摘 要
随着城轨车辆牵引动力的交流化和运行速度的提高，列车上的受控部件或控制装置也越来越多，控制和被控设备之间的协调和快速响应显得越来越重要。虽然现阶段城轨车辆大都引入了网络控制，但是由于硬线电路具有极高的可靠性和可维护性，各个系统通过电路来可靠连接和反馈，所以供电系统城轨车辆中重要的组成部分。
整个毕业设计详细的对城市轨道交通供电系统以及城轨车辆辅助电路分析及故障排除做了一个描述。其中前面简单的对城轨辅助供电系统的功能作用以及供电方式，构成方案做了一个简单的概述；然后对城轨车辆辅助电路中的主要元件的作用功能进行了一个完整的介绍，比如逆变器；还讲述了城轨车辆辅助供电系统各个部分进行了具体的分析，还讲解了辅助供电系统在城轨车辆中的应用，以及供电方案等进行了讲解；最后是对城轨辅助供电系统各个子系统在运行当中出现的电路故障进行了分析以及遇到故障排除的方法。 关键词：辅助电路 逆变器 电路分析 故障排除
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Abstract
The auxiliary power supply system is an essential part of the city rail transit vehicles, auxiliary power supply system is for the air conditioning, ventilation, air compressor, power battery charger and lighting and other auxiliary equipment, usually adopts DC power supply。
The graduation design detailed on the city rail transit power supply system for urban rail cars and auxiliary circuit analysis and troubleshooting made a description. The auxiliary power supply system for urban rail role in front of simple function and power supply mode, a program to do a simple overview; then the function of main elements of the auxiliary circuit city rail vehicle of a complete introduction such as inverter; also tells the auxiliary power supply system for urban rail cars of all parts of the specific analysis, but also on the application of auxiliary power supply system in urban rail vehicles, and the power supply scheme were introduced; finally is to the faulty circuit auxiliary power supply system of urban rail transit system in the operation of each subsystem in the analysis and troubleshooting experience failures. Keywords: Auxiliary inverter circuit analysis troubleshooting
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目 录
引 言 ................................................................... VII 第1章 城轨辅助供电系统概述 ............................................... 1
1.1 城轨车辆辅助供电系统概述 ........................................... 1 1.2 辅助供电系统组成 .................................................. 2 1.3 辅助供电构成方案 .................................................. 2 第2章 城轨车辆辅助电路主要元件介绍 ........................................ 3
2.1 变换器 ............................................................ 3 2.2 静止逆变器 ........................................................ 3 2.3 线路滤波器 ........................................................ 4 2.4 隔离变压器 ........................................................ 5 2.5 斩波器 ............................................................ 5 第3章 城轨车辆辅助供电系统电路分析 ........................................ 7
3.1 城轨辅助供电中常见辅助逆变器的电路形式 ............................. 7 3.2 辅助供电系统供电电路的应用 ........................................ 12 3.3 城轨车辆AC400V和DC110V分配 ...................................... 15 3.4 辅助电源 ......................................................... 16 3.5 城轨车辆照明与电气设通风 .......................................... 17 第4章 城轨辅助供电系统电路故障分析及排除 ................................. 21
4.1 辅助供电系统启动以及故障修复 ...................................... 21 4.2 辅助逆变器故障分析及排除方法 ...................................... 22 4.3 车载蓄电池故障分析及排除 .......................................... 24 4.4 电气通风设备故障分析及排除 ........................................ 25 总 结 .................................................................... 28 心得体会 .................................................................. 29 参考文献 .................................................................. 30
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引 言
近年来，我国上海，广州和北京等城市引进的城市轨道交通车辆上，辅助电源均采用了禁止式辅助逆变电源。静止式辅助逆变电源直接从城市轨道交通车辆受流装置受电，经过DC/DC 斩波变换三相逆变器提供稳定的输入电压（有的车辆上省略了这一环节），通过VVVF的变频调压控制，逆变器输出三相交流电压。对于多路输出电源，电路采用变压器隔离形式。这种辅助逆变器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。
城市轨道列车辅助供电系统包括辅助逆变器(DCAC变流器,简称SIV)和低压电源(DCDC变流器和蓄电池)。辅助逆变器给列车上的交流负载如空调机、压缩机、通风机等提供AC380V及AC220V电源。低压电源包括DC110V和DC24V,给列车控制系统及应急负载供电。我国早期引进的列车每节车均设有辅助逆变器,现在的列车采用了集中供电的方式。
随着电力电子器件的发展，城市轨道交通车辆静止式逆变电源的辅助供电系统也经历不同时期的发展过程。IGBT器件的迅速发展，使得20世纪90年代中后期，欧洲与日本等国家的城轨辅助供电系统的逆变器大都有IGBT构成。车上设有各种必需的辅助装置，包括各冷却用风机、变压器冷却用油泵、变流器冷却用水泵，为制动、受电弓等各种气动机械装置提供风源的空气压缩机等。此外，为保证良好、舒适的乘坐环境和工作环境，车上还设置了空调、电热器、通风机、冰箱、信息显示装置、自动售货机等电器设备。为此，列车上必须有三相交流辅电源系统。同时，列车的控制系统及照明系统等则需要由直流电源供电，在升弓前或高压设备、牵引变压器故障时，由蓄电池供电。三相交流电源系统和直流电源系统二者统称为辅助电源系统。初期的电力机车辅助电源装置采用电动发电机(MG)或旋转劈相机方式，其体积大、重量重、响应性差、效率低、噪声大，需要经常进行检查、维修。1958年晶闸管面世后，出现了静止式辅助电源装置(SIV)，该方式没有电刷和旋转部分，维修量大为减少，容量、效率等方面均有提高，体积反而减小了。随着电力电子技术和开关器件的发展，目前电动车组、电力机车、城轨列车基本都采用IGBT的静止辅助电源装置，做到了体积小、重量轻、效率高、性能佳。同时，为提高列车运行可靠性，辅助电源设置了各种故障保护以冗余功能辅助电路的作用和功能在城市轨道交通行业变得越来越重要。
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第1章 城轨辅助供电系统概述
1.1 城轨车辆辅助供电系统概述
列车辅助逆变器是恒压恒频输出对它的技术性能要求与VVVF主逆变器有所不同，对DCDC变流器性能也有特殊要求。列车的供电电压波动范围是-33.3%～+20%,要求SIV在此电压范围内输出全功率,且要求输出电压值及其谐波含量在规定值之内,这个要求是比较高的,特别是在最低电压情况下。
列车辅助逆变器的负载很大部分是泵类,而且是直接起动,起动冲击电流大。例如,空调机是辅助逆变器的最大负载,而其中的压缩机又占主要,其他如制动系统等使用的空气压缩机。因此,对辅助逆变器负载的起动有种种限制。例如,对起动功率的限制,每次起动的负荷不能超过额定功率的限值(40%);要求顺序起动以避免起动冲击电流叠加。对于这一要求,列车刚起动时,辅机第一次投入工作容易做到,但在随后的运行中由于压缩机的起动都是随机的,要做到任何时候使它们不同时起动是需要精心设计的。
1）城轨车辆辅助供电系统的特点
(1）辅助供电系统的供电母线在动车组全列车贯通。
(2）辅助供电系统的负载种类多，需要提供的电源规格多，布线复杂。 (3）辅助变流器向轻量化、小体积发展，近年均采用IGBT元件和高频电力电子技术来提高效率和可靠性。
2）城轨车辆辅助电路功能
城轨车辆是电力牵引列车，电力均来自AC25KV牵引供电电网，经受电弓进入牵引变压器原边绕组，再由牵引变压器的次级绕组或主变流器的直流环节进入辅助变流器。
辅助供电系统为空气压缩机、冷却通风机、油泵/水泵电机、空气调节系统、采暖、照明、旅客信息系统、控制、广播、列车无线等设备提供电源。
上述负载要求辅助供电系统具有包括三相AC380V母线、AC220V母线、DC110V母线等输出。
城市轨道交通车辆静止式逆变电源的辅助供电系统也经历不同时期的发展过程。IGBT器件的迅速发展，使得20世纪90年代中后期，欧洲与日本等国家的城轨辅助供电系统的逆变器大都有IGBT构成。车上设有各种必需的辅助装置，
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