《城市軌道交通車輛電氣設(shè)備》課件 項(xiàng)目三 輔助電源系統(tǒng)認(rèn)知

城市軌道交通車輛電氣設(shè)備城市軌道交通車輛輔助電源系統(tǒng)認(rèn)知項(xiàng)目三1輔助電源系統(tǒng)基礎(chǔ)認(rèn)知2輔助逆變器3蓄電池4照明系統(tǒng)目錄Contents輔助電源系統(tǒng)基礎(chǔ)認(rèn)知1

一、輔助電源系統(tǒng)組成輔助電源系統(tǒng)是指為列車除牽引動(dòng)力系統(tǒng)之外的所有需要使用電力的負(fù)載設(shè)備提供電能的系統(tǒng)，包括輔助供電系統(tǒng)和蓄電池系統(tǒng)。城市軌道交通車輛輔助電源系統(tǒng)包括輔助逆變器（DC/AC變流器，簡(jiǎn)稱SIV）和低壓電源（DC/DC變流器和蓄電池）兩大部分，輔助逆變器給車輛上的交流負(fù)載如空調(diào)機(jī)、壓縮機(jī)、通風(fēng)機(jī)等提供AC380V及AC220V電源。低壓電源包括DC110V和DC24V，為車輛控制系統(tǒng)及應(yīng)急負(fù)載供電。除我國(guó)早期引進(jìn)的列車每節(jié)車均設(shè)有輔助逆變器外，現(xiàn)在的列車都采用集中供電的方式。輔助電源系統(tǒng)基礎(chǔ)認(rèn)知

二、輔助電源系統(tǒng)設(shè)備布置列車輔助電源系統(tǒng)供電采用集中布置、集中供電方式，每個(gè)Tc車布置一個(gè)輔助逆變器箱，每個(gè)輔助逆變器箱中集成有兩套輔助逆變器和兩套DC/DC，每個(gè)輔助逆變器的輸入容量為110kV．A。為列車提供三相AC380V電源和DC110V電源。輔助電源系統(tǒng)基礎(chǔ)認(rèn)知列車輔助電源系統(tǒng)設(shè)備的配置和安裝位置車型拖車動(dòng)車動(dòng)車動(dòng)車動(dòng)車拖車名稱TcMpMMMpTc輔助電源(含逆變器、110V電源和24V電源)1

1擴(kuò)展供電箱

1

輔助高壓箱(含車間電源連接器)1

1接地開關(guān)箱（控制電路接地開關(guān)）111111蓄電池箱1

1三、輔助供電方案1.輔助電源系統(tǒng)方案車輛輔助電源系統(tǒng)大都采用IGBT來(lái)構(gòu)成，其方案大致有以下幾種：（1）斬波穩(wěn)壓再逆變，加變壓器降壓隔離。（2）三點(diǎn)式逆變器加變壓器降壓隔離。（3）電容分壓兩路逆變，加隔離變壓器構(gòu)成12脈沖方案。（4）二點(diǎn)式逆變器加濾波器與變壓器降壓隔離。（5）直一直變換與高頻變壓器隔離加逆變的方案。輔助電源系統(tǒng)基礎(chǔ)認(rèn)知

三、輔助供電方案2.DC110V蓄電池充電電源構(gòu)成方案（1）通過(guò)靜止逆變器、50Hz隔離降壓變壓器降壓再整流濾波來(lái)實(shí)現(xiàn)；（2）通過(guò)獨(dú)立的直一直變換器直接接于供電網(wǎng)壓，通過(guò)高頻變壓器隔離后再整流，并濾波得到DC110V控制電源。比較兩者，后者是獨(dú)立的與靜止逆變器無(wú)關(guān)，也就不受逆變器影響，這在供電功能方面有一定的好處，但是因?yàn)樾枰?dú)立的直流電源，增加了輔助系統(tǒng)的成本。輔助電源系統(tǒng)基礎(chǔ)認(rèn)知

四、輔助電源系統(tǒng)的供電方式1.分散供電每單元配備多個(gè)靜止逆變器的供電方式稱為分散供電方式。輔助電源系統(tǒng)基礎(chǔ)認(rèn)知

四、輔助電源系統(tǒng)的供電方式

2.集中供電每單元配備一個(gè)靜止逆變器的供電方式。輔助電源系統(tǒng)基礎(chǔ)認(rèn)知

五、輔助電源系統(tǒng)工作原理

輔助逆變器機(jī)箱裝有兩臺(tái)相同的輔助逆變器。DC1500V輸入電壓通過(guò)DC/DC轉(zhuǎn)換器、中頻變壓器和橋式整流器轉(zhuǎn)成可控中間電路電壓。輔助電源系統(tǒng)基礎(chǔ)認(rèn)知

六、變壓器隔離方案

為了人身及設(shè)備安全，低壓系統(tǒng)及控制電源必須實(shí)現(xiàn)與高壓系統(tǒng)電氣電位上的隔離，最佳和最實(shí)用的隔離方式就是采用變壓器隔離。一般常用的有50Hz變壓器隔離和高頻變壓器隔離兩種方式。其中，50HZ變壓器的體積與質(zhì)量較大；高頻變壓器的體積與質(zhì)量較小，但必須采用性能好的高頻磁心（鐵心），目前大都采用進(jìn)口的鐵氧體磁心或鐵基微晶合金的磁心（鐵心）。對(duì)于DC110V控制電源，容量不大，約25kW，一般將AC380V通過(guò)整流器整流輸出DC110V電源?，F(xiàn)今也有采用直-直變換及高頻變壓器隔離方式。輔助電源系統(tǒng)基礎(chǔ)認(rèn)知輔助逆變器2

一、輔助逆變器的作用輔助逆變器是城市軌道交通車輛上必不可少的電氣部件。當(dāng)供電系統(tǒng)正常時(shí)，DC1500V或DC750V的直流電壓經(jīng)輔助逆變器（DC/AC）逆變?yōu)?0Hz、AC380V/220V的交流電壓，向通風(fēng)機(jī)、列車空調(diào)、空氣壓縮機(jī)、客室照明、電加熱器等負(fù)載供電；DC/DC變流器提供DC110V和DC24V電源。輔助電源系統(tǒng)的負(fù)載設(shè)備遍布全車，該系統(tǒng)能自動(dòng)完成啟動(dòng)、關(guān)閉及故障切換功能。輔助電源系統(tǒng)基礎(chǔ)認(rèn)知

二、輔助逆變器的組成

輔助電源系統(tǒng)基礎(chǔ)認(rèn)知三相380VAC電路

三、輔助逆變器設(shè)備箱內(nèi)的設(shè)備布置輔助電源系統(tǒng)基礎(chǔ)認(rèn)知

四、工作原理

如圖所示，DC1500V經(jīng)LC濾波器后由GTO斬波器進(jìn)行斬波調(diào)壓至DC775V，再經(jīng)過(guò)中間濾波器送入14.3型六脈沖GTO逆變器，其輸出經(jīng)隔離變壓器后成為AC380V，隔離變壓器二次側(cè)還多了一組抽頭，該組交流電壓經(jīng)整流輸出DC110V。輔助電源系統(tǒng)基礎(chǔ)認(rèn)知靜止逆變器原理框圖

五、靜止逆變器的控制

1）電源功能包（P-PAC）2）通信功能包（C-PAC）3）接口功能包（I-PAC）4）快速保護(hù)和控制功能包（F-PAC）輔助電源系統(tǒng)基礎(chǔ)認(rèn)知靜止逆變器的控制原理圖

六、輔助逆變器的冷卻輔助電源系統(tǒng)基礎(chǔ)認(rèn)知輔助逆變器設(shè)備箱中的氣流分別被導(dǎo)向輔助逆變器的兩個(gè)部分。其中一部分中的氣流路徑如下：空氣通過(guò)沿著車體排布的進(jìn)氣柵被吸入逆變器設(shè)備箱。由于電源模塊的散熱片延伸到風(fēng)道，因此空氣沿著設(shè)備箱的側(cè)邊流到風(fēng)扇。鼓動(dòng)空氣通過(guò)設(shè)備箱中間的管線節(jié)氣門和主變壓器，然后向下通過(guò)出氣柵排出。蓄電池3

一、概述蓄電池是將化學(xué)能與電能互相轉(zhuǎn)換的裝置，它能把電能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能儲(chǔ)存起來(lái)，使用時(shí)再把化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?，而且變換的過(guò)程是可逆的。以上兩個(gè)過(guò)程，前者稱為充電，后者稱為放電。城市軌道交通車輛上采用的蓄電池有酸性的、鉛酸性的，還有堿性的（鎘鎳蓄電池）。根據(jù)極板所用材料和電解液性質(zhì)的不同，蓄電池一般可分為酸性（鉛）蓄電池和堿性蓄電池兩大類。輔助電源系統(tǒng)基礎(chǔ)認(rèn)知

二、蓄電池的結(jié)構(gòu)蓄電池外殼由防火塑料制成，5個(gè)電池單體為一組，每個(gè)蓄電池單體主要結(jié)構(gòu)如圖。蓄電池組由兩個(gè)蓄電池托盤組成，每個(gè)托盤上裝有40個(gè)蓄電池單體。這些蓄電池單體用蓄電池接頭和電纜接頭串聯(lián)在一起，額定電壓達(dá)到96V。輔助電源系統(tǒng)基礎(chǔ)認(rèn)知

三、鎘鎳蓄電池的工作原理、分類及特性1.鎘鎳蓄電池的工作原理蓄電池充電時(shí)，正極發(fā)生氧化反應(yīng)，負(fù)極發(fā)生還原反應(yīng)；放電時(shí)，負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，正極發(fā)生還原反應(yīng)。鎘鎳極板的活性物質(zhì)在充電后，正極板為羥基氧化鎳，負(fù)極板為金屬鎘。而放電終止時(shí)，正極板轉(zhuǎn)化為氫氧化亞鎳，負(fù)極板轉(zhuǎn)化為氫氧化鎘。輔助電源系統(tǒng)基礎(chǔ)認(rèn)知

三、鎘鎳蓄電池的工作原理、分類及特性2.鎘鎳蓄電池的分類①按電池結(jié)構(gòu)分：極板盒式、無(wú)極板盒式和雙極板電極疊層式。②按電池封口結(jié)構(gòu)分：開口式、密封式和全密封式。③按輸出功率分：超高倍率、高倍率、中倍率和低倍率。④按電池外形分：方形、圓柱形和扣式。輔助電源系統(tǒng)基礎(chǔ)認(rèn)知

三、鎘鎳蓄電池的工作原理、分類及特性3.鎘鎳蓄電池的特性①自放電。②使用壽命。③記憶效應(yīng)。④鎘鎳蓄電池還具有使用壽命長(zhǎng)（充放電次數(shù)高達(dá)數(shù)千次，壽命長(zhǎng)達(dá)10~20年），機(jī)械性能好（耐沖擊和振動(dòng)），自放電小，低溫性能好（-40℃），極限溫度可達(dá)-50~+55℃等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用在各個(gè)領(lǐng)域。輔助電源系統(tǒng)基礎(chǔ)認(rèn)知

四、充電方法1.恒電流充電恒電流充電是指電池充電過(guò)程中，電流恒定不變。恒電流充電有初充電制、標(biāo)準(zhǔn)充電制和快速充電制三種。2.恒壓限流充電恒壓限流充電方法通常是在規(guī)定電壓下，將充電電流限定在0.2C5A以下充電。3.浮充電浮充電是指在列車使用情況下，保持恒壓但不限制電流充電。輔助電源系統(tǒng)基礎(chǔ)認(rèn)知

五、蓄電池的保護(hù)

1.隔離保護(hù)蓄電池通過(guò)手動(dòng)開關(guān)和低壓網(wǎng)絡(luò)隔離，在沒(méi)有高壓且蓄電池已放電45min后（如果電池電壓降至最低值84V時(shí)），由電壓繼電器控制的接觸器將蓄電池與載荷隔離。2.過(guò)熱保護(hù)通過(guò)一個(gè)溫度傳感器來(lái)監(jiān)控蓄電池充電。3.回路保護(hù)：在輔助逆變器的輸出端接一個(gè)二極管，以避免從DC110V網(wǎng)絡(luò)回流至蓄電池。4.熔斷器保護(hù)：在蓄電池的正極和負(fù)極上都設(shè)有熔斷器，以保護(hù)線路。輔助電源系統(tǒng)基礎(chǔ)認(rèn)知照明系統(tǒng)4

一、外部照明外部照明，起到運(yùn)行照明，標(biāo)識(shí)方向，標(biāo)志運(yùn)行狀態(tài)的作用。1.組成外部照明包括前照燈（頭燈）、尾燈、運(yùn)行燈、標(biāo)志燈和列車號(hào)顯示燈。其中前照燈、標(biāo)志燈和運(yùn)行燈受駕駛控制器鑰匙、方向手柄等的控制，由DC110V供電。輔助電源系統(tǒng)基礎(chǔ)認(rèn)知A車駕駛室端正面圖

2.外部照明應(yīng)遵循的邏輯關(guān)系輔助電源系統(tǒng)基礎(chǔ)認(rèn)知蓄電池備用模式時(shí)外部照明列車牽引工況時(shí)外部照明顯示3.外部照明的操作（1）向前牽引運(yùn)行時(shí)，外部照明的操作①前照燈；②運(yùn)行燈與尾燈（2）停車狀態(tài)時(shí)，外部照明的操作①前照燈；②運(yùn)行燈與尾燈（3）折返行駛時(shí)，外部照明的操作①前照燈；②運(yùn)行燈與尾燈輔助電源系統(tǒng)基礎(chǔ)認(rèn)知

二、內(nèi)部照明1.組成

內(nèi)部照明包括客室照明、駕駛室照明和車內(nèi)設(shè)備柜照明?？褪艺彰饔闪熊嚨腁車逆變器交流輸出供電，每節(jié)A車逆變器負(fù)擔(dān)列車的50%客室照明。駕駛室照明采用DC110V電源，三個(gè)駕駛室頂棚燈安裝在駕駛室的頂棚上。車內(nèi)設(shè)備柜照明也由DC110V供電。輔助電源系統(tǒng)基礎(chǔ)認(rèn)知

2.客室、駕駛室照明燈布置

客室和駕駛室頂棚照明燈采用DC110V供電。為了保證在緊急情況下能保留一定的照明，客室照明分兩路，一路為普通照明；另一路為緊急照明。當(dāng)接觸網(wǎng)供電故障、兩臺(tái)蓄電池充電機(jī)均故障等情況發(fā)生時(shí)，普通照明即斷開，而緊急照明在任何時(shí)候都保持供電。輔助電源系統(tǒng)基礎(chǔ)認(rèn)知

3.內(nèi)部照明的操作（1）駕駛室照明操作開關(guān)燈操作操作設(shè)備：“駕駛室照明開/關(guān)”。（2）客室照明操作操作設(shè)備：位于副駕駛員臺(tái)上“客室照明”瞬時(shí)開關(guān)，此開關(guān)有3個(gè)位置，分別是“分”“0”和“合”。輔助電源系統(tǒng)基礎(chǔ)認(rèn)知

三、指示燈城市軌道交通車輛上的指示燈包括車外側(cè)指示燈、門道指示燈和駕駛室指示燈，均由DC110V供電。1.車外側(cè)指示燈在每節(jié)車靠車輛2端的車體外側(cè)墻上設(shè)置有一豎排指示燈，為車輛運(yùn)行狀態(tài)指示燈，每側(cè)一組，每組五只，由上至下設(shè)置的顏色分別是：綠色、橙色、白色、紅色、藍(lán)色。車輛運(yùn)行狀態(tài)指示燈用于指示相應(yīng)車輛氣制動(dòng)、停車制動(dòng)、相應(yīng)側(cè)客室門狀態(tài)以及是否啟用車載ATP設(shè)備（僅A車電子柜有車載ATP設(shè)備）。輔助電源系統(tǒng)基礎(chǔ)認(rèn)知

2.門道指示燈門道指示燈用于顯示客室車門的狀態(tài)。每個(gè)客室車門有三個(gè)指示燈，在每扇客室門內(nèi)側(cè)和外側(cè)的上方均安裝有橙色的門解鎖指示燈，其中門內(nèi)側(cè)上方還安裝有紅色的門切除指示燈。車門內(nèi)側(cè)解鎖和切除指示燈車內(nèi)位置如圖所示。輔助電源系統(tǒng)基礎(chǔ)認(rèn)知

3.駕駛室指示燈駕駛室指示燈位于正、副駕駛臺(tái)以及駕駛室側(cè)墻上，包括二十多個(gè)不同的指示燈和一個(gè)故障顯示板。駕駛室指示燈向駕駛員提供各種列車信息，如故障信息、車門開關(guān)信息、制動(dòng)牽引信息、受電弓升還是降弓信息等，便于駕駛員準(zhǔn)確、全面地掌握列車的狀態(tài)。輔助電源系統(tǒng)基礎(chǔ)認(rèn)知

四、緊急照明緊急照明用于列車在無(wú)網(wǎng)壓情況下的客室照明。緊急照明使用專門線路，由DC110V供電，斷電時(shí)使用蓄電池電源。緊急照明燈在客室的分布與一般客室燈交叉排放，使照明盡量均勻。緊急照明屬于“長(zhǎng)明燈”，打開照明后，只要蓄電池有電，緊急照明就會(huì)打開。普通照明的開啟，則取決于蓄電池充電器的工作狀態(tài)。若兩單元A車的蓄電池充電器均發(fā)生故障（如電網(wǎng)無(wú)電），蓄電池充電器發(fā)出故障信號(hào)，關(guān)閉普通照明，僅余下緊急照明繼續(xù)工作。輔助電源系統(tǒng)基礎(chǔ)認(rèn)知PPT模板下載：/moban/行業(yè)PPT模板：/hangye/節(jié)日PPT模板：/jieri/PPT素材下載：/sucai/