淺析城市軌道交通車輛用輔助電源系統

    2.1 單臺逆變器形式

    對于網壓1500V，容量約200kVA 左右的輔助逆變器一般使用3300V / 400A 的 IGBT元件。這種形式結構簡單、可靠， 逆變器用PWM 調制可使輸出電壓的諧波含量在限制值以內，是目前普遍采用的形式。

    2.2 兩臺逆變器串聯形式

    有兩種方案:一為兩臺逆變器輸出至隔離變壓器，通過隔離變壓器的電路疊加，或磁路疊加，然后經濾波輸出，這種方案的優點是逆變器可以用低電壓的 IGBT 元件;二為控制兩臺逆變器輸出電壓的相位差，當它們經過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量。

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

    2.3 輔助電源系統

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

    控制單元的核心是微處理器，包括四個功能包：

    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，寄存過程參數實際值。

    接口功能包（I-PAC）- 確定參數所需值，監控逆變器電壓、電流、溫度、延時時間及工作過程。

    快速保護和控制功能包（F-PAC）- 控制逆變器工作過程，寄存過程參數中實際值的模擬量，實現逆變器快速保護。

    3 應用及發展

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

    上海地鐵二號線的輔助電源系統采用由IGBT 模塊（3300V/1200A）構成的靜止逆變器，輸出 AC380V 電源。列車的每節車均設一個輔助逆變器，容量為 90KVA。A 車的逆變器供電給列車一半的照明和風機電機，同時提供 DC110V 電源，B、C 車上的逆變器分別向列車一半的空調機組供電。