對地鐵列車輔助供電系統的認識

張單

摘 要：現如今我國的城市化現象越來越明顯，隨之而來的是交通問題，這個問題嚴重阻礙了我國城市化進程的發展，在眾多的交通工具中地鐵被許多城市應用，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，輔助供電系統在地鐵中占重要地位，該供電系統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。

關鍵詞：地鐵列車 輔助供電 供電系統

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

1 地鐵列車輔助供電系統概要

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

1.1 輸入電路

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

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，驅動信號需要連接到散熱板的驅動板中，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，當電路過載時，熔斷器會發揮其作用。地鐵列車的供電經過是：電壓通過變壓器將通過的電壓轉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之間的，這是地鐵列車的設計，列車系統會時刻檢查濾波器的輸出電壓大小，當逆變器的電壓達到一定的頻率之后，將會斷開輸出電路的開關。

1.4 控制模塊

地鐵的控制模塊中主要由主控制器、輸入輸出節點、模塊控制器等設備構成，控制模塊在輔助供電系統中起到控制的作用，當列車供電系統產生的故障被控制模塊檢測出來，控制模塊就能發揮其作用，關閉輔助器，達到保護列車輔助供電系統的作用。在列車的輔助供電系統中，主要由控制模塊對此進行監控，一旦該系統出現問題，能瞬時關閉系統并解決問題，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進行單方面的檢測，就像對輸出電路進行電路方面的檢測。處理器二主要控制著逆變器的作用，同時還進行對逆變器功能的檢測，防止其出現故障，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中最主要的一部分，當列車電量不足時，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，當列車供電不足時蓄電池放電，當列車供電系統正常時蓄電池充電。當然，蓄電池并不是任何時候都能用的，只有在列車出現緊急情況時才會啟動，列車要為蓄電池提供足夠的電力，防止列車出現緊急狀況時蓄電池沒電的情況發生。

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量的逆變器，使它們其中的一部分為其他的設備進行能量的提供，集中供電還能夠進行擴展供電，并聯供電。如果使用并聯供電的話，電路是并聯的，兩臺逆變器并聯對地鐵提供能源。如果使用擴散供電方式的話，逆變器各自負責自己的供電設備。

我國的逆變器容量在200～240 kVA，如果供電方式使用并聯供電，當兩臺逆變器之中的任意一臺逆變器達不到要求時，就不能再對列車的其他設備進行持續的供電了，只能對小部分設備進行供電，這樣才能使得另一臺逆變器正常工作。如果使用擴散供電方式，那么同樣，一臺逆變器出現故障時，就要關閉故障逆變器的電路，使另一臺正常的逆變器進行供電，這樣才能保證車廂內的其他設備能夠有電使用。

2.2 分散供電

分散供電與并聯供電有著明顯的區別，最明顯的區別為分散供電是在地鐵的每一節車廂內放一臺逆變器，再依靠三相輸出接觸器使得列車的電壓達到380 V。地鐵列車的供電容量比較大，負載也比較大，當地鐵列車的逆變器出現問題時，列車還有超大容量的電能為列車車廂提供能源，當列車的每一節車廂中的逆變器出現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生問題，也不用擔心列車的運行出現問題。例如，列車的3臺逆變器產生故障，那么只要切斷列車逆變器故障車廂的空調，就能使得其他的設備正常運行。例如，列車的4臺逆變器產生故障，那么只要切斷整節列車車廂內的空調，就能使得其他設備正常運行。分散供電的應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供電網絡的對比分析

將集中供電方式與分散供電方式放在一起進行比較會發現，應用分散供電方式能夠減小當一臺逆變器產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量增加。

3.1 設備方面

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。當實驗模擬集中供電方式時，需要2臺電源，1臺供電裝置，供電過程中，逆變器的總容量達到了180～230 kVA，所以兩種供電方式各有各的不同。

3.2 技術方面

集中供電方式的優點主要有運用的設備少，系統電路較為簡單，電容量大，供電時產生的噪聲小，并且其供電的效率高達9/10。分散供電方式的優點是噪聲小，產生的電量多，抗干擾力強，能夠有效消除逆變器運行時所產生的噪聲。同時分散供電方式的缺點比較多，其需要在每節車廂都安裝一臺逆變器，導致了車廂的總體質量增加，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絡來控制的，同樣分散供電方式也是通過網絡來控制的，但是分散供電方式的電能只能在相鄰的車廂之間進行傳導，而集中供電方式可以在任意的2臺電源之間進行轉換。

參考文獻

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