對地鐵列車輔助供電系統(tǒng)的認(rèn)識

張單

摘 要：現(xiàn)如今我國的城市化現(xiàn)象越來越明顯，隨之而來的是交通問題，這個問題嚴(yán)重阻礙了我國城市化進(jìn)程的發(fā)展，在眾多的交通工具中地鐵被許多城市應(yīng)用，這主要是因為地鐵所占的陸地資源十分少。目前我國啟動地鐵的能源是電力，輔助供電系統(tǒng)在地鐵中占重要地位，該供電系統(tǒng)有序地控制著地鐵列車的運行。該篇論文逐一闡述了列車的輔助供電系統(tǒng)。

關(guān)鍵詞：地鐵列車 輔助供電 供電系統(tǒng)

中圖分類號：U231 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2016）07（a）-0100-02

1 地鐵列車輔助供電系統(tǒng)概要

電池、控制模塊、逆變器、輸出電路、輸入電路等系統(tǒng)共同組成了地鐵的輔助供電系統(tǒng)。

1.1 輸入電路

輸入濾波器以及電路熔斷器的兩種器材構(gòu)成了輔助電路的輸入系統(tǒng)，輸入濾波器能夠過濾其他電路產(chǎn)生的高頻干擾信號并且對高頻干擾信號進(jìn)行控制，使其的干擾降到最低；電路熔斷器的作用是熔斷電路，當(dāng)電路中出現(xiàn)短路或者過載的情況時電路熔斷器就能發(fā)揮其作用。

1.2 逆變器

受控三項電橋是逆變器中的一個器材，它的主要作用是轉(zhuǎn)變電壓。該電橋需要安裝在散熱器上，散熱器能夠幫助受控三項電橋散熱，驅(qū)動信號需要連接到散熱板的驅(qū)動板中，才能輸出地鐵列車所需要的三相交流電壓380 V。瞬間變壓器受到直流電流的影響會對電源造成污染，這就需要二極管來切斷變壓器。

1.3 輸出電路

在列車的輸出電路中，有一個器材叫做熔斷器，熔斷器，顧名思義，也就是壟斷電路，當(dāng)電路過載時，熔斷器會發(fā)揮其作用。地鐵列車的供電經(jīng)過是：電壓通過變壓器將通過的電壓轉(zhuǎn)換成了列車能夠使用的電壓，然后再為散熱器的熔斷器提供電流。熔斷器、正弦波濾波器以及變壓器等設(shè)備組成了列車的輸出電路，一般的時候，濾波器都是在變頻器與電動機(jī)之間的，這是地鐵列車的設(shè)計，列車系統(tǒng)會時刻檢查濾波器的輸出電壓大小，當(dāng)逆變器的電壓達(dá)到一定的頻率之后，將會斷開輸出電路的開關(guān)。

1.4 控制模塊

地鐵的控制模塊中主要由主控制器、輸入輸出節(jié)點、模塊控制器等設(shè)備構(gòu)成，控制模塊在輔助供電系統(tǒng)中起到控制的作用，當(dāng)列車供電系統(tǒng)產(chǎn)生的故障被控制模塊檢測出來，控制模塊就能發(fā)揮其作用，關(guān)閉輔助器，達(dá)到保護(hù)列車輔助供電系統(tǒng)的作用。在列車的輔助供電系統(tǒng)中，主要由控制模塊對此進(jìn)行監(jiān)控，一旦該系統(tǒng)出現(xiàn)問題，能瞬時關(guān)閉系統(tǒng)并解決問題，且通知上級。

一般來說，主模塊控制器中擁有兩個微處理器，這兩個微處理器各有各的作用。處理器一主要對系統(tǒng)進(jìn)行單方面的檢測，就像對輸出電路進(jìn)行電路方面的檢測。處理器二主要控制著逆變器的作用，同時還進(jìn)行對逆變器功能的檢測，防止其出現(xiàn)故障，保證逆變器的功能能夠正常運行。

1.5 蓄電池

蓄電池是地鐵列車輔助供電系統(tǒng)中最主要的一部分，當(dāng)列車電量不足時，可以通過蓄電池來提供電力，在列車中，蓄電池一般都被安放在列車的頭部，這樣安放主要是為了當(dāng)列車電力不足時，蓄電池可以為逆變器提供能量，能夠保證逆變器的正常啟動。蓄電池可以在充電、放電這兩種形式之中任意切換，當(dāng)列車供電不足時蓄電池放電，當(dāng)列車供電系統(tǒng)正常時蓄電池充電。當(dāng)然，蓄電池并不是任何時候都能用的，只有在列車出現(xiàn)緊急情況時才會啟動，列車要為蓄電池提供足夠的電力，防止列車出現(xiàn)緊急狀況時蓄電池沒電的情況發(fā)生。

2 地鐵列車輔助供電方式

2.1 集中供電

地鐵列車輔助供電系統(tǒng)的充電方式有多種，第一種方式是集中供電。集中供電的方式主要是在地鐵列車中放一定數(shù)量的逆變器，使它們其中的一部分為其他的設(shè)備進(jìn)行能量的提供，集中供電還能夠進(jìn)行擴(kuò)展供電，并聯(lián)供電。如果使用并聯(lián)供電的話，電路是并聯(lián)的，兩臺逆變器并聯(lián)對地鐵提供能源。如果使用擴(kuò)散供電方式的話，逆變器各自負(fù)責(zé)自己的供電設(shè)備。

我國的逆變器容量在200～240 kVA，如果供電方式使用并聯(lián)供電，當(dāng)兩臺逆變器之中的任意一臺逆變器達(dá)不到要求時，就不能再對列車的其他設(shè)備進(jìn)行持續(xù)的供電了，只能對小部分設(shè)備進(jìn)行供電，這樣才能使得另一臺逆變器正常工作。如果使用擴(kuò)散供電方式，那么同樣，一臺逆變器出現(xiàn)故障時，就要關(guān)閉故障逆變器的電路，使另一臺正常的逆變器進(jìn)行供電，這樣才能保證車廂內(nèi)的其他設(shè)備能夠有電使用。

2.2 分散供電

分散供電與并聯(lián)供電有著明顯的區(qū)別，最明顯的區(qū)別為分散供電是在地鐵的每一節(jié)車廂內(nèi)放一臺逆變器，再依靠三相輸出接觸器使得列車的電壓達(dá)到380 V。地鐵列車的供電容量比較大，負(fù)載也比較大，當(dāng)?shù)罔F列車的逆變器出現(xiàn)問題時，列車還有超大容量的電能為列車車廂提供能源，當(dāng)列車的每一節(jié)車廂中的逆變器出現(xiàn)問題時也有超大容量的電能為車廂提供正常的運行，這樣即使有多臺逆變器發(fā)生問題，也不用擔(dān)心列車的運行出現(xiàn)問題。例如，列車的3臺逆變器產(chǎn)生故障，那么只要切斷列車逆變器故障車廂的空調(diào)，就能使得其他的設(shè)備正常運行。例如，列車的4臺逆變器產(chǎn)生故障，那么只要切斷整節(jié)列車車廂內(nèi)的空調(diào)，就能使得其他設(shè)備正常運行。分散供電的應(yīng)用有效地降低了列車因供電而停運的問題。

3 兩種地鐵車輛輔助系統(tǒng)供電網(wǎng)絡(luò)的對比分析

將集中供電方式與分散供電方式放在一起進(jìn)行比較會發(fā)現(xiàn)，應(yīng)用分散供電方式能夠減小當(dāng)一臺逆變器產(chǎn)生問題時對列車整體的影響，集中供電方式對逆變器的要求較低，能夠節(jié)約眾多的電能。但是兩者的缺點也比較多，分散供電方式會使得列車的總體質(zhì)量增加。

3.1 設(shè)備方面

有6輛車，其中每輛車中都有一臺逆變器，容量為80～90 kVA，主要拿來模擬分散供電方式，實驗還提供了4臺供電裝置以及2臺充電器，實驗過程中，逆變器分別向每輛車提供了480～540 W的輸出功率。當(dāng)實驗?zāi)M集中供電方式時，需要2臺電源，1臺供電裝置，供電過程中，逆變器的總?cè)萘窟_(dá)到了180～230 kVA，所以兩種供電方式各有各的不同。

3.2 技術(shù)方面

集中供電方式的優(yōu)點主要有運用的設(shè)備少，系統(tǒng)電路較為簡單，電容量大，供電時產(chǎn)生的噪聲小，并且其供電的效率高達(dá)9/10。分散供電方式的優(yōu)點是噪聲小，產(chǎn)生的電量多，抗干擾力強，能夠有效消除逆變器運行時所產(chǎn)生的噪聲。同時分散供電方式的缺點比較多，其需要在每節(jié)車廂都安裝一臺逆變器，導(dǎo)致了車廂的總體質(zhì)量增加，并且成本很高，一臺逆變器所占的空間比較大。

3.3 電源分配方面

在電源分配方面兩者供電方式有著明顯的不同，集中供電的電源分配是依靠網(wǎng)絡(luò)來控制的，同樣分散供電方式也是通過網(wǎng)絡(luò)來控制的，但是分散供電方式的電能只能在相鄰的車廂之間進(jìn)行傳導(dǎo)，而集中供電方式可以在任意的2臺電源之間進(jìn)行轉(zhuǎn)換。

參考文獻(xiàn)

[1] 康亞慶.地鐵車輛輔助系統(tǒng)兩種供電網(wǎng)絡(luò)的分析[J].現(xiàn)代城市軌道交通，2009（4）：27-28，31.

[2] 熊成林，馮曉云.不同結(jié)構(gòu)的列車輔助供電系統(tǒng)分析與比較[J].機(jī)車電傳動，2008（2）：15-19，23.