地铁车辆辅助系统两种供电网络的分析

广州地铁3号线北延段列车辅助供电系统应用与分析修铄（广州地铁集团有限公司运营事业总部，广东广州510000）摘要：城轨车辆辅助供电系统为列车内部设备的正常运行提供电源，目前广州地铁3号线北延段列车安装有两种辅助供电系统，分别为中车时代电气研发的国产辅助供电系统和西门子公司研发的辅助供电系统。

现介绍了辅助供电系统的定义及组成，通过对两种辅助供电系统的原理及实际应用情况进行对比分析，为后续城轨车辆辅助供电系统选型提供建议。

关键词：地铁列车；辅助逆变；比较分析１辅助供电系统的定义（1）辅助供电系统是指除为牵引动力系统之外的所有需要使用电力的负载设备提供电能的系统，包括辅助逆变系统和蓄电池系统。

（2）辅助供电系统的电力主要来自牵引供电接触网，经受电弓进入列车；当电力无法来自牵引供电接触网时，则采用外接电源（例如车间电源）或者蓄电池供电。

（3）辅助供电系统的负载设备主要包括牵引逆变器冷却风扇、辅助逆变器冷却风扇、空气压缩机、空调系统、各种电动阀门、头灯、车厢照明及各种服务性电气设备以及蓄电池充电器（当充电机采用AC／DC形式时）等。

此外，辅助供电系统还需为列车控制系统提供不间断的电源。

２辅助供电系统的组成２．１输入模块［１］辅助供电系统的输入模块主要包括主接触器、输入滤波器等，将直流电引入逆变模块。

２．２逆变模块辅助供电系统的负载大多采用三相交流电源，因而首先要通过辅助逆变模块将波动的直流网压逆变为电压和频率恒定的三相交流电。

２．３输出模块输出模块主要由输出变压器、正弦滤波器以及熔断器等相应设备组成。

直流网压通过逆变模块形成的交流电经由输出接触器以及熔断器对列车负载进行供电。

２．４直流电源（兼作蓄电池充电器）车辆上各个控制电器都由直流电源DC／DC供电。

车辆上蓄电池为紧急用电所需，所以DC110V控制电源同时作为蓄电池的充电器。

以上四个部分构成完整的辅助供电系统。

３西门子辅助供电系统与国产辅助供电系统对比分析现通过对这两种辅助供电系统的原理及实际应用情况进行对比分析，为后续城轨车辆辅助供电系统选型提供建议［2］。

城轨车辆辅助供电方式比较分析与应用针对目前国内轨道交通领域城轨车辆采用的不同中压供电形式：扩展供电形式、交叉网络供电形式以及并联网络供电形式，通过介绍、分析和比较不同供电方式的特点，确定合理的供电设计方案，提高列车辅助供电系统的可靠性，确保降级工况时列车性能不受影响。

标签：城轨车辆；辅助供电；扩展供电；交叉供电；并网供电引言目前，在国内外轨道交通行业，辅助供电方式主要有三种，分别为扩展供电、交叉供电和并网供电。

辅助供电主要是由辅助逆变器输出交流380V为列车负载提供交流电源。

在国内外的轨道交通行业，早期地铁列车一直采用扩展供电方式和中压交叉网络供电形式（以下简称交叉供电），直到近年来开始采用中压并联网络供电形式（以下简称并网供电）。

采用扩展供电方式的地铁线路主要有天津1号线，采用交叉供电方式的比较典型的是深圳2号线，采用并网供电方式的主要有广佛线。

在长编组多辅助变流器的车辆上采用并网供电，当一个辅助变流器故障时基本不用减载，因此并网供电将成为未来的趋势。

文章将重点介绍这三种中压供电形式技术特点，并进行相关的性能比较和分析。

1 辅助供电系统1.1 辅助供电系统组成列车辅助供电系统主要负责对列车所有中低压辅助设备的供电，是列车最重要的系统之一，其稳定与否将直接影响列车牵引控制系统、空压机、空调等车上重要设备的正常工作。

辅助供电系统包括：辅助逆变器、充电机、蓄电池、高压母线（DCl500V）、中压母线（三相AC380V 50Hz）、低压母线（DC110V）、其他必须的辅助设备（继电器、接触器、空气开关、控制器）等。

1.2 扩展供电扩展供电方式一般在每半列车设置一个辅助变流器，每个辅助变流器为相近的半列车提供交流电源，一旦一个辅助逆变器故障，另一个辅助逆变器将为整列车提供交流电源，同时减载。

扩展供电属于早期车辆采用的供电方式，技术相对成熟。

由于扩展供电技术相对简单，是国外牵引供应商进入国内市场首推的技术，随着技术的革新，扩展供电方式已很少被国外的牵引供应商所采用。

地铁车辆辅助供电系统浅析摘要：辅助供电系统是地铁车辆的重要组成部分，为列车的牵引、制动、照明、空调通风、空压机、信号等设备提供电源。

本文以苏州五号线为例介绍了辅助供电系统及其供电分配，并对不同的供电方式进行对比，得出了相应的结论。

关键词：辅助供电；供电分配；母线；负载1.绪论辅助供电系统，简称辅助系统，主要功能是将电网提供的直流电源转换为三相交流电压和蓄电池充电电压。

三相交流电压向列车的辅助系统供电，例如空调、电热，空压机和照明系统。

蓄电池充电机向蓄电池充电、并向直流输出回路供电。

直流输出回路的负载在辅助系统故障而无法运行时，由蓄电池进行供电。

辅助电源箱内部将AC380V 转换成DC110V，主要给照明、控制电路、列车网络系统、车载信号设备、及视频监控系统等提供直流电源。

近年来，我国北京、上海和苏州等城市的城市轨道交通车辆上，辅助电源均采用了静止式辅助逆变电源，这种辅助逆变电源的优点是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。

2.辅助供电系统介绍2.1.主电路介绍地铁车辆一般为六编组车辆，编组方式TC1-Mp1-M1-M2-Mp2-TC2，TC车是带司机室的拖车，Mp车无司机室带受电弓的动车，M车不带司机室且不带受电弓的动车，Tc车是带司机室的拖车。

Mp车从接触网经受电弓获取1500V直流高压电向设备高压供电。

高压电源主要用于列车的牵引动力设备和静止逆变器。

受电弓从接触网吸收电能用于向列车供电，在列车每个单元的Mp车各配有一个受电弓装置，两个受电弓可同时向辅助系统高压母线供电。

整列车在两个Mp 车牵引箱中各设了一个1500V的车间电源插头以代替受电弓向整列车的辅助系统供电。

当任何一个车间电源接通时，均能够向整列车辅助系统供电。

车间电源供电与受电弓供电之间设有联锁，采用二极图一管与牵引高压母线隔离。

以保证在任何时候列车仅有一种方式电源供电。

静止辅助逆变器通过高压列车线供电，将其转换为380V中压交流电，然后再通过交直流逆变转换成110V低压直流电对控制设备供电，主电路图如图一所示。

地铁列车辅助供电系统介绍一、地铁列车辅助供电系统概要目前从我国地铁列车的供电系统来看，我国大部分地铁列车辅助供电系统都是以输入电路、逆变器、输出电路、控制模块以及电池组成。

（一）输入电路辅助供电输入电路主要包括电路熔断器、输入虑波器等构成，其中荣电器负责当地铁列车后极电路产生过载或者出现短路的情况下及时断电的一种装置。

虑波器其主要作用在于控制以及过滤前极电路产生的共模高频干扰信号。

（二）逆变器逆变器中包括一个具有转变电压的受控三项电桥，通过该电桥将电压转地铁列车接触网电压转变成为列车工作需要的三项交流380V并且运用并联的方式进行电流输出，逆变器通常情况下一固定的频率进行工作。

受控三项电桥安装在一个具有散热功能的散热器上，散热器中装有开关、二极管以及驱动板等相应设备。

主控制器产生的驱动信号接入到驱动板，从而通过控制设备进行逆变器380V输出。

二极管用来关断瞬间输出变压器自感电动势反加到直流环节造成电源污染。

（三）输出电路在地铁列车的辅助输出电路中，辅助输出电路包括辅助输出变压器、正弦滤波器以及熔断器等相应设备组成。

其供电的过程是，列车接触网电压经过输出变压器后，将接触网电压转变成为列车使用电压，将输出电压经由正弦滤波器后，在经由输出接触器以及熔电器进行供电。

通常情况下，地铁列车通常都是将滤波器固定在变频器与电机之间，。

当系统检测到逆变器的输出电压同列车所用的380V 电压在同一频率之后，那么输出电路中的接触器将会闭合。

而熔断器主要负责电压过高以及过流等保护工作。

（四）控制模块地铁列车的辅助供电系统的控制模块主要包含主控制器、模块控制器以及输入输出节点等设备注重。

控制模块在辅助供电系统中负责对供电系统进行全方位控制，同时也负责上级控制通讯以及对不同变流器进行电压以及电流的控制与调节。

当控制模块检测到地铁列车发生辅助供电系统故障时，那么控制模块将下达关闭辅助逆变器的命令。

主模块控制器通常情况下配备两个微处理器。

地铁车辆辅助系统两种供电网络的分析康亚庆（南京地下铁道有限责任公司南京210008）摘要：分析地铁车辆辅助供电系统的两种供电网络的特点、控制方式及其优劣关键词：地铁车辆、辅助系统、交叉供电、扩展供电1、地铁车辆电气系统概述地铁车辆电气系统主要由三大块构成：牵引系统、辅助系统及列车控制系统。

其中牵引系统主要为列车提供牵引动力及电制动力，控制列车的运行速度。

辅助系统主要为列车除牵引以外的其他电气系统如空调、照明、乘客信息系统、监控系统等，主要为提高乘客舒适度而设置。

列车控制系统主要是协调控制列车各个子系统，采集各子系统的信息，进行控制和监视，保证列车运行安全。

辅助系统的供电根据电压等级分为两种，一种为交流400V系统，另一种为直流110V 系统。

其中交流400V系统为空调，电加热器，空气压缩机，车厢LCD屏，牵引变流器、辅助变流器、制动电阻、电抗器的冷却风机等交流负载供电；直流110V系统为照明、内外部指示灯、刮雨器、列车上所有控制用电、车门驱动系统、车载信号系统、车载无线通信系统、乘客信息系统、车载监控系统等直流负载供电。

以下着重介绍交流400V供电系统目前存在的两种供电模式。

2、交流400V供电系统目前存在的两种供电模式不管是4辆2动2拖编组列车还是6辆4动2拖编组列车，均可以看作两单元列车，即列车由两个单元组成。

一般来讲每个单元有一个辅助逆变器，比如南京2号线列车，每列车为6辆编组，两个单元。

每个单元由两辆动车（分别为带受电弓的动车和不带受电弓的动车）和一辆拖车组成，动车带有牵引单元，拖车不带牵引单元，每个单元在拖车上设置一台辅助逆变器（缩写为CVS）。

辅助逆变器实现两个功能，一个是将接触网的直流1500V逆变为交流400V，为列车上交流负载供电；一个是将列车直流1500V变换为直流110V，为列车上直流负载供电，并同时为蓄电池充电，当1500V供电失去或逆变器故障时，由蓄电池作为后备模式为列车控制系统及重要直流负载供电。

地铁车辆并网供电技术介绍摘要并网供电，正常情况下，母线接触器（COK)处于闭合状态，实现各辅助系统的并网供电。

当母线接触器（COK)断开后，相应的辅助系统实现独立供电。

关键词辅助供电系统并网供电1 前言地铁列车辅助供电系统主要负责对列车所有中低压辅助设备供电，是列车最重要的系统之一，其稳定与否将直接影响列车牵引制动控制系统、空压机、空调等车上重要设备的正常工作。

列车辅助供电系统中最主要的设备是辅助逆变器(APU)。

辅助逆变器(APU）主要实现两个功能，一个功能是将从接触网或者第三轨来的直流电逆变为三相交流电，主要为空调、电加热器，空压机等交流负载供电；另一个功能是输出直流110V电源，主要为照明，内外部指示灯、刮雨器，列车上所有控制用电、车门驱动系统、车载信号系统，车载无线通信系统、乘客信息系统、车载监控系统等直流负载供电。

目前，在国内外城市轨道交通行业，辅助供电方式主要有三种，分别为扩展供电、交叉供电和并网供电。

在国内外的轨道交通行业，早期地铁列车一直采用扩展供电方式和中压交叉网络供电形式，直到近年来开始采用中压并联网络供电形式。

相对于传统的扩展供电控制方式，并网供电能可采用多组小容量辅助逆变器并网输出，单台辅助逆变器故障后不影响辅助负载正常工作，整车辅助供电可靠性更高。

以某8节编组的型式，每两节车为一个辅助逆变器（APU），共配置了4个辅助逆变器(APU)，4台辅助逆变器(APU)通过并网供电的方式，同时给列车全网供电，在特殊情况下，每台逆变器也可以单独为其所在的单元单独供电。

通过并网供电可以提高辅助逆变器(APU)的整体效力。

2、系统说明列车编组为4动4拖8节编组，每个拖车与其相邻的动车组成一个单元，编组形式如下：DTC-MC1-TC-MC1-TC-MC1-MC2-DTCDTC: 带司机室的拖车MC: 动车TC: 拖车一列车总共有4台辅助逆变器（APU)。

其中每台辅助逆变器（APU）位于一个拖车，为该编组单元的负载供电为，每两个单元间有一个母线接触器（COK），COK位于切除接触器箱(CCB)中。

地铁车辆辅助供电系统设计摘要：交流供电采用扩展供电方式，即每台辅助逆变器为单元内交流负载供电。

当一台辅助逆变器发生故障时，单元间的扩展接触器闭合，正常的辅助逆变器为全列车交流负载供电。

此时需要切除一半的制冷压缩机。

本文介绍了辅助系统的特点、交流负载管理方式，并分析了辅助供电系统供电的冗余性。

关键词：辅助逆变器；负载管理；冗余性1辅助供电系统1．1辅助供电网络正常情况下，辅助逆变器从接触网获得DCl500V的电能。

车辆在维修和库内调试时，辅助逆变器通过安装在Tc车辅助高压箱上的库用插座获得DCl500V的电源。

当辅助高压箱内的刀开关在受电弓位时，DCl500V通过受电弓从接触网获得，并通过刀开关给辅助逆变器供电；当刀开关在库用位时，DCl500V通过库用插座获得，并通过刀开关给全列车2台辅助逆变器供电；当刀开关在中间位时，列车高压设备的供电侧都处于悬空状态。

列车辅助供电网络如图1所示：1．2交流供电每个单元安装一台容量为220kVA辅助逆变器向三相交流母线供电。

列车的三相交流负载从三相交流母线上取电。

正常情况下辅助电路主要交流负载包括：空气压缩机，空调机组，制动电阻风机，方便插座(AC220V)。

AC380V交流母线采用三相四线制供电方式，取任意一项与中线之问的电压为AC220V，可为列车上的方便插座供电。

1．2．1顺序启动控制设计中考虑到在消除交流负载同时，启动时过大的峰值电流对辅助逆变器的影响，VCM将对主要交流负载进行顺序启动控制。

列车控制系统将通过MVB传输一个2s宽度的空调允许启动触发信号作为空调系统的允许启动命令，当未启动的空调系统接收到自己的启动代码时，它将在此时启动，每台空调单元之间的启动时间间隔为2s。

当列车控制系统检测到有空气压缩机启动命令请求时，列车控制系统将2s时间间隔宽度改为7s用来启动空气压缩机。

当7s间隔后，VCM将继续循环发送2s宽度的空调允许启动触发的信号，未启动的空调系统接收到自己的启动代码时，它将在此时启动。