城轨地铁车辆的某辅助电源装置采用SIV启动控制方式
城铁车辆辅助电源紧急启动方案
城铁车辆辅助电源紧急启动方案摘要：城铁车辆依靠车载蓄电池进行列车激活，但是当蓄电池电压过低无法投入使用时，车辆需要具备紧急启动功能启动辅助电源，为车辆低压负载提供电源并且为蓄电池进行充电，保证车辆能够正常激活，提高车辆的可用性。
关键词：列车激活紧急启动蓄电池缩写词：按钮-SW 紧急启动控制接触器-KA1 辅助逆变器-SIV 充电机-BCG 辅助控制单元-ACU列车激活是车辆动车的最前提条件，当无法满足时，待运行车辆将面临紧急替换或是应急充电的情况。
为了提高发车效率，城铁车辆现基本配置紧急启动模块，此启动模块具备不带紧急蓄电池的紧急启动功能，这个模块可以避免蓄电池寿命和充电效果对紧急启动模块的影响。
1辅助电源正常启动方案说明地铁车辆一般设置列车非永久直流母线和列车永久直流母线，非永久母线用于列车辅助电源启动后为列车直流设备供电，列车永久直流母线为列车激活提供控制电源。
现有的地铁列车激活控制方法中通过操作列车激活开关，检测列车蓄电池电源电压，当蓄电池电压高于终止电压时闭合列车非永久母线控制接触器触点，最终为列车辅助电源箱提供控制电源，此时通过司机钥匙激活司机室并且操作升弓按钮，完成车辆升弓到位。
当辅助电源输入高压正常、有控制电源以及内部无故障时，辅助电源立刻投入工作，输出车辆空压机、空调、电热等交流负载所需的交流电源和牵引、制动、网络、广播、门、空调等直流负载所需的低压直流电源，车辆此时蓄电池不再作为列车激活电源而转为车辆负载进行车载充电状态。
2辅助电源紧急启动方案说明当车辆蓄电池充电不良或者蓄电池严重亏电的情况下，蓄电池欠压继电器检测到蓄电池电压不满足要求，欠压继电器常开触点无法闭合进而非永久母线控制接触器无法闭合，导致列车辅助电源无法从非永久母线上获得低压控制电源，车辆无法投入使用。
此时就需要启动辅助电源紧急启动功能。
以下从基于某个地铁项目的紧急启动电路原理、辅助电源紧急启动时序、紧急启动延时原因三个方面进行说明。
城轨车辆用静止逆变电源装置设计研究
城轨车辆用静止逆变电源装置设计研究摘要:介绍了城市轨道电动车辆用静止辅助逆变电源装置的设计研究,静止逆变电源装置给城道车辆控制及辅助用电设备提供稳定的三相、单相交流和直流电源。
该装置电路由主电路和控制电路两部分构成。
对主电路构成、特点和工作原理进行了论述。
主电路为斩波降压逆变型电路结构,主电路斩波器和逆变器选择用性能优良的电压控制型大功率电力电子器件IGBT模块作为功率开关。
控制电路的核心为微机控制系统,其中CPU采用80C196KC 16位单片机,描述了控制系统电路设计及控制电路框图,控制系统软件流程及软件保护功能。
给出了静止逆变电源装置主要电气性能试验内容及试验结果。
实际应用表明该装置运行稳定、可靠,可完全满足城轨车辆运行的要求,具有广阔的市场应用前景。
关键词:静止逆变电源IGBT模块微机控制城轨车辆Abstract:This paper presents design and research of a statical inverter equipmemt used in city vehicle,Statical inverter equipmemt supply stable three phase \single phase AC power & DC power for control and auxiliary electric devices of city vehicl,The equipmemt circuit is comprised of main circuit and control circuit．Discusses main circuit structure,properties and work principle．Main circuit structure is chopper and inverter circuit type,IGBT module - voltage control type power electronic devices of having fine properties are used for power switch inchopper circuit and inverter circuit．Microprocessor-control system is the core of control circuit that use 16bits single-chip 80C196KC as CPU．Describes control system circuit design and control circuit diagram,also control system program flow diagram and software protection functions．The paper is given electrical properties test contents and results of the statical inverter equipmemt．The practical application shows that the operation of the equipmemt is stable,reliable and it can completely meet city vehicle operation requirements,possess wide market application vistas．Keywords:statical inverter、IGBT module、microprocessor-control、city vehicle以前,城市轨道电动车辆使用直流电动机—交流发电机组提供交流电源,但车辆机组供电存在着噪声和振动较大、日常运行中出现故障难于维修等问题。
城市轨道交通APS(SIV)故障处理
（4）列车在运行中，要时常翻看列车监控显示屏的辅助电源 界面，出现SIV输出异常时，要及时申请掉线，就近入库，避 免故障扩大，影响全线的运营秩序。
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案例分析
分析： （1） 扩展供电未启动，从故障现象来看，未启动的原因属于通 信不良，即TCMS对扩展供电的监控通信中断。 （2）当一台SIV不能自动恢复时，需要进行人工复位或者重新启 动SIV控制电源。当SIV报轻故障停机后，按下“复位”按钮，逆变器 控制模块将尝试从故障恢复到正常状态。 （3）在处理SIV故障的过程中，司机应当密切关注风压表显示和 空压机的状态。
车站人员 ●客运公司车站工作人员配合列车司机做好乘客的疏散和引导
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案例分析
案例1： 案例2：
案例分析
案例1 ：一个SIV故障
1.事件概况：2014年11月10日，某城市地铁某线路2119次列车 从A站发车后，运行至区间时列车监控显示屏弹出1号SIV故障提 示，司机进入辅助电源界面，发现故障SIV输出为零，扩展供电 未启动。风压表下降，但主空压机不启动打风。
应急处理 应急处理
阶段 负责人
行动
应急处 理
列车司机
两个SIV故障： ●维持列车进站； ●进站后将主手柄回零按压复位按钮； ●复位本端“SIV控制”空开，若本端恢复，则运行至终点站复位尾端空开 ，若尾端也恢复则继续运行，若尾端不能恢复报行调掉线； ●复位本端“SIV控制”空开后若不能恢复，报行调当前站清客掉线，清客 后复位尾端空开，若尾端SIV恢复则当前站返空回场； ●若两端复位后均不能恢复，司机报行调申请救援。
地铁辅助供电系统
地铁辅助供电系统地铁辅助供电系统摘要：本文重点阐述了地铁辅助供电系统电路结构，介绍了地铁车辆静止辅助系统的根本结构、供电模式、根本方案及原理，对辅助控制系统的原理及功能，主要逆变模块绝缘栅双极型晶体管IGBT模块构成，进行了简单介绍，同时也指出辅助系统的开展趋势。
关键词：地铁车辆；辅助供电；蓄电池目前，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开展，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。
1.辅助设备布局分散供电指的是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。
集中供电是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冗余，当一台发生故障时，余下的1套能承当6辆车的根本负载并保证列车的正常运行。
这两种供电方式各有优缺点：分散供电冗余度大，均衡轴重好配置，但造价高，总重量也高，且由于分布点多，集成化程度差，易出现故障点较多，故障率高。
集中供电冗余度小，每轴配重难以一致，但总重量轻，组成部件集中，模块化程度高，故障率低，且本钱低很多。
2.车辆辅助供电模式当前供电模式主要有两种，一种是交叉供电，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。
关于城轨列车辅助供电方式的探讨
技术与市场技术应用２０１８年第２５卷第１１期关于城轨列车辅助供电方式的探讨陈 军（南昌轨道交通有限公司运营分公司车辆中心，江西南昌３３００９６）摘 要：介绍了南昌轨道交通１、２号线工程车辆的辅助供电系统，从列车的主电路、辅助供电输出回路及辅助供电系统的工作原理等几个方面进行分析和研究，对辅助供电系统的稳定性等性能进行评价。
关键词：地铁车辆；辅助逆变器；并网供电；扩展供电ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００６－８５５４．２０１８．１１．０２９! 引言南昌轨道交通１号线、２号线一期、二期工程采用直流ＤＣ１５００Ｖ接触网供电方式，地铁车辆采用６节编组，４动２拖，列车最高运行速度为８０ｋＭ／ｈ。
南昌轨道交通１号线、２号线一期地铁车辆的辅助供电设备采用时代电气的设备，供电方式为ＴＣ１、ＴＣ２车两端各设置一个辅助逆变器分别对本单元车辆进行３８０Ｖ、１１０Ｖ供电；当其中一个辅助逆变器故障时，另一单元的辅助逆变器进行扩展供电至故障单元。
２号线二期地铁车辆的辅助供电设备采用常州庞巴迪的设备，供电方式为“并网供电＋扩展供电”，即一、二单元各设置两个辅助逆变器，在Ｍ１和Ｍ２车中间设置一个扩展供电箱。
辅助供电方式目前国内一般是由地铁运营的业主与牵引供应商共同协商决定，由此造成三种方案并存的局面。
就南昌地铁而言就有两种方式：集中＋扩展及并网＋扩展。
另还有一种方案为并网供电。
选取一种安全性高、危害性小的设置方案，并结合运营单位的管理操作和紧急预案，才能最大程度地保障乘客的安全。
" 辅助逆变器故障的核心问题及设置方案１．１ 两个核心问题辅助供电是采取扩展供电还是并网供电的方式，辅助用电设备及中压母线接地故障如何避免是辅助供电方案要研究的两个核心问题。
１．２ 设置方案可选方案。
根据上述两个核心问题，辅助供电设备的设置方案可分为“集中＋扩展”、“分散＋并网”、“分散＋并网＋扩展”。
可选方案１：两端ＴＣ车各设置一个容量较大的辅助逆变器分别对本单元车辆输出３８０Ｖ、１１０Ｖ供电；当其中一个辅助逆变器故障时，另一单元的辅助逆变器进行扩展供电至故障单元。
《城市轨道交通供电系统》课后习题答案
城市轨道交通供电系统课后习题参考答案项目一城市轨道交通供电系统概况一、判断题1．×；2．√；3．√；4．√；5．×．二、选择题1．C；2．B；3．AB； 4．C；5．D．三、简答题1．供电系统的主要功能：①全方位的供电服务功能。
②高效便捷的调度功能。
③完善的控制、显示和计算功能。
④电磁兼容功能。
⑤自我保护功能。
⑥防止误操作功能。
⑦故障自救功能。
2．供电制式的选择原则：①供电制式与客流量相适应。
②供电安全可靠。
③便于安装、维护和事故抢修。
④牵引网使用寿命长、维修工作量小。
⑤注重城市环境和景观效果。
项目二外部电源与主变电所一、判断题1．√；2．×；3．×；4．×；5．√．二、选择题1．A；2．C；3．C；4．B；5．A．三、简答题1．外部电源供电方案的设计原则：①外部电源应就近从城市电网系统接口引入主变电所。
②对于集中式供电方案，引至同一主变电所的两回电源线路至少有一回直接从城市电网变电所馈电母线专用回路引入。
③对于分散式供电方案，引至同一电源开闭所的两回电源线路应从城市电网变电所不同的馈电母线直接引入。
目录④对于电缆线路，引至同一电源变电所的两回电源线路应敷设在不同的电缆通路或同一通路的不同支架和管道内。
2．主变压器选择的主要依据：①变压器的数量。
②变压器的容量。
③变压器的阻抗。
④变压器的调压方式。
⑤变压器的冷却方式。
项目三牵引供电系统一、判断题1．×；2．√；3．√；4．√；5．×．二、选择题1．B；2．C；3．C；4．C；5．D．三、简答题1．牵引变电所的设置原则：①牵引变电所的设置应根据牵引网的电压等级、电压损失、杂散电流的防护、电缆敷设及土建造价等众多因素综合考虑，统筹规划。
②牵引变电所应尽量均匀分布，以便于牵引整流机组统一规格，有利于设备的维护管理及降低维护成本；房屋的布置应便于设备的运输、接线及电缆敷设，同时兼顾人员和设备的安全。
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。
国家开放大学《轨道交通信号与通信系统》形考任务1-4参考答案
国家开放大学《轨道交通信号与通信系统》形考任务1-4参考答案形考任务1一、单项选择题1.城市轨道交通均为（），要求信号设备对其有较强的抗干扰能力。
A.直流电力牵引B.交流电力牵引C.交流、直流电力牵引D.整流电力牵引2.城市轨道交通的列车运行速度远低于铁路干线的列车运行速度，最高运行速度通常为（）km/h，因此信号系统可以采用速率较低的数据传输系统。
A.140B.120C.100D.803.（）用于换道岔。
A.ATS分机B.维修终端C.转辙机D.联锁设备4.控制中心设备属于（）子系统。
A.ATSB.ATPC.ATOD.ATC5.调度员及调度长工作站用于（）。
A.行车调度指挥B.监视列车的运行情况C.编制运行计划D.输出运行图6.根据电磁原理，随着（）的动作，动接点与静接点接通或断开，从而实现对其他设备的控制。
A.衔铁B.线圈C.铁芯D.轭铁7.交流继电器是由交流电源供电的，按（）不同，又可分为电磁继电器和感应继电器。
A.动作电流B.接点结构C.量的物理性质D.动作原理8.城市轨道交通的正线上一般采用9号道岔，车辆段（停车场）一般采用7号道岔，通常一组道岔由（）台转辙机牵引。
A.一B.二C.三D.四9.经过理论分析和长期实践，信号的基本色为（）三种，再辅以蓝色、月白色，构成信号的基本显示系统。
A.红、黄、绿B.红、紫、绿C.红、黄、紫D.紫、黄、绿10.按传动方式分类，转辙机可分为（）。
A.直流转辙机和交流转辙机B.可挤型转辙机和不可挤型转辙机C.电动转辙机和电动液压转辙机D.内锁闭转辙机和外锁闭转辙机11.（）属于ATS子系统，是ATC的核心。
A.车辆段信号设备B.控制中心设备C.车载ATC设备D.车站及轨旁设备12.（）主要实现对列车运行的监督和控制，辅助调度人员对全线列车进行管理。
A.ATO子系统B.ATS子系统C.ATP子系统D.ATC子系统13.城市轨道交通所承担的客运量巨大，对行车间隔的要求远高于铁路，最小行车间隔达到（）甚至更小，因此对列车运行速度监控的要求极高。
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城轨地铁车辆的某辅助电源装置采用SIV启动控制方式，启动过程中无电流冲击，满载启动时间不大于10s，具有过无电区后自动软启动功能。
本文较详细地阐述了城轨地铁车辆辅助电源装置各部分电路的运行原理和系统控制过程。
关键词：城轨地铁辅助电源装置蓄电池
城轨地铁车辆的辅助电源系统是机车的重要组成部分，担负着除机车牵引系统主电路以外各种装置的供电任务，如牵引/制动控制装置的控制电源，各冷却用风机、变压器冷却用油泵、变流器冷却用水泵、制动/受电弓等各种气动机械装置提供风源的空气压缩机、空调、通风机等辅助电动机的三相交流电源，电热器、冰箱、信息显示装置的电源等等。
机车辅助电源系统由三相交流辅助电源系统和直流电源系统组成。
每列车采用两台辅助逆变器，辅助逆变器将1500V接触网提供的直流电逆变处理后为车辆提供两组电源：一组为380V、50Hz 的三相交流电，提供给空调、电暖器、电灯、空压机等设备。
当一台辅助逆变器发生故障后，另一台辅助逆变器通过扩展供电单元向整列车供电，维持车辆的基本工作。
1辅助电源装置运行原理
1)输入滤波电路，输入滤波电路可减小1500V接触网提供的DC电源的整流波纹，降低进入变流器的高谐波电流。
2)变流器电路,恒压恒频(CVCF)变流器具有产生3相交流电压的功能，变流器控制方法同样是3级PWM方法(使用IGBT)。
3)交流输出滤波电路,交流输出滤波电路通过使用变压器，实现380V电路与1500V接触网高压电隔离。
交流输出滤波电路可减小切换波纹和谐波，以产生低畸变输出电压。
4)蓄电池充电器电路,蓄电池充电器提供110V直流电为列车蓄电池充电，并且为列车110VDC控制电路和列车24VDC控制电路提供电力。
2蓄电池充电器
蓄电池充电器输出电压和电流通过HCT2反馈(FB)到控制电路。
该电流的反馈(FB)值受到控制限制器的限制。
将电压指令及输出电压和电流的反馈值比较，产生电压误差。
将电压
误差输入到电压控制器。
电压控制器的输出在A/D(模拟/数字)转换器中转换，A/D(模拟/数字)转换器的输出被输入到主控制器中。
主控制器以AC380V的相位同步而产生IGBT用的闸极脉冲。
DC-DC转换器与DC110V电池线路连接，为负载提供稳定的DC24V电压。
蓄电池充电器的控制电路基本控制方法如下：控制电路有一个低电压控制器和一个大电流控制器。
电压控制器将可控硅转换器的输出电压保持为恒定值。
输出电压随输出电流从110V+3%变化至110V-3%，呈下降特性。
该特性可用于电池充电器电流平衡。
另外，电流控制器还可以在过电流条件下将输出电流限制在110%以内。
3交流辅助电源系统
交流辅助电源系统多采用辅助变流器生成三相交流电压为机车、动车组上辅助电气设备供电。
辅助变流器根据输入侧的不同，主电路可分为交-直-交型和直-交型;根据输出的不同，可分为恒压恒频(CVCF)逆变器和变压变频(VVVF)逆变器;根据主电路电平级数的不同，可分为两电平辅助变流器和三电平辅助变流器。
动车组辅助逆变器一般为CVCF逆变器。
在机车上，除了提供恒压恒频的辅助变流器，为节约能耗、降低通风机噪声，还有按照不同状态下设备所需要的功率来调节电压和频率的VVVF辅助变流器。
通常，在同一种车型上的CVCF 逆变器和VVVF逆变器硬件结构相同，仅控制方式不同。
三电平辅助变流器的特点是可降低开关器件的耐压等级，输出波形较好，谐波较少，但采用的器件较多，控制方式也较复杂，因此，随着电力电子器件的发展，结构和控制均简单的两电平辅助变流器占据了主流地位。
下面分别探讨交-直-交型和直-交型辅助变流器的实现方案。
3.1交-直-交型辅助变流器
交-直-交型辅助变流器是由牵引变压器辅助绕组供电，与牵引变流器相同，一般也是由网侧变流器、中间直流回路、三相逆变器三部分组成。
由于接触网电压的波动较大，因此，交-直-交型辅助变流器输入的单相交流电也有较大的波动，为了获得稳定的中间直流回路电压，辅助变流器的网侧必须采用可控整流电路。
以前多采用相控整流电路，电路和控制简单，
造价较低，但网侧的功率因数较低，对电网的影响大。
随着电力电子技术的发展，脉冲整流器已开始取代相控整流器，它可使网侧的功率因数接近1，且动态响应性好。
3.2直-交型辅助变流器系统
直-交型辅助变流器是从直流电网(DC750V或DC1500V)或直接从牵引变流器的中间直流环节取电，由逆变器实现直流电到三相交流电的转换。
直-交型辅助变流器在机车、动车组、城轨等场合得到了越来越广泛的应用。
由于输入电压较高，为保证输出辅助电气设备所要求的电压等级，一般需要增加降压设备。
有两种方式，一种是先逆变，再通过三相降压变压器将较高的交流电压降到所要求的电压等级;另一种是先通过降压电路将直流输入电压降低到合适的值，再进行逆变。
为得到品质良好的三相交流电源，通常需要增加滤波环节。
在方式一中，三相电抗器/电容器滤波或三相LC滤波器可放置在逆变器和降压变压器之间，也可放置在变压器之后。
方式二中，则将滤波器放置在逆变器输出之后。
3.3直流电源系统
直流电源系统为列车照明和控制系统供电(含应急供电)，十分重要，其电压等级常为DC110V。
CRH5型动车组采用了DC24V，虽然省去了110V到24V的变换，但直流母线电压低，发挥同样功率时电流大，所用的线缆粗，损耗大，且抗干扰能力差。
直流电源系统包括蓄电池和蓄电池充电机。
正常时由蓄电池充电机为直流负载供电，并给蓄电池浮充电;电网没电时由蓄电池供给直流负载。
蓄电池充电机的输入常为辅助逆变器输出的三相恒压恒频交流电，也可为交-直-交型辅助变流器的中间直流电压或牵引变流器中间直流电压经降压斩波后的电压。
4结束语
在城轨地铁车辆的运行过程中，辅助电源装置负责对整列车的辅助系统供电，其稳定性是至关重要的。
当一台辅助逆变器发生故障后，另一台辅助逆变器通过车上的扩展供电单元
仍可维持整列车的工作。
通过对城轨地铁车辆辅助电源装置的研究，能够更加深刻地了解其各部分电路的运行原理，熟悉掌握逆变器的开关方式及系统控制过程，有利于在今后的工作中，更好地完成城轨地铁车辆的调试及维护保养。