地鐵車輛輔助供電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)優(yōu)化路徑相關(guān)思考

滿博 聶天寶

摘要：隨著城市人口的急劇增加，城市交通網(wǎng)絡(luò)面臨著巨大的壓力，而地鐵的出現(xiàn)卻極大緩解了城市交通壓力。地鐵的主要動力來源是電力牽引，而車輛輔助供電系統(tǒng)是實現(xiàn)地鐵車輛高效運行的關(guān)鍵。本文從地鐵輔助供電系統(tǒng)入手，分析地鐵輔助供電系統(tǒng)，并通過分析逆變器供電要點，科學(xué)選擇輔助逆變器，以實現(xiàn)進一步優(yōu)化輔助供電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。

關(guān)鍵詞：地鐵車輛;輔助供電系統(tǒng);結(jié)構(gòu)優(yōu)化

1.地鐵輔助供電系統(tǒng)概述

地鐵車輛輔助供電系統(tǒng)使用交流電，并在實際運行過程中該系統(tǒng)實現(xiàn)將1500V直流電轉(zhuǎn)變?yōu)?80V交流電，而該過程轉(zhuǎn)化成為地鐵蓄電池及空壓機等設(shè)備主要電流來源，進而實現(xiàn)地鐵車輛的正常有序運行。而談及輔助供電系統(tǒng)，則十分有必要分析其供電原理：打開電源，將1500伏電壓傳輸電網(wǎng)中，再轉(zhuǎn)化為110V的交流電，該交流電是維持地鐵車輛控制系統(tǒng)、保證系統(tǒng)正常運行的關(guān)鍵。待接觸器開關(guān)打開后，電流則通過變壓器傳輸?shù)诫娋W(wǎng)中，而這一部分則成為蓄電的主要來源。當輔助供電系統(tǒng)中的輔助逆變器電量不低于90%時，該系統(tǒng)則會開始作業(yè)，而此也將進一步保證供電系統(tǒng)的持續(xù)性和穩(wěn)定性。一般情況下，從電網(wǎng)電壓輸出的電流較不穩(wěn)定，而為保證輸出電流的穩(wěn)定性，則需要使用變壓器來維持電流。輔助供電系統(tǒng)作為地鐵車輛供電系統(tǒng)的重要組件，其將為系統(tǒng)中的主機、空調(diào)等設(shè)備提供電能，進而為乘客提供最高品質(zhì)的乘車體驗。

2.地鐵車輛輔助供電系統(tǒng)逆變器供電要點

目前，我國地鐵輔助供電系統(tǒng)多使用恒頻輸出電流，但是由于投入運行的車輛使用的逆變器型號有所不同。對此，在配置變壓器時，需具體結(jié)合實際情況，選擇和配置逆變器。鑒于，輔助逆變器與系統(tǒng)內(nèi)的電器均存在一定聯(lián)系，對此應(yīng)對其進行特定要求。在地鐵車輛輔助供電系統(tǒng)運行過程中，多使用泵類輔助逆變器供電設(shè)備，而在使用該設(shè)備過程中，要求輸出電流需為全功率。在其供電過程中，為確保設(shè)備正常運行，要求電流符合要求相關(guān)要求。在此值得關(guān)注的是，在啟動逆變器進行供電時，需將負荷額定功率控制在40%內(nèi)，同時按照被供電設(shè)備順序一個個開啟。而這是需要對科學(xué)計劃該開啟順序，以保證系統(tǒng)的穩(wěn)定運行和有效延長各設(shè)備使用壽命。

3.科學(xué)選擇輔助逆變器類型

從逆變器電路原理角度分析。目前，我國地鐵車輛多采用直流和先升降再穩(wěn)定等逆變器。前者在現(xiàn)實生活中應(yīng)有較為廣泛，而多選用直接逆變方式，該方式具有操作簡單、工作流程簡單等優(yōu)勢，但是該方式極易受到電網(wǎng)電壓等方面影響。后者逆變方式具有有效保證電壓穩(wěn)定性等優(yōu)勢，進而有效降低機器的損壞幾率，以此有效延長各設(shè)備使用壽命。但是，應(yīng)注意通過該逆變器，流出電流需經(jīng)由電感電容濾波網(wǎng)，再輸送到隔離變壓器中。此外，由于地鐵逆變器對啟動和關(guān)閉頻率要求較高，此時如果啟動和關(guān)閉頻率過大，則可能出現(xiàn)損毀開關(guān)的現(xiàn)實情況，甚至可能影響逆變器運行效率。下圖為輔助逆變器室。

地鐵車輛逆變器主要有單逆變器、串聯(lián)、并聯(lián)等三種，前兩種多使用雙逆變器，該逆變器具有所需頻率小、不易造成設(shè)備損壞，進而減少配備規(guī)格高的濾波器使用頻率，降低不必要經(jīng)濟投入。但是，由于逆變器電路接線較為復(fù)雜，且需要使用大量零件，而這將增加逆變電電路故障發(fā)生幾率。而單逆變器線路盡管具有線路鋪設(shè)簡單、零件較少、故障發(fā)生率低、對設(shè)備損傷度較低，但由于其開關(guān)使用率較高，增加了能量消耗，進而影響設(shè)備整體運行效率。

4.地鐵車輛輔助供電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

4.1高壓部分

輔助高壓母線是連接輔助逆變器高壓以保證供電的備用高壓母線，而將輔助逆變器和輔助高壓母線接入熔斷器來實現(xiàn)負載保護。以在每單元范圍內(nèi)設(shè)置1500V車間電源插頭，代替受電弓實現(xiàn)向列車供電，且保證接入每一車間電源時都可以實現(xiàn)向列車供電。下圖為輔助高壓母線圖。

4.2中壓部分

列車中壓供電再在整個供電系統(tǒng)中最為復(fù)雜。目前，我國的地鐵車輛多不同種類的供電結(jié)構(gòu)，主要包括交叉式供電結(jié)構(gòu)、分布式和交叉式結(jié)合拓展式等幾種。以南京地鐵十號線列車為例，其中壓部分則采用交叉式供電結(jié)構(gòu)，該列車分2單元，6節(jié)車組，每單元配置一臺輔助逆變器，每臺設(shè)備給本節(jié)單元及另一單位車組進行負載供電，并由此貫穿整列車。而如果某一設(shè)備發(fā)生故障，則列車將由另一中壓負載運行，而車載空調(diào)一個負責(zé)通風(fēng)，一個則可以正常工作運行。

結(jié)語：

綜上所述，地鐵車輛輔助供電系統(tǒng)的運行較為復(fù)雜，且需要得到各設(shè)備配合，才能有效實現(xiàn)輔助供電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化。從地鐵輔助供電系統(tǒng)為切入點，分析進一步優(yōu)化輔助供電系統(tǒng)。其中，中高低壓部分的控制較為簡單，而以中壓供電結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，但故障發(fā)生頻率較高。若對這些關(guān)鍵部分進行優(yōu)化，則將在一定程度降低設(shè)備故障發(fā)生幾率，進而促進供電技術(shù)的全面發(fā)展。

參考文獻：

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[2]楊芝琴. 地鐵車輛輔助供電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)優(yōu)化方案分析[J]. 農(nóng)家參謀， 2017， 22（No.565）：280-280.

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