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地铁列车供电系统研究与分析摘要：城市轨道的车辆辅助电源系统是控制系统的重要组成部分，其主要任务是产生能够满足车辆控制用的低压电源、客室照明、空调及通风机组以及其它低压用电设备所需的各种不同电压和电功率。
辅助供电系统的供电质量与可靠性将直接影响到车辆运行安全及旅客舒适度。
研究和完善辅助供电系统性能，确保稳定、安全的列车供电是研究和设计人员主要的任务。
城轨列车供电系统包括牵引供电系统和辅助供电系统两部分。
牵引供电系统主要负责为机车提供牵引动力；辅助供电系统则负责为列车上除牵引系统主回路以外的辅助装置供电。
辅助供电系统主要包括辅助逆变器（DC/AC 变换器，简称 SIV）和低压电源（DC/DC 斩波器和蓄电池）。
其中，辅助逆变器提供 AC 380V 电源，主要负载有空调机、压缩机等；低压电源包括 DC 110V 和DC24V，负责给控制系统和应急负载供电。
辅助电源的运行性能直接影响到主电路的运行状态，列车的环境条件乃至整个列车的性能。
髙性能的辅助电源系统是保证列车稳定、安全运行的重要因素，因此对辅助逆变器的输出性能、可靠性以及使用寿命等性能指标也有较高的要求。
关键词：城轨车辆；牵引供电；辅助供电；逆变器前言：城市是人类活动的中心，是社会进步的标志。
随着经济和科技的快速发展，城市人口不断的增多，城市轨道交通日益演变成为城市公共交通客运系统的骨干，它主要包括地铁和轻轨。
在列车供电系统中，以电力电子器件为主的变流器控制系统也担当者重要角色。
列车的供电系统是列车能源和动力的提供者，更是列车安全高速运行的重要保障。
城市轨道车辆是在城市中运行于地下、地面或高架铁路上的公共交通运输工具。
城市轨道车辆通常为电力牵引，它主要包括城市快速列车、地铁车辆、轻轨车辆和有轨电车等[1]。
辅助供电系统是城轨车辆的一个重要组成部分，安装于拖车构架上。
当供电系统供电正常时，输入的直流电源经辅助逆变器逆变为交流电源，并向通风机、空调设备、电加热器、电动刮雨器、空气压缩机等三相负载和客室照明系统及控制系统设备供电；经直直变换器变换的直流电源供蓄电池充电及其他直流负载用电。
AC380列车供电装置三相不平衡保护方案研究
作者：叶湘杰
来源：《科学导报·学术》2020年第23期
摘要：针对AC380V旅客列车配电的特点，介绍了列车供电装置的主电路、分析了客车三相不平衡给列车供电装置带来的風险。
提出了一种AC380V旅客列车供电装置三相不平衡的保护方法，保障了列车供电装置的供电安全。
关键词：列车供电装置、三相不平衡、保护方法
引言
列车供电装置（以下简称列供）输出三相四线制电源，加上客车存在单相负载的接入以及单相负载用电的不同时性等，都会导致列供输出三相不平衡。
为了最大限度的利用好电源，避免电源的局部过热等因素，需要对列供设置三相不平衡保护。
1.列供主电路
2.三相不平衡的危害
2.1增加线路的损耗
2.2系统容量降低
2.3影响用电设备的安全运行
3.三相不平衡保护策略
4.结语
参考文献
[1] 李自然，蔡杰.AC380V列车供电装置的研制[J].电子技术与软件工程，2016（19）：100-100.
[2] 刘燕.供配电技术[M].北京：机械工业出版社，2016.
[3] 辜承林，陈乔夫等.电机学[M].武汉：华中科技大学出版社，2005.
作者简介：叶湘杰（1982.06.14），女，汉，湖南，硕士研究生;助理工程师;湖南工业大学;毕业专业：工商管理;研究方向：质量技术。
AC380V列车供电系统作者：胡鹏飞来源：《科学与财富》2019年第16期摘要：本文通过负荷分级及供电要求、应急供电系统、电源及供电装置以及客车电气综合控制柜温温度在线技术研究理论依据四个方面进行AC 380V列车供电系统分析。
关键词：AC 380V；列车；供电系统引言：三相交流380V/50Hz是当下铁路上主流的空调列车供电系统，为列车上各种电器提供电源，AC 380V是1985～1989年期间我国铁路列车开始大规模普及空调装置时，基于当时我国的铁路技术水平现状而使用。
在列车的供电系统中除了AC 380V供电系统还有一种由客运电力機车集中供电的DC600V供电系统，DC600V供电系统第一次在在快速列车上使用是在20世纪90年代某，在本世纪除铁路大列车规模提速后得以大范围使用。
DC600V供电系统不同于AC 380V列车供电系统，它是在静止变流器供电方式已经成熟的前提下应用的。
采用了DC600V供电系统以后，各类列车产生了非常突出的社会和经济效益。
现阶段，我国任然还有数量非常庞大的采用AC 380V供电系统的列车。
具有关数据显示，全国范围内，存在4750辆AC380V供电列车。
一、新型AC 380V列车供电系统380V列车供电系统主要由AC380V供电电源装置、电力连接器、供电母线、客车电气综合控制柜、应急供电系统等组成[1]。
传统的依靠大功率柴油发电机组供电AC380V列车与当前形势发展的相符合，而传统的AC380V列车升级为DC600V列车需要将三相逆变器、单相逆变器、充电机等构件设备加进，这样不仅成本投入大、而且改装也需要很长的时间[2]。
因此，能够直接向列车提供三相交流380V供电电源的新型AC380V列车供电装置的研发迫不及待，研发需要基于列车的负载进行。
1.负荷分级及供电要求电力负荷应按照对供电可靠性的要求及中断供在列车运行经济上所造成损失或影响的程度进行分级。
中断供电将造成人身伤亡时为一级负荷，重大设备损坏，列车运行过程被打乱，需要长时间才能恢复为一级负荷，中断供电将影响重要用电单位的正常工作，应为二级负荷。
AC380V供电制式客车的直供电改造摘要：AC380V供电制式客车采用发电车集中供电。
发电车存在安全隐患大、维护成本高、环境污染等缺陷，通过对机车和客车进行改造，加装不间断供电装置，可以实现电力机车直供电方式，有效解决发电车供电存在的不足。
关键字：客车直供电电源装置充电逆变器电气系统一、改造背景AC380V集中供电制式是中国铁路普速客车主要供电模式之一，在列车编组中，由发电车的柴油机组驱动发电机，为客车提供三相AC380V电源。
截止2018年底，中国铁路总公司普速客车保有量47429辆，其中AC380V集中供电制式客车18153辆，占客车总数的38.3%。
2006年起，由电网供电的DC600V机车直供电客车开始大规模装备。
AC380V发电车的集中供电模式相对于电网机车的直供电存在以下缺点：（1）火灾隐患较大。
客车发电车使用柴油作为燃料，存在较高的火灾隐患，而且一旦失火，火势难以控制，所以发电车历来是各铁路局重点防火部位。
近年来，随着发电车火灾报警系统、巡检装置等新装备陆续投入使用，针对发电车的管理也日趋完善。
但即使在这种形势下，自2005年以来，全路仍发生2起发电车火灾事故，造成较大影响。
（2）使用维护成本较高。
以发电车的康明斯KTA19型柴油机为例，柴油机检修周期为D级修（中修）：4500±500h；E级修（大修）：13500±1000h。
根据北京车辆段统计，每辆发电车平均每2年实施一次D级修，检修费用约25万元；6年一次E级修，检修费用约40万元，此外日常保养维护费用约10万元/年，消耗柴油146吨/年（7100元/吨，2019年1月价格），折合人民币103.7万元，也就是说在一个大修（E级修）期内，一辆发电车使用维护费用在平均每年128.7万元。
注：每个周期费用=（D级25+ D级25+ E级40+10*6万+103.7*6）=772万元，772/6=128.7万元（3）存在环境污染问题。
机车列车供电装置负荷试验系统摘要：客运列车由牵引机车向车厢供电对机车检修提出了更高要求。
机车供电方式主要有dc600v供电和ac380v供电两种供电方式，本文提出了兼容两种不同供电形式的机车列车供电负荷试验系统的试验原理、电路结构、系统构成，重点介绍了能够满足两种供电形式的动态冲击加载和无级连续可调加载的控制模式，满足了考核机车列车供电装置自动控制回路的抗扰性能和带载整定两项关键性能。
文章最后指出该系统是确保机车列车供电装置检修质量的重要设备。
关键词：机车供电装置整流调制负荷试验一、引言主营客运电力机车和内燃机车都设有列车供电装置，以满足客车车厢空调、采暖、照明、电茶炉等电器的用电需要。
大部分客运电力机车采用的是机车集中整流、客车分散逆变的供电方式，机车上设有两套完全独立的供电绕组和整流装置，容量各为400kva，分别向列车供给两路dc600v电源。
df11g客运内燃机车提供两路ac400v 容量为400kva三相交流电源，向客车车厢供电。
客运机车向客车车厢供电系统的好坏与旅客的旅行生活息息相关。
因此，客运机车检修后，其列车供电系统必须作相关试验检查并进行负荷试验。
本文介绍了兼容直流和交流两种供电方式的列车供电系统负荷试验设备。
二、总体设计列车供电系统负荷试验设备主要由：电动自动开关、直流接触器、可控硅整流电路、可控硅触发电路、大功率igbt、igbt 脉宽控制电路、大功率风冷负载电阻、霍尔传感器、电子控制系统、工控机、数字仪表和调节电位器组成。
兼容直流和交流两种供电方式的列车供电系统负荷试验设备将三相交流电经可控硅整流成直流，通过控制负载调节电位器，经过大功率电子开关将电能消耗在大功率电阻上，实现列车供电系统负载无触点、有档、无级平滑调节，便于整定过载值，系统同时可以实现冲击加载试验，满足了考核机车列车供电装置自动控制回路的抗扰性能。
工控机通过采集卡采集试验信息，最终生成试验记录报表。
系统原理如图1所示。
AC380V列车供电装置的研制
作者：李自然蔡杰
来源：《电子技术与软件工程》2016年第19期
摘要
详细介绍了AC380V列车供电装置的工作原理，总体结构和冷却系统。
重点分析AC380V 列车供电装置的主电路设计以及相关器件参数的计算等关键技术。
通过列供装置的相关试验以及机车与客车车辆的联调试验，验证列车供电装置的各项性能均满足客车车辆的供电要求。
【关键词】IGBT 列车供电装置系统集成冷却系统
自铁路第五次大提速后，部分直达客车和快速客车采用了电力机车向客车进行DC600V供电的技术，并产生了巨大的经济效益和社会效益。
但受制于当时的变流技术水平，电力机车无法直接向传统的AC380V客车进行供电，而这些客车目前在各铁路局的保有量仍然非常大。
在电力机车上增加AC380V列车供电系统，直接向客车提供3AC380V电源，再辅以客车的配套改造，具备维护简单、独立性强、编组灵活、高效率、无污染、低噪声等优点。
1 列车供电装置的主电路以及工作原理
1.1 主电路
主电路如图1所示。
AC380V列车供电装置主电路由一个单相全波整流、逆变器、滤波电路组成。
1.2 工作原理
AC380V列车供电装置的单相交流输入电压，通过充电接触器KM2、充电电阻R1向中间支撑电容C1、C2、C3充电，充电结束后闭合短接接触器KM1，经过单相全波二极管整流，中间支撑电容滤波，输出稳定的直流电压，再通过逆变回路输出PWM波。
中间直流环节设置滤波、接地检测等电路，主要功能为稳定中间直流电压。
同时在交流输入侧设置快速熔断器FU，当交流输入侧发生短路时，可快速分断主电路，从而保护功率器件。
停机后，接地检测电阻为支撑电容器放电。
AC380V输出设置有滤波变压器TR1、滤波电容ACC、EMI滤波器等设备对逆变输出PWM波进行滤波，使系统输出电压波形为正弦波。
另外还设置了必要的电流、电压传感器来检测电路中的输入、输出电流，输入、输出电压，中间电压等信号用于控制。
2 总体及结构设计
2.1 变流器模块
AC380V列车供电装置的变流器模块采用模块化设计，变流器模块集整流逆变控制于一体。
整流器与逆变器通过低感母排连接，大大的降低了系统的杂散电感，极大的提高了功率器件的可靠性。
还有这样高度集成的设计方式也大大的缩小了设备的安装空间及重量。
2.2 冷却系统
变流器的冷却技术是变流器的关键技术之一，冷却效果关系到变流器各部件的稳定运行、使用安全及使用寿命等。
AC380V列车供电装置两个独立的柜体中（列车供电柜及列车供电滤波柜）采用完全独立的两套冷却系统，两个柜体均采用强迫风冷的方式。
列供柜及滤波柜的冷却风道设计及冷却风走向分别见图4及图5。
通过AC380V列车供电装置型式试验的温升试验以及产品现场试验充分验证了该冷却系统设计满足系统冷却性能要求，充分保障了产品的可靠运行。
3 关键器件选型
3.1 变流器模块器件选型
逆变器开关元件选型
逆变器模块IGBT选型从电压定额及电流定额两方面考虑：
IGBT元件的电压定额
UN=（K1*Ud+Usp）*K2
式中：Ud：直流输入最大电压；Usp：关断尖峰电压；K1：过电压系数1.15；K2：安全系数1.1。
IGBT元件的电流定额
IC=IAC max*K3
式中：IC为流过IGBT元件集电极的电流；IAC max为最大交流输入电流；K3为电流尖峰系数。
4 试验验证
AC380V列车供电装置进行了型式试验、地面静态试验、联调试验等。
4.1 负载突变试验
负载突变试验的目的在于验证AC380V列车供电装置在负载突变时的承受能力，体现在输出电压的波动上。
试验中完成系统额定负载的突切及突投，系统均正常工作，且输出电压波动范围均在设计要求之内，突切及突投测得输出电压、电流波形见图2。
图中粉红色波形为电压，蓝色为电流。
4.2 静态联调试验
将装有AC380V列车供电装置的机车与两节客车餐车联挂，对客车夏季负载、冬季负载、负载启动冲击、列供软启动、模拟过分相等多个项点进行了试验，获取了相关试验参数。
通过试验证明，AC380V列车供电装置完全能够满足客车车辆供电要求，各项性能参数均优于预期设计。
5 总结
AC380V列车供电装置采用大功率IGBT变流技术、辅助逆变控制以及完善的保护功能。
通过联调试验表明，该供电装置各项技术性能指标达到技术条件的要求。
目前装载该供电装置的机车正在试运行，相信在不久的将来AC380V列车供电装置将作为电力机车列供装置的主力军，驰骋在大江南北。
参考文献
[1]李翠.200km/h客运机车DC600V供电柜控制系统设计[D].北京：北京交通大学，2008（06）：1-8.
[2]李国平，陈明惠，何丹炉，刘文平，王永刚.铁道车辆电气装置50年的回顾与展望[J].铁道车辆，2013.
[3]林辉王辉.电力电子技术[M].武汉：武汉理工大学出版社，2002.
[4]TB/T 3063-2011旅客列车DC600V供电系统技术要求及试验[S].2011.
作者简介
李自然（1987-），男，湖南省株洲市人。
现为株洲南车时代电气股份有限公司技术中心助理工程师。
主要研究方向为电力机车、动车组、城轨系统的供电。
作者单位
株洲南车时代电气股份有限公司技术中心湖南生株洲市 412001。
