淺析城市軌道交通車輛用輔助電源系統(tǒng)

    2.1 單臺(tái)逆變器形式

    對(duì)于網(wǎng)壓1500V，容量約200kVA 左右的輔助逆變器一般使用3300V / 400A 的 IGBT元件。這種形式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠， 逆變器用PWM 調(diào)制可使輸出電壓的諧波含量在限制值以內(nèi)，是目前普遍采用的形式。

    2.2 兩臺(tái)逆變器串聯(lián)形式

    有兩種方案:一為兩臺(tái)逆變器輸出至隔離變壓器，通過(guò)隔離變壓器的電路疊加，或磁路疊加，然后經(jīng)濾波輸出，這種方案的優(yōu)點(diǎn)是逆變器可以用低電壓的 IGBT 元件;二為控制兩臺(tái)逆變器輸出電壓的相位差，當(dāng)它們經(jīng)過(guò)變壓器的電路疊加或磁路疊加后，使變壓器輸出電壓的諧波減少，這樣對(duì)輸出濾波器的要求可以降低，即可以減小濾波器的體積和質(zhì)量。

    需指出的是，這種電路較為復(fù)雜，尤其是變壓器，用電路疊加的變壓器，其副邊繞組較為復(fù)雜。用磁路疊加的變壓器，磁路設(shè)計(jì)較為復(fù)雜。另一方面， 這種電路的產(chǎn)生是在早期IGBT 元件水平不太高的情況下出現(xiàn)的。因此已基本不再采用該形式。

    2.3 輔助電源系統(tǒng)

    以上海地鐵一號(hào)線為例，其靜止逆變器原理框圖如圖3所示。DCl500V 電源經(jīng)L-C 濾波器后由GTO 斬波器進(jìn)行斬波調(diào)壓至 770V，再經(jīng)過(guò)中間濾波器送入六脈沖 GTO 逆變器，其輸出經(jīng)隔離變壓器后成為 AC380V。在隔離變壓器次邊還設(shè)有一組抽頭，其輸出交流電壓經(jīng)整流后提供 DC110V 電源。

    控制單元的核心是微處理器，包括四個(gè)功能包：

    電源功能包（P-PAC）- 提供控制電源及斬波、逆變器的脈沖。

    通信功能包（C-PAC）- 傳輸逆變器及列車上的各種信號(hào)，寄存過(guò)程參數(shù)實(shí)際值。

    接口功能包（I-PAC）- 確定參數(shù)所需值，監(jiān)控逆變器電壓、電流、溫度、延時(shí)時(shí)間及工作過(guò)程。

    快速保護(hù)和控制功能包（F-PAC）- 控制逆變器工作過(guò)程，寄存過(guò)程參數(shù)中實(shí)際值的模擬量，實(shí)現(xiàn)逆變器快速保護(hù)。

    3 應(yīng)用及發(fā)展

    武漢輕軌一號(hào)線上， 輔助電源系統(tǒng)采用IGBT 模塊（1700V/1200A）構(gòu)成靜止逆變器，輸出穩(wěn)定的三相 AC380V 電源、DC110V 和DC24V 電源，供列車上的空氣壓縮機(jī)、空調(diào)、照明和電熱器等使用，并對(duì)蓄電池進(jìn)行充電，每列車配備兩組輔助電源逆變器， 容量為140KVA。

    上海地鐵二號(hào)線的輔助電源系統(tǒng)采用由IGBT 模塊（3300V/1200A）構(gòu)成的靜止逆變器，輸出 AC380V 電源。列車的每節(jié)車均設(shè)一個(gè)輔助逆變器，容量為 90KVA。A 車的逆變器供電給列車一半的照明和風(fēng)機(jī)電機(jī)，同時(shí)提供 DC110V 電源，B、C 車上的逆變器分別向列車一半的空調(diào)機(jī)組供電。