城市轨道交通车辆电气控制项目四 城轨车辆辅助供电系统
城市轨道交通电客车辅逆系统及辅助供电技术

城市轨道交通电客车辅逆系统及辅助供电技术随着城市轨道交通的不断发展,电客车逐渐取代了传统的燃油客车,成为城市公共交通的重要组成部分。
电客车具有无尾气排放、低噪音、环保节能等优点,受到了广大乘客的欢迎。
电客车在实际运营中面临着较大的电能供给问题。
城市轨道交通电客车辅逆系统及辅助供电技术应运而生,解决了这一难题。
城市轨道交通电客车辅逆系统是将车辆上的蓄电池的直流电能转换为交流电能,供电给车辆上的各种设备和系统使用。
辅逆系统通常由逆变器、控制器和电池组等组成。
逆变器将蓄电池的直流电能转换为交流电能,并通过控制器对转换过程进行监测和控制,以保证系统的安全稳定运行。
电池组作为辅助供电系统的能量存储单元,为系统提供电能。
辅助供电技术是指在城市轨道交通电客车运行过程中,通过不同的供电方式为车辆上的设备和系统提供电能。
常见的辅助供电技术包括接触线供电、无线充电和太阳能充电等。
接触线供电是指通过架设接触网,在车辆运行过程中通过集电装置和接触线之间的接触,将电能传输到车辆上。
无线充电技术则是通过电磁感应原理,将电能无线传输到车辆上。
太阳能充电技术则是利用太阳能电池板将太阳能转化为电能,为车辆提供电能。
城市轨道交通电客车辅逆系统及辅助供电技术的应用,能有效解决电客车供电问题,并提高电客车的使用效率和运行稳定性。
辅逆系统可以将电能从蓄电池转化为适用于车辆上各种设备和系统的电能,确保车辆稳定运行和设备正常工作。
辅助供电技术可以根据实际需求选择最合适的供电方式,提高供电效率和车辆运行的可靠性。
辅逆系统和辅助供电技术的应用还可以降低电客车的能耗和运行成本,减少对环境的影响,提高城市轨道交通的可持续发展能力。
城市轨道交通电客车辅逆系统及辅助供电技术在城市公共交通领域发挥着重要的作用。
通过科学合理的设计和应用,可以有效解决电客车的供电问题,提高电客车的使用效率和运行稳定性。
这对于城市交通的发展和提升乘客出行体验具有积极的意义。
城市轨道交通车辆辅助供电系统

第3章 城市轨道交通车辆辅助供电系统
2. 中压总线(AC380 V)和低压总线(DC110V)
列车内负载是由两组交流电源供电的,每组交流电源负责整列车一半的负载, 当一组交流电源发生故障时,由它提供电源的一些重要AC负载会自动切换至另 一组电源供电,保证这些AC负载能继续工作(如牵引箱的通风冷却风机等)。
3.3 辅助供电系统电路分析 3.3.1 辅助供电系统供电电路应用 1. 辅助供电系统电路在城市轨道交通车辆中的应用分析 (1)先经升/降压稳压后逆变的原理电路框图如图3-29所示,我国上海地铁l、 2、4号线车辆逆变器就是采用这种方式。
第3章 城市轨道交通车辆辅助供电系统
3.3 辅助供电系统电路分析
第3章 城市轨道交通车辆辅助供电系统
3.2.2 辅助逆变电路结构 城市轨道交通车辆中常见辅助逆变器结构有不同的形式,根据城市轨道交通车 辆供电电压、安全性能要求及成本构成等,选择不同的辅助逆变电路结构形式 和设备。 1. 辅助逆变器的电路形式 (1)结构形式一。
(2)结构形式二。
第3章 城市轨道交通车辆辅助供电系统
(2)逆变器的选择。逆变器有单台逆变器(上述形式一、二、三、四、九) 和两台逆变器串联(上述形式五、六、七、八)两种形式。 ① 单台逆变器。 ② 两台逆变器串联。
(3)低压电源的选择。低压电源包括DC/DC变流器和蓄电池。DC/DC变流器 在列车运行时作为DC110 V的电源,同时给蓄电池充电。
第3章 城市轨道交通车辆辅助供电系统
第3章 城市轨道交通车辆辅助供电系统
1. 现代辅助逆变系统主要特点 (1)采用IGBT或IPM技术。 ① 内含驱动电路。 ② 内含过电流保护(OC)、短路保护(SC)。 ③ 内含驱动电源欠电压保护(UV)。 ④ 内含过热保护(OH)。 (2)模块化的设计。 (3)高质量的输出电压。 (4)采用微机数字控制。
城市轨道交通车辆--辅助供电系统

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五、中压负载的保护
为避免由于中压用电单元故障造成配电线路 故障,可通过硬件(如:自动开关, 可手动恢复
的热继电器)和软件(车辆逻辑会防止造成故障
的接触器闭合)实现保护功能。
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六、辅助变流器(辅助供电系统的主要设备之一)
编组中的1、2、4、7和8车中配有一台辅助 变流器及相应的控制器,与相应的牵引变流器 (CONVTRAZAUX)位于同一机箱中,可直接从 牵引中间级滤波器获得电源。
17
CRH1辅助供电电系统图
辅助变流器
列车三相交流 380V电网
18
辅助电源交流400V系统图
Line power converter
~
Connection, external 3-phase AC voltage 3x400V 50Hz
HVAC, pumps, fans, compressors etc.
Consumers
20
直流110V电源负载
21
充电器的输入和输出
动车组有五个充电器对应五组蓄电池,分 别设置在MC1, MC2, M1, M2 and M3上 。
充电器参数:
充电器输入3相交流400V, 50 Hz
充电器输出电压 直流 100V
输出功率 22 kW。
22
蓄电池和蓄电池箱
• 蓄电件 持续功率 (平均) 最大功率 (5分钟) 峰值功率 (3秒钟)
冬季 (环境温度 15°C以下)
夏季 (环境温度 45°C以下)
290 kVA cos = 0.9 260 Kw
300 kVA cos = 0.8 240 kW
400 kVA cos = 0.93 372 Kw
14
城市轨道交通车辆电气系统课件04城市轨道交通车辆辅助系统的构造与检修

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任务4.1 认识辅助系统供电网络
• 蓄电池部件提供紧急电源, 每个蓄电池设备以浮充电模式与一个蓄 电池充电器相连, 列车上的所有蓄电池通过二极管与负载反向隔离, 在失去高压的情况下, 给主要的直流负载、客室通风和紧急照明供 电45 min。
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任务4.1 认识辅助系统供电网络
• 4.1.2 辅助逆变器的负载
• 电动列车辅助逆变器系统主要由各节车的逆变器并联组成, 并向空 调通风、照明、蓄电池充电, 为设备冷却风机、低压电源供电, 如 图4-3 所示。
• 当某台逆变器发生故障时, 为了保证列车仍能可靠地运行, 在负载 分配上采取了以下措施: 将整列车的辅助逆变器按其负载的性质分 成两组供电系统。一组供电系统为整列车的空调提供电源。这组供电 系统由整列车中的几台辅助逆变器并联组成, 分别提供本单元每节 车辆一台通风空调(每节车有两台通风空调系统) 的电源。
• 辅助逆变器的主要部件是大功率半导体开关器件。早期的直流传动地 铁车辆中, 逆变器采用大功率门极可关断晶闸管GTO 器件, 如地 铁DC-01 型列车使用4500V/600 A 的GTO器件。随着技术 的进步, 大功率的绝缘栅双极晶体管IGBT 及智能型功率模块I PM 问世。新建的地铁或轻轨动车大都使用IGBT 器件。
• 3.蓄电池 • DC 网络的电源是由带蓄电池充电设备的AC/ DC 蓄电池充电器
通过二极管提供的。蓄电池充电器内AC/ DC 变换器提供蓄电池 充电和DC 电源。DC 蓄电池充电器提供额定的DC110 V 电源, 直接供至内部紧急照明, 外部照明(包括24 VDC/ DC 变换器), 其他驾驶室设备, 控制电子(牵引/ 制动、静止逆变器、车门等), 蓄电池充电, 通信系统, 维护和诊断系统, 监测/ 控制电路。
城市轨道交通车辆电气控制系统构成ppt课件

动车转向架侧面都有受流器,直接搭在三轨上边,中 间扁六边形,就是与三轨接触的铜滑块。
34
任务二 城市轨道交通车辆电气控制系统主要部件功能
一、主电路电器
(一)受电弓
2. 受电弓的结构组成
• 安装位置: 车体几何中心点最近的车顶上部。
• 工作方式:
当受电弓升起时,弓与网接触滑行,
从接触网受取电流,通过车顶母线传送 到车辆内部。
网压DCl500V,4M2T编组。
最小/大工作高度/mm 最大升起高度/mm
碳滑板长度/mm
弓头宽度/mm
升/降弓时间/s
绝缘性能
机械寿命 受电弓总重(绝缘子除外)/kg
DCl500 DCl000~1800
DCl050
DCl600
DC460 120±10 100~140 不大于10 不大于15
≤90 额定550,最小/300,最大800
① 熟悉城市轨道交通车辆电气控制原理; ② 掌握城市轨道交通车辆电气控制系统的组成; ③ 会进行城市轨道车辆受力分析和列车运行工况分析; ④ 会分析牵引力和制动力的形成; ⑤ 了解空转和滑行的形成,会进行车辆空转和滑行的保护处理; ⑥ 掌握牵引动力装置的结构和工作原理; ⑦ 掌握城市轨道交通车辆主要电器的结构原理。
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任务二 城市轨道交通车辆电气控制系统主要部件功能
• 定义:牵引电器 • 特点:工作环境和条件恶劣
电器外形箱状
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任务二 城市轨道交通车辆电气控制系统主要部件功能 一、主电路电器
受电弓
高速断路器
主接触器
线路滤波器
制动电阻器
平波电抗器
浪涌吸收器
接地装置 29
任务二 城市轨道交通车辆电气控制系统主要部件功能
城市轨道交通车辆辅助供电系统概述

2 辅助供电系统的基本特性
车辆设置了3条中压母线接触器电路,辅助供电系 统的中压母线由并联的辅助逆变器供电,中压母 线贯穿于整趟列车,对整趟列车的中压负载同时 供电;母线接触器用于对辅助电源与中压母线进 行隔离。正常情况下,母线接触器处于闭合状态, 并且所有的辅助电源处于并联供电模式;当发生 母线短路故障时,母线接触器可以将短路母线隔 离,确保至少有1台空压机可以正常工作。 根据对交流负载的计算,辅助供电系统须向8节编 组列车提供的最大总功率约为370 kW。考虑到任 意一台辅助电源故障时不切除车辆负载,在A、C 车上各安装一台SIV,每台SIV的输出功率总容量 为160 kW;在A车上安装一台蓄电池充电机 (DC/DC),输出功率总容量为30 kW。8节编 组列车配置4台SIV、两台蓄电池充电机,SIV通过 并联供电向8辆编组列车的负载供电。
城市轨道交通车辆辅 助供电系统概述
1 辅助供电系统的供电和备组成
辅助供电系统的运行独立于牵引系统,为保证辅助供电系统的 高可用性及通过断电区时避免电压中断,设置列车DC 1 500 V辅助专用高压母线。通过辅助专用高压母线将列车4台辅助 电源输入端并行连接起来,并设置母线熔断器F1进行保护。车 辆辅助供电系统的作用是保证动车组主电路设备正常工作,为 能自动控制动车组提供条件,并使动车组具备良好的乘坐条件。 1. 辅助供电系统的供电 辅助供电系统是向列车提供交流380 V和低压110 V的供电系 统,系统主要包括辅助逆变器(将直流1 500 V逆变成三相交 流380 V、50 Hz)、蓄电池充电机(将直流1 500 V转换成直 流110 V电源)、蓄电池(备用电源,提供DC 110 V电源) 等。 辅助供电系统的主要供电线路如下: (1) 通过受电弓从接触网直接取得1 500 V的电压。 (2) 通过充电机熔断器向充电机提供1 500 V的电压。 (3) 通过辅助熔断器向辅助逆变器提供1 500 V的电压。 (4) 通过辅助母线式熔断器和辅助母线接触器向另一单元列 车的辅助供电系统提供1 500 V的电压。
城轨车辆检修项目四

AC380V主要用于空压机、空调、牵引设备的通风, AC220V用于客 室LCD,方便插座和加热设备。
高压DC1500V配电线路如图4-2所示。
Traction inverter 牵引逆变器 BTC.蓄电池充电 图4-2 DC1500V主回路线路图
Aux inverter.辅助逆变器
AC380V由每台辅助逆变器输出一组三相三线,全车4台辅助逆变器 三相输出并联,构成一路AC380V列车母线,通过并网供电的方式提供 输出电源。 AC380/220V 配电线路如图4-3所示。
3.车间电源
在充电机不工作,需要长时间接通DC110V电源供给车辆使用时,可 通过外接库内DC110V可移动电源获得。
(1)库内DC110V可移动电源电气特性: 额定输出电压:DC110V±2%; 输出电压范围:DC77~132V; 额定容量:约17kW
2. 通过充电机熔断器BCM向充电机提供DC1500V电压。
3. 通过辅助熔断器、线路电抗器向辅助逆变器ACM提供 DC1500V电压。 4. 通过环路馈电熔断器和环路馈电接触器向另一单元车的辅 助供电系统提供DC1500V电压。Leabharlann (二)辅助供电系统设备组成
以常见的6编列车为例,辅助供电系统以3节车单元为完整的供电系统 ,6节车单元是由2组3节车单元组成的,主要由以下设备组成: 1. 辅助逆变器(2个),包括充电电路,ACM模块,风扇控制单元, 三相变压器,三相电抗器,三相电容器。 2. 蓄电池充电机(2个)。 3. 蓄电池(2个)。 4. ACM线路电抗器(2个)。 5. 其它控制电器,包括充电机熔断器(BCM),辅助供电系统熔断 器,环路馈电线路熔断器,三相断路器,单相断路器,接触器等。
通信
车载无线电台 门控
辅助供电系统故障处理资料

项目四辅助供电系统维护及故障处理【项目描述】辅助供电系统逆变装置常见故障主要分为内部程序故障、电路基板及器件故障、外部接线及部件故障、保护动作等;启动装置和扩展装置多为接线松脱、继电器的故障。
蓄电池组故障主要表现在单体蓄电池电压低、蓄电池接反、电解液渗漏、蓄电池烧损、蓄电池传感器故障等现象。
学习本项目的目的是为了正确分析判断辅助供电系统的故障,做好日常维护,尽量减少故障的发生。
【学习目标】1.掌握城轨车辆辅助逆变器的启动流程;2.能进行逆变器故障时的应急处理;3.能说出中压负载启动原则;4.掌握蓄电池的日常维护和保养;5.能够正确判断处理蓄电池故障;6.养成良好的职业行为习惯,认真做好每一件事。
任务一掌握辅助逆变器故障处理【任务案例】列车运行中,一台辅助逆变器故障,如何进行处理?【任务分析】辅助逆变器故障将影响到整个列车的辅助供电,主要是空压机、列车空调通风及客室照明,严重的会影响列车运行安全。
我们的任务就是根据车载显示屏的显示,准确判断处理辅助逆变器故障。
【任务实施】1.学习环境城市轨道交通车辆专用一体化教室(配备多媒体),准备好多媒体教学课件及资料。
2.学习步骤分组讨论,6-8名学生组合成一个学习小组进行学习讨论,根据搜集的资料和知识导航及阅读材料,及时完成任务,并填写学习工作单4-1。
【知识导航】一、辅助逆变器启动流程在辅助逆变器的输入电压处于允许范围内,VCU 发出启动命令,辅助逆变器的预充电保护单元闭合开始对支撑电容充电。
若预充电单元没有错误,线路接触器闭合,辅助逆变器运行在断开输出保护的情况下,进行自检,测试是否有AC380V 输出滤波电路,内部短路、内部接地等故障。
如果自检没有错误,为了与列车三相交流母线同步,辅助逆变器又一次关断。
如果列车三相交流母线上没有电压,输出接触器第一次接通,辅助逆变器接通,系统正常启动;如果在系统自检后列车三相交流母线已经存在电压,在断开输出接触器的情况下,辅助逆变器后端的输出滤波器进行测试,辅助逆变器开始执行与列车三相交流母线的相位、电压的同步,达到同步后输出接触器接通,此时辅助逆变器已经接管了整个列车母线的输出。
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图4-1 蓄电池检查
组 成:5个单节/格× 16格共80节蓄电池串联而成蓄电池组 安装位置:A车下的蓄电池箱内 参 数:纤维结构电极的镍镉碱性蓄电池
标称电压1.23V/节。蓄电池组容量120Ah,工作寿命20年 作 用:DC110V的备用电源
工作模式:
任务流程1
——主供电系统接通前,为蓄电池预备模式,给列车激活供电。 ——直流电源正常工作时,蓄电池组被A车电源浮充电,作电路滤波
项目四
城市轨道交通车辆辅助供电系统
1.
学习目标
2.
项目描述
3.
学习任务
任务1 任务2
车辆辅助系统设备 实例分析辅助电路工作
4.
拓展任务
任务1 静止逆变器的控制
任务2 城轨交通车辆 辅助系统维护
任务3 城轨交通车辆 蓄电池应用与控制
学习目标:
1.掌握城轨车辆辅助供电系统的基本类型; 2.掌握城轨车辆辅助供电系统的结构组成; 3.掌握城轨车辆辅助供电系统的选用原则; 4.掌握城轨车辆中、低压供电电路的逻辑分析; 5.会分析城轨车辆照明电路的工作原理与控制逻辑; 6.掌握城轨车辆应急供电的工作原理; 7.会分析城轨车辆正常受流供电和车间供电的逻辑关系; 8.了解城轨车辆静止逆变器的控制; 9.熟悉城轨车辆辅助系统的维护与保养; 10. 掌握蓄电池结构、功能及其应用; 11. 了解蓄电池充电器的结构、功能与原理。
2.8
主逆风机
1
1.6
1
1.6
1
1.6
1
1.6
辅逆风机
2
0.2
2
0.2
外接方便插座
1
2
1
2
1
2
1
2
1
2
1
2
小计
45.91
46.84
51.765
51.765
46.84
45.91
辅逆容量(KVA)
220
220
辅逆总容量
440
AC总负载功率
289.03
剩余辅逆容量
150.97
说明:空气压缩机运行时只考虑一台,所以每半列车工作率取0.5;空调制冷时功率比制热时功率大,取制冷时功率计算 ;以上计算均以空调工作在最恶劣工况计算,剩余容量150.97kVA,裕度为34.3%,而正常运行时空调并不总是工作在极 端工况,且外接负载插座等并不总在工作,所以实际余量更大一些.
项目描述(三):
辅助系统供电方案:旋转式电动发电机组供电、静止式辅助逆变电源
静止式辅助逆变电源
——直接从城轨车辆受流装置受电,经DC/ DC斩波变换后向三 相逆变器提供稳定的输入电压,VVVF变频调压控制,逆变 器输出三相交流电压。
——特点:输出电压的品质因数好、电源使用效率高、工作性能 安全可靠。
——应用车型:近年京、沪、广等城市引进的城轨车辆上采用。
1 辅助逆变器无故障
负载
TC车
MP车
数量 容量 数量 容量
M车 数量 容量
M车 数量 容量
MP车 数量 容量
TC车 数量 容量
空气压缩机
0.5 9.85 0.5 9.85
空调压缩机
4
8.19 4
8.19
4
8.19
4
8.19 4
8.19
4
8.19
输出频率
输入电压范围
保护 效率 噪声 过载能力
±5% 畸变因数<10% 相间对称平衡时<1% 50×(1+1%)Hz
DCl500V:1000~1800V范围输出额定功率 DC750V:500~900V范围输出额定功率
IP等级 全负荷时>90% 相距一定距离的分贝,如相距时小于70dB
瞬间过载能力强
GB-12668中规定:在额定输出电流下连续工作时,允许施加非周期 性过载,对额定容量小于或等于100kVA的装置,过载能力150%时 为1min ;对额定容量大于100kVA的装置,过载能力13Байду номын сангаас%时为30s。
装置,改善直流电源供电质量。 ——直流电源故障时,蓄电池转入紧急工作模式,为紧急负载供电
一般规定:在隧道中运行车辆要保证供电45min,在地面或高架 运行车辆要保证供电30min。 。
紧急负载包括:紧急照明,头灯、尾灯、状 态灯及位置灯,通信设备,空调50%的紧急通 风,以及相应的接触器和继电器。
4.蓄电池——应急启动电池
任务流程1
任务流程1
2.直流电源 直流DC110V电源,车辆上控制电路的供电电源。
同时兼 作蓄电池充电器,正常工作时对蓄电池充电。 3. 隔离变压器
保证电气设备及操作人员的安全,将高压用电设备 与低压用电设备,尤其是需要人工操作的设备,进行电 气隔离。通过设计不同匝数比来满足不同的电压等级。
4.蓄电池
任务流程1
21:31:26
项目描述(一):
辅助系统的功能: 为空调、通风机、空压机,蓄电池充电器
及照明等辅助设备供电。 辅助系统的供电方案:两种。
——旋转式电动发电机组供电 ——静止式辅助逆变电源
项目描述(二):
辅助系统供电方案:旋转式电动发电机组供电、静止式辅助逆变电源
旋转式电动发电机组供电
空调冷凝风机
4
1.3 4
1.3
4
1.3
4
1.3
4
1.3
4
1.3
电加热器
0 19.5 0 20.75 0 20.75 0 20.75 0 20.75 0 19.5
空调通风机
4
1.32 4
1.32
4
1.32
4
1.32 4
1.32
4
1.32
司机室通风设备
1 0.27
1 0.27
司机室逐步取暖 器
0
2.8
0
——电动机从受电装置获取直流电源,发电机输出三相交流电压 向负载供电;对于直流DC110V和DC24V部分的用电设备, 仍需通过三相变压器和整流装置变换后提供电源。
——特点:机组设备体积大、输出容量小、效率低,而且电源易 受直流发电机组工况变化的影响,输出电压波动大,可靠性 较差。
——应用车型:传统的城市轨道交通车辆上常采用此供电方案。
学习任务:
一 、 学 结习 构车 组辆 成辅 助 系 统
二
三
、
、
学 习 辅 助 电 路
与 选 用 原 则
学 习 辅 助 电 路
类
原
型
理
学习任务1
辅助供电系统:辅助逆变器、低压电源装置、蓄电池和相关电气 设备以及隔离开关、接触器、故障转换装置等。
1.辅助逆变器 辅助逆变器又称静止逆变器,是一种将直流电压变换为三相
50Hz,380V/220V交流电源的能量变换设备。 主要负载包括空调设备、空气压缩机、通风机、挡风玻璃除
霜器、方便插座、客室照明及刮雨器等。
有的车上客室照 明、雨刮器用 DC110V供电
有的车上因所有辅 助设备都用自然风 冷,不设通风机
辅助逆变器技术要求:
任务流程1
输出电压波动范围 输出电压波形畸变 输出电压不均衡度