制动过程时，异步电动机的转子转速大于定子磁场给定的“同步转速”，产生负转差率，转矩与转速反向，吸取机械功率，输出电功率，此时变频器控制励磁的给定频率、反并联的续流管为定子电流提供回路，整流后回馈至触线网，造成直流母线电压升高。

为稳定其母线电压，目前的方案包括制动电阻、电容储能、飞轮储能及逆变回馈等。

其中逆变回馈装置可将能量回馈电网，节能效果好，且系统简单，投资小，得到越来越多的关注和应用。

一、逆变回馈装置的简介1.逆变回馈装置的基本原理装置通过将运动中负载上产生的位能、机械能等通过能量回馈装置变换成电能，并通过回馈装置有效并网，将电能回馈到交流网中，可供负载再次使用或供其他用电设备使用，使负载本身在单位时间能耗能的降低，从而达到节约电能效果。

2.逆变回馈装置的优势采用再生制动能量吸收逆变装置的优势在于：2.1 牵引变电所吸收，可适度提高制动转换电压，增强再生功能；2.2 将制动产生的能量回馈电网，降低隧道温升，减轻送风、排风、站台空调、车载空调的负荷；2.3 免除车载制动电阻及其散热风机的辅助能耗；2.4 回馈节能；2.5 以高再生率弱化机械磨擦制动，延长制动系统的使用寿命等。

3.逆变回馈装置的组成装置主要由隔离开关柜、逆变柜和隔离变压器柜组成，其主要功能为：能在列车制动时将多余的再生制动能量反馈回中压电网。

隔离开关柜内的主要器件有隔离开关、直流接触器、预充电接触器、放电接触器、预充电电阻、放电电阻等，其主要功能是用于连接直流电网，可以实现对整套装置上电时主回路的预充电和断电时主回路的放电，配备有隔离开关，可以用于设备在检修和维护时脱开直流电网，确保设备和人身安全。

地铁车辆辅助逆变器的设计与仿真

０引言
目前，香港地铁、京图产化地铁、京国产化地北南
ＤＣｌ０流电压经过隔离开关ＡＱＳ、断器ＡＦ、０Ｖ直５熔输
入滤波器、预充电电路及主接触器等送至ＩＢ逆盔器．ＧＴ控制装置通过对ＩＢ逆变器的控制，ＧＴ使得ＩＢ逆变器ＧＴ
输出双极性的ＰＷＭ渡，过＝相交流滤波器的滤波可经三
铁车辆用辅助逆变器均是采用１脉冲控制技术尽管２该技术有开关频率低波形质量好、损耗小、输出电气隔离等优点，是主电路复杂、率器件多，别是但功特
变压器设计制造复杂，位功率体积质量大，功率单在较大和输入电压变化范围大的场合，一缺点更加突这出．系统动态响应慢．因而有必要开发出一种新型１且的地铁车辆用辅助逆变器为缩短新型地铁车辆用辅助逆变器的开发周期和节约成本，本文以地铁车辆用
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２０年第４啪０６
２００６年７月１０Ｈ
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№ ４．２００６
ＥＢＣＲｌＲＩＯＲＬ０ＬＴＣＤＶＥＦＣ０ＭＯＴＶＥＳ１
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得到低谐波含量的准正弦波形的交流输出电压．再幽－＿相变压器耦合得到基波有效值为Ａ３０Ｖ电压（Ｃ８输
出为三相四线制）。图１ＫＭｌ中为线路接触器，ＫＭ２和

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制中图分类号：ＴＭ４６４文献标识码：Ａ文章编号：１０００ — １００Ｘ（２０１４）０３ — ００５４ — ０２
ＲｅｓｅａｒｃｈｏｎｔｈｅＭｅｔｒｏＶｅｈｉｃｌｅＡｕｘｉｌｉａｒｙＩｎｖｅｒｔｅｒＳｉｍｕｌａｔｉｏｎａｎｄＥｘｐｅｒｉｍｅｎｔ
ＭＡＬｏｎｇ，ＺＨＡＮＧＫｕｎ — ｌｕｎ，ＬＩＵＱｉｎｇ２，ＧＥＮＧＺｈｉ — ｄｏｎｇ２
（１．ＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＭａｇｎｅｔｉｃＳｕｓｐｅｎｓｉｏｎＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙａｎｄ口Ｖｅｈｃｉ￣，ＭｉｎｉｓｔｙｒｆｏＥｄｕｃａｔｏｉｎ，ＳｏｕｔｈｗｅｓｔＪｉａｏｔｏｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈｅｎｇｄｕ６１００３１，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｆｏｒｔｈｅｄｅｓｉｇｎｏｆｍｅｔｒｏｖｅｈｉｃｌｅａｕｘｉｌｉａｒｙｉｎｖｅｒｔｅｒｓｃｈｅｍｅ，ｉｆｖｅｋｉｎｄｓｆｏｕｓｅｄａｕｘｉｌｉａｒｙｉｎｖｅｒｔｅｒｓｃｈｅｍｅｓａｒｅｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ，ａｎｄｔｈｅｔｗｏ－ｌｅｖｅｌｓｃｈｅｍｅｗｉｈｔｈｅｔｐｏｗｅｒ — ｆｒｅｑｕｅｎｃｙｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒｉｓｏｌａｉｔｏｎａｎｄｔｈｅＤＣ／ＤＣｃｏｎｖｅｔｒｅｒｓｃｈｅｍｅｗｉｈｔｈｅｔｈｉｓｈ－ｆｒｅｑｕｅｎｃｙｔｒａｎｓｆｏｍｅｒｒｉｓｏｌａｔｉｏｎｒｅｌａｉｔｖｅｌｙｈａｖｅｓｏｍｅａｄｖａｎｔａｇｅｓ，ｂｕｔｈｅｔＤＣ／ＤＣｃｏｎｖｅｒｔｅｒｓｃｈｅｍｅｗｈｉｃｈｎｅｅｄｓｔｏａｄｄａｐｏｗｅｒ — ｆｒｅｑｕｅｎｃｙｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒｇｅｎｅｒａｔｅｓｈｅｔｏｕｔｐｕｔｖｏｌｔａｇｅｆｏ２２０Ｖ，ＳＯｔｈｉｓｉｎｃｒｅａｓｅｓｈｅｔｖｏｌｕｍｅａｎｄｗｅｉｇｈｔｏｆｔｈｅｓｙｓｔｅｍ．Ｔｈｅｒｅｆｏｒｅ，ｈｅｔｔｗｏ — ｌｅｖｅｌｓｃｈｅｍｅｗｉｈｔｈｅｔｐｏｗｅｒ－ｆｒｅｑｕｅｎｃｙｒａｔｎｓｆｏｍｅｒｒｉｓｏｌａｔｉｏｎｉｓｓｅｌｅｃｔｅｄａｓｔｈｅｐｏｐｒｏｓｅｄａｕｘｉｌｉａｒｙｉｎｖｅｔｅｒｒｓｃｈｅｍｅ．ｈｅＴｄｕａｌｃｌｏｓｅｄｌｏｏｐｃｏｎｔｒｏｌｗｉｈｉｔｎｓｔａｎｔａｎｅｏｕｓｖｏｌｔａｇｅａｎｄｃｕｒｒｅｎｔｆｅｅｄｂａｃｋｉｓ
采用输出电压、电流瞬时值反馈双闭环控制，通过正弦脉宽调制（ＳＰＷＭ）控制策略，实现辅助逆变器的逆变控
制，以输出稳定的三相交流电压。最后，通过仿真验证了此方案的可行性．实验结果也达到了预期目标。
（１．西南交通大学，磁浮技术与磁浮列车教育部重点实验室，四川成都
２．株洲南车时代电气股份有限公司技术中心，湖南株洲
６１００３１；
４１２００１）
摘要：针对地铁车辆辅助逆变器方案设计进行研究，分析了常用的５种辅助逆变器方案．可知两电平加工频变压器隔离方案和直直变换加高频变压器隔离方案具有优势，但后者需增加一个工频变压器来产生２２０Ｖ输出电压，增加了系统的体积和重量。因此，选取两电平加工频变压器隔离方案作为辅助逆变器方案。辅助逆变器
第４８卷第３期
２０１４年３月
电力电子技术
ＰｏｗｅｒＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ
Ｖｏ１．４８，Ｎｏ．３Ｍａｒｃｈ２０１４
地铁车辆辅助逆变器仿真与实验研究
马龙，张昆仑，刘清，耿志东