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1、 2014届毕业设计说明书 课题名称:城轨电气线路分析 及故障排除 二级院校 铁道牵引与动力学院 班 级 学生姓名 指导老师 完成日期 2013.12 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
2、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 AbstractThe auxiliary power supply system is an essential part of the city rail transit vehicles, auxiliary power supply sy
3、stem 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 troublesh
4、ooting 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
5、 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
6、 transit system in the operation of each subsystem in the analysis and troubleshooting experience failures.Keywords: Auxiliary inverter circuit analysis troubleshooting目 录 引 言0第1章 城轨辅助供电系统概述11.1 城轨车辆辅助供电系统概述11.2 辅助供电系统组成21.3 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32.1 变换器32.2 静止逆变器32.3 线路滤波器52.4 隔离变压器62.5 斩波器6第
7、3章 城轨车辆辅助供电系统电路分析83.1 城轨辅助供电中常见辅助逆变器的电路形式83.2 辅助供电系统供电电路的应用143.3 城轨车辆AC400V和DC110V分配163.4 辅助电源173.5 城轨车辆照明与电气设通风19第4章 城轨辅助供电系统电路故障分析及排除234.1 辅助供电系统启动以及故障修复234.2 辅助逆变器故障分析及排除方法244.3 车载蓄电池故障分析及排除264.4 电气通风设备故障分析及排除27总 结28心得体会29参考文献30III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
8、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
9、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
10、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
11、业变得越来越重要。IV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
12、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
13、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，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C。1.2 辅助
14、供电系统组成 辅助供电系统主要由EMC滤波电路预充电及过压保护电路SIBCOS控制器，D CDC转换器,辅助逆变器及三相滤波输出电路和充电机等组成同时在预充电及过 压保护电路前配置紧急蓄电池启动电路。 辅助供电系统的启动由输入端高压情况和列车控制与诊断系统的控制来决定.每个辅助逆变器系统配置一个切除开关用来进行手动切除控制.该切除开关安装在带锁的Tc车电器柜内切除辅助逆变器时,辅助逆变器断开输入端的DC1500V接触器和输出端三相AC380V输出接触器 。1.3辅助供电系统供电方式 分散供电 城轨车辆大都采用2M1T构成单元，由两个单元构成一列车，每节车辆均配备一台静止逆变器每个单元共用一台D
15、C110V控制电源。每节车辆的辅助逆变器的容量为75-80KVA,DC110V控制电源功率为25KW.这种配备多种静止逆变器的供电方式称为分散供电。 集中供电 轻轨车辆大都采用1M1T构成单元，由两个单元构成一列车，每个单元只配备一台静止逆变器，约25KW,这种供电方式称为集中供电。1.4 辅助供电构成方案1)斩波器稳压再逆变，变压器降压隔离2)三点式逆变器逆变，变压器降压隔离3)电容分压双重逆变，隔离变压器构成12脉冲4)二点式逆变器逆变，滤波器与变压器降压隔离5)直-直变换，高频变压器隔离再逆变6)DC110V控制电源构成方案目前城轨车辆辅助供电系统中，获得DC110V中控制电源主要有两种
16、不同途径。通过静止逆变器，50Hz隔离降压变压器降压再整流滤波来实现。通过直-直变换器直接接电网，经高频变压器隔离，再整流滤波得到DC110V控制电压。第2章 城轨车辆辅助电路主要元件介绍 2.1 变换器 无论那一种DC/DC变换器，主回路使用的元件只是电子开关、电感、电容。电子开关只是迅速地开通，快速地关断这两种状态，并且快速地进行转换。只有力求快捷，使开关快速的渡过线性放大区，状态转换引起的损耗才小。目前使用的电子开关多是双极型晶体管，功率场效应管，逐渐普及的有IGBT管，还有各种特性较好的大功率开关元件，例如SITH（静电感应晶闸管）和MCT（场控制晶体闸流管）。图2-1 变换器原理图2
17、.2 静止逆变器 静止逆变器的主要参数如下：电源模块形式 IGBT冷却方式 自然风冷控制 微机数字控制容量特性 DC110V 18KW；DC24 V 2KW交流输出 三相AC380V，50Hz，三相四线制220V 负载功率因数 0.85 (感性负载)电压精度 AC380V5 频率精度 50Hz1Hz波形畸变因数 5 瞬间电压变化范围 20以内输入电压突变 DC150V/20ms)。瞬间电压变化调整时间 0.1秒 图2-2 逆变器基本结构原理图2.3 线路滤波器 线路滤波器是一种对信号有处理作用的器件或电路。随着电子市场的不断发展城轨交通滤波器也越来越被广泛生产和使用，是国内著名的电源滤波器制造
18、商, 公司是集设计、生产、销售于一体的实业公司滤波器（filter）是指减少或消除谐波对电力系统影响的电气部件。上恒电子滤波器是一种用来消除干扰杂讯的器件，将输入或输出经过滤波而得到纯净的电源。滤波器主要分为有源滤波器和无源滤波器。主要作用是让有用信号尽可能无衰减的通过，对无用信号尽可能大的反射。滤波器一般有两个端口，一个输入信号、一个输出信号，利用这个特性可以选通通过滤波器的一个方波群或复合噪波，而得到一个特定频率的正弦波。滤波器的功能就是允许某一部分频率的信号顺利的通过，而另外一部分频率的信号则受到较大的抑制，它实质上是一个选频电路。图2-3线路滤波器基本电路图2.4 隔离变压器 隔离变压
19、器属于安全电源，一般用来机器维修、保养用，起保护、防雷、滤波作用。隔离变压器是一种1/1的变压器。初级单相220V，次级也是单相220V。或初级三相380V，次级也是三相380V。首先通常我们用的交流电源电压一根线和大地相连，另一根线与大地之间有220V的电位差。隔离变压器的主要作用是：使一次侧与二次侧的电气完全绝缘，也使该回路隔离。 另外， 利用其铁芯的高频损耗大的特点， 从而抑制高频杂波传入控制回路。 用隔离变压器使二次对地悬浮，只能用在供电范围较小、线路较短的场合。此时，系统的对地电容电流小得不足以对人身造成伤害。 还有一个很重要的作用就是保护人身安全！隔离危险电压。图2-4隔离变压器基
20、本原理图2.5 斩波器 斩波器原理利用功率组件对固定电压之电源做适当之切割以达成负载端电压改变之目的。若其输出电压较输入之电源电压低，则称为降压式(Buck )直流斩波器，若其输出电压较输入之电源电压高，则称为升压式(Boost)直流斩波器；如图1(a)所示为直流斩波器基本电路图，图1(b)所示为负载电压波形，可看出当直流斩波器导通(Ton)时，负载端之电压Vo等于电源电压Vs，当直流斩波器截止(Toff)时，负载端之电压Vo如此适当的控制直流斩波器可使直流电源断续的出现在负载测，只要控制直流斩波器的导通时间，即可改变负载的平均电压。将固定的直流电压变换成可变的直流电压，也称为DC/DC变斩波
21、器的工作方式有两种，一是脉宽调制方式，Ts（周期）不变，改变Ton（通用，Ton为开关每次接通的时间），二是频率调制方式，Ton不变，改变Ts（易产生干扰）。图2-5 滤波器结构原理图第3章 城轨车辆辅助供电系统电路分析3.1 城轨辅助供电中常见辅助逆变器的电路形式3.1.1 形式一电路结构如图3-1所示。输入直流电源经过LC线路滤波器1，抑制直流输入回路的谐波。由升/降斩波器2将直流调节到逆变器要求，经过滤波器3送给逆变器4，目的是使得逆变器有一个微稳定的输入电压。逆变器三相50HZ交流电经过三相交流LC滤波器5滤波，三相交流隔离变压器6将滤波后的电压变为380V电压，同时还将起到将负载回路
22、和电源回路相互隔离的作用。变压器有两路输出，一路提供三相带中点的50HZ、AC380V电源8另一路经过整流滤波器（7,9）输出DC110V电压。图3-1 辅助逆变器电路形式一1-线路滤波器 2-升降压斩波器 3-滤波器4-逆变器5-交流滤波器 6-隔离变压器 7-二极管整流桥8-带中点的AC380V电源 9-输出滤波器3.1.2 形式二电路结构如图3-2所示。直流输入经线路滤波器1降压斩波器2滤波器3逆变器4交流滤波器5隔离变压器6输出带中点的AC380V电源7。直流输出分两路：(1) 从AC380V输出降压变压器8二极管整流滤波9输出DC110V图3-2 辅助逆变器形式二(2)从AC280V
23、输出降压变压器10二极管整流滤波11输出DC24V备注：CHO为升/降压器：作用一是稳定逆变器输入电压，另一对逆变器进行保护。INV为逆变器：采用PWM调制，开关频率2.5kHz。FIL为电感电容滤波网络。T0隔离变压器：-Y连接，输出三相四线电压AC380V, 50 Hz。T1、T2变压器：由AC380V供电，经降压、整流滤波后输出DC110V和DC24V。 3.1.3 形式三电路结如图3-3所示。直流输入经线路滤波器1逆变器2直接逆变交流滤波器3隔离变压器4输出。隔离变压器二次绕组分两组输出，一组绕组输出带中点AC380V交流电5；另一组输出经二极管整流6滤波电路7后输出DC110C图3-
24、3 辅助逆变器形式三3.1.4 形式四电路结构如图3-4所示。直流输入经线路滤波器1逆变器2交流滤波器3隔离变压器4。隔离变压器二次侧一组输出带中点AC380V电源5，另一组输出经降压变压器6相控整流7输出滤波器8滤波后输出DC110V。图3-4 辅助逆变器形式四3.1.5 形式五电路结构如图3-5所示。直流输入电源经线路滤波器1两台串联的逆变器2分别经过两台独立的交流滤波器3隔离变压器4输出交直流电源。隔离变压器有两个独立的一次绕组，一个二次绕组，两个一次绕组输入产生的磁通在铁心内叠加，二次侧感应出输出电压，一方面输出带中点的AC380V电源5；另一方面经降变压器6相控整流桥7滤波器8输出直
25、流电压DC110V。图3-5 辅助逆变器形式五3.1.6 形式六电路结构如图3-6所示。直流输出经线路滤波器1分压两台串联的逆变器2阻式降压隔离变压器3双重逆变输出，经过滤波4输出带中点的AC280V电源4，这种形式没有从AC380V直接变换为DC11OV输出，另外设有一个由电网直接供电的DC/DC变流器，输出DC11OV，广州地铁1号线辅助供电系统应用这个形式。图3-6 辅助逆变器形式六3.1.7 形式七电路结构如图3-7所示。直流输入经电源线路滤波器1两台串联的逆变器2变产生磁通叠加，在二次绕组感生出电压，输出AC380V三相绕组4，AC220V的三相绕组6。图3-7 辅助逆变器形式七3.
26、1.8 形式八电路结构如图所示。由电网直接供电容线路滤波器1分压两台串联的单相半桥，高频逆变器2分别输出各自高电频变压器3分别经各自的高电频整流器4两台整流器分别输出并联后滤波器5输出DC110V。图3-8 辅助逆变器形式八3.1.9 形式九 电路结构如图3-9所示。由AC380V电的AC/DC系统，由AC380V电源1供电滤波器2相控整流桥3直流环节4单相高频逆变器5单相高频隔离变压器6频整流器7滤波器8输出直流电压DC110V。图3-9 辅助逆变器形式九总结：其中单台逆变器的是形式一、二、三、四，两台逆变器串联是形式五、六、七、八 。而形式五六是将两个变压器次侧输出叠加，是电路叠加；形式七
27、八则是磁路叠加。逆变器的输出电压都有一个相位差，这样叠加后输出侧电压波形的低次谐波小，对滤波器要求低。形式八和九中都采用高频逆变技术可以大大缩小隔离变压器的体积，但变压器的设计、制造技术要求较高。其中双重逆变器原理是两台逆变器和组式变压器DY和Dz共同构成。单台逆变器是由相位互差30的两套PWM脉冲模式错相控制。组式变压器，一次侧均为匝数相同的三角形绕组，二次侧不相同。Dz型变压器二次侧有6个绕组，DY型变压器二次侧绕组只有3个绕组，两变压器二次侧绕组匝数呈倍数关系，串联连接。具有逆变器主管阻断耐压降低一半，开关频率、开关损耗低及输出电压谐波小等优点。3.2 辅助供电系统供电电路的应用从逆变器
28、电路原理分析 先经升/降稳压后的逆变原理电路框图如图3-10所示。图中CHO为升/降压器，一般有斩波器降压和逆变器降压两种方式，其作用一方面是稳定逆变器输入电压，另一方面对逆变器有保护作用，INV为逆变器，它的输出经电感电容滤波网络FIL滤波后输入到隔离变压器To，隔离变压器为星三角连接，输出三相四线电压AC380V,另两台变压由AC380V供电，分别经降压，整流滤波后输出DC110V和DC24V。逆变器采用 PWM调制，它的开关频率要兼顾两方面;过高则因开关损耗较大而影响逆变器的效率,还会由于正、负组换流所需的“死区”影响占,影响逆变器输出波形的谐波含量; 若过低也会使输出电压波形谐波含量较
29、大。一般采用SPWM调制,将开关频率控制在2 . 5 HZ 左右能兼顾这些要求。 图3-10 升/降稳压后的逆变原理电路图目前由于器件水平与控制技术的提高已很少采用升/降压环节。即使对于DC750 V的供电系统来说，其网压波动范围也为-33.500 -+ 200 ，与DC1500 V供电系统一致，所以对于DC1500 V系统能做到的,对DC750V系统同样能做到。从逆变器的电路构造选型城市轨道辅助逆变器的电路构造有两种型式: 双逆变器型和单逆变器型。双逆变器型又有串联型与并联型。单逆变器型有先升/降压后逆变型和直接逆变型。这些逆变器均采用二电平逆变方式目前广州一号线采用的是双逆变器型，其他基本
30、上采用单逆变器型 。3.2.1 双逆变器型1）优点：开关频率低，仅150H z 因 此，开关损耗小，逆变器效率高; 输出电压为12阶梯波，电压的最低次谐波为n次。因此，对输出滤波器要求低。可以把较低电压的电力电子器件用于较高电源电压的逆变器。2 ) 缺点：电路复杂，使用器件多。两台逆变器串联，动态均压要求高，故障率高。从逆变器的电路构造应用分析 从城市轨道交通车辆辅助逆变器的电路构造分类，城市轨 道辅助 逆变器的电 路构造有两种型式: 双逆变器型和单逆变器型。双逆变器型又有串联型与并联型。 单逆变器型有先升/降压后逆变型和直接逆变型。这些逆变器均采用二电平逆变方式。目前广州一号线采用的是双逆变
31、器型，其他基本上采用单逆变器型 辅助逆变器的结构形式如图3-11所示属于双逆变器型（广州地铁1号线） 图3-11 双逆变器型辅助电路图3.2.2 单逆变器单逆变器的优点:电路简单 ，使用器件少，可靠性高。P W M 调制，输出电压的谐波含量小，而且可以设计优化的P WM调制，使谐波含量达到要求。逆变器电压输出先经交流滤波网络滤波后输入隔离变压器。因此输入变压器电压的谐波含量低，变压器中谐波损耗小。变压器结构简单，无需特殊设计。单逆变器的缺点:开关频率较高，相对于双逆变器方案，开关损耗较大，逆变器效率较低。功率电子器件(如 IGBT)换流时承受的d u / d t较大，特别是在高电压情况下( D
32、C1500V供电系统再生制动时，网压可达2000V )。目前城市轨道交通车辆的辅助逆变器多数采用单逆变器型。直接逆变是城市轨道交通车辆辅助逆变电源最简单的电路结构原理如图3-12所示，开关器件采用大功率GTO,IGBT,IPM。辅助逆变电源采用直接从受电弓或第三轨受流方式，逆变器按U/F等于常数的控制方式，输出三相脉宽调节制电压采用变压器隔离向负载供电。图3-12 辅助逆变电源电路结构原理图3.3 城轨车辆AC400V和DC110V分配城市轨道列车辅助供电有分散供电和集中供电这两种供电方式。在2Ml T ( 3节车辆)构成一个单元的地铁车辆( 由两个单元，即6节编组构成一列车) 中，每节车辆均
33、配备一台静止辅助逆变器，每单元共用一台DC110 V的控制电源，这种供电方式为分散供电。在6节编组地铁车辆中，每单元只配一台静止辅助逆变器，直流110V控制电源也一台，这种供电 方式为集中供电。轻轨车辆大都采1 M1 T ( 2节车辆)构成一个单元,由两个单元(所谓4节编组) 构成一列车，每单元只配 一台静止辅助逆变器,也为集中供电 。在我国早期引进的地铁车辆辅助供电多采用分散供电方式，如图 3-13 所示集中供电如图 3-14所示.其中 “ SIV” 为辅助逆变器，DC/ DC变流器由辅助逆变器供电经降压,整流的输出，“AC和A C” 为每节车的两台空调 ，“A C”为每节车的其他交流设备，
34、“ D C”每节车的直流设备。图3-14 “SIV ” 为 辅助逆变器DC / DC变流器采用半桥高频逆变降压后整流输出，“ AC ,和 ACZ ”为每节车的空调、空气压缩机和风机交流负载 ,在每单元车中，A车电器柜内的220V交流插座的电 源由B 车的DC/A提供，B车电器柜内的220V交流插座的电源由A车的DC /AC提供，C车电器柜内的220V交流插座的电源由自身的D C / A C提供，“ DC”为每节车的直流设备。图3-13 城轨车辆分散供电图图3-14 城轨车辆集中供电图3.4 辅助电源辅助电源简介 机车辅助电源是机车的重要组成部分,其作用就是保障机车牵引、制动工况正常运行。各种类
35、型电力机车的辅助系统大同小异,主要包括辅助电源、通风和冷却系统、空调机组、压缩机等设备。为了适应电力机车严酷的运行环境,辅助系统还应该满足以下条件1）在国家有关标准规定的输入电压范围内具备正常工作的能力,对我国电力机车而言,即在17. 531 kV 范围内,其辅助变流器输出电压及频率应能满足空压机、油泵、风机等负载的正常工作能力;2）除具备变压变频输出能力外,还应具备允许空压机等负载在变流器工作时直接启动及切除的能力,以满足空压机等负载频繁启停的要求;3）具备适应恶劣环境的工作能力及高可靠性,满足机车在各种可能避免机车因辅助系统的原因引起运行途中停环境下正常运行;考虑一定的冗余度,尽可能避免机
36、车因辅助系统的原因引起运行途中停运。（2）辅助电源功能目前铁道机车上直流电源系统有相控型(ACDC)直流电源系统和PWM高频开关 (DCDC)电源系统。传统的相控直流电源由于器件和技术两方面的原因，工作频率低，体积大，噪音高，技术指标和可控性都较差。高频开关电源是采用软开关技术的一种高效、高精度电源，可多模块并联工作。该电源的电池兼容性高、直流可控性好、功率因数高、噪音低、均流性好、体积小、直流成分纯净度高，各项技术指标均远远优于传统可控硅电源，是相控电源更新换代的理想产品。由于输入输出接口都采用硬接插件(热插板)连接方式，维修更换极为简便，所以特别适合电力机车动态负荷多、稳压、稳流、纹波精度
37、要求高和N+1的冗余配置的要求。图3-15 辅助电源原理结构图3.5 城轨车辆照明与电气设通风（1）内部照明 内部照明包括客室照明，驾驶室照明和车内设备柜照明。客室照明 上海地铁3号线现阶段运行车辆型号为阿尔斯通AC03型电动客车6节编组其客室照明控制分自动控制和手动控制两种模式。车辆照明线路如图3-16所示。 图3-16 城轨车辆照明电路示意图1) 控制方法（自动控制模式）将控制旋钮置于“自动”位置，则列车客室照明灯根据光电管，位于司机室前侧外部)检测客室外部自然光线的强弱，来控制全车共96盏客室主照明灯，另外有60盏紧急照明灯不受其控制，始终处于全部开启状态。 2)控制方法（手动控制模式)
38、将控制旋钮置于“手动”位置，则客室照明灯全部开启(96盏主照明灯和60盏紧急照明灯)此后，列车司机以自己对列车外光照强弱的感受为依据，手动控制客室主照明灯紧急照明灯不受其控制，始终处于全部开肩状态。 驾驶室照明 驾驶室采用DC110V电源，3个驾驶室顶棚灯安装在天花板上，驾驶台旋转控制驾驶室灯的开关，驾驶台还装有阅读灯，帮助驾驶员操纵驾驶控制台面上的控制仪以及控制部件，驾驶台上的各种仪表，例如速度表和双针压力表，列车激活后将驾驶台上保持点亮。车内设备柜照明也由DC11OV供电。照明开关与柜门相连，柜门打开照明接通，柜门关闭时照明断开。（2） 外部照明 外部照明如图3-19所示。起到运行照明，标
39、示方向，标志运行状态作用。外部照明包括前灯，尾灯，运行灯，标志灯和列车显示灯。其中前照明灯，标志灯运行灯受驾驶控制室钥匙控制，方向手柄等的控制，也是由DC110V供电。当驾驶室激活，且方向手柄在“向前”位时，应点亮的灯有：1）在列车“前”端的前照灯和白色运行灯。2）在列车“后”端的标志灯和运行灯。当驾驶室激活，且方向手柄在“向后”味时，应点亮的灯有：1)“前”和“尾”两端的前照明灯和白色运行灯。2)“前”和“尾”两端的标志灯和红色运行灯。当驾驶室激活，且方向手柄在“0”位时，“前”和“后”两端的尾灯。指示灯城轨车辆上指示灯包括车外指示灯，门道指示灯和驾驶室指示灯，均由DC11OV供电。车外指示
40、灯 在每节车靠车辆2端的车体外包括外侧墙上设置有一竖排指示灯，为车辆运行状态指示灯，每侧一组，每组五只，由上到下设置颜色分别是：绿色，橙色，白色，红色，蓝色。各灯意义如下：绿灯亮，表示该车节所有气制动和停车制动已经缓解。橙灯亮，表示该车节该边至少有一个车门未“关好”。白灯亮，表示该单元A车的车载ATP/ATO对列车的控制与监控已经切除。红灯亮，表示该节车至少有一转向架得气制动已经施加。蓝灯亮，表示该节车的停车制动已经施加。门道指示灯。门道指示灯用于显示客室车门的状态。每个客室车门有三个指示灯，每扇客室门内侧和外侧上方均安装有橙色得门解锁指示灯。其中门内侧上方还安装有红色的门切除指示灯，门内侧解
41、锁和切除指示灯车内位置如图2-21所示。门解锁指示灯相应车门状态显示方式如下：无显示（灭灯）该指示灯无显示。固定显示（橙色灯亮）此时门解锁指示灯为固定显示。闪烁显示从触发关门报警的时刻计时，经过4s后，两门叶才动作。紧急照明 紧急照明用于列车在无网压情况下的客室照明。紧急照明使门线路，由DC110V供电，断电时使用蓄电池电源。紧急照明灯在客室灯交叉排放，使照明尽量均匀。3.6 电气设备通风 列车上各种电气设备箱，如斩波器箱，逆变器箱，制动电阻箱和电子设备柜等都装有GTO器件，制动电阻等发热元件，因此必须对他们进行同风冷却，以保证各种电气设备得正常运行，通风冷却得基本方法是在设备箱内装备通风机。
42、通风是借助换气稀释或通风排除等手段，控制空气污染物的传播与危害，实现室内外空气环境质量保障的一种建筑环境控制技术。通风系统就是实现通风这一功能，包括进风口、排风口、送风管道、风机、降温及采暖、过滤器、控制系统以及其他附属设备在内的一整套装置。通风机由三相异步电动机驱动，其电源来自A车逆变器的三相交流输出。其电气示意图如3-17所示。 图3-17 城轨车辆通风电路图通风方式有以下三种：1)电阻制动箱，电感电抗器箱中热量直接由通风机吹出箱外。2)斩波器箱中进行循环对流，热量通过热交换器导出，再用冷却风机吹出。3)逆变器箱中三个轴流风机进行循环对流，热量通过箱体及箱盖得散热片散发出来。另外还有一个通
43、风机通过风管将逆变器箱内的热量吹出箱外。第4章 城轨辅助供电系统电路故障分析及排除 城市轨道交通车辆辅助逆变器系统的故障在车辆中比较常见。辅助逆变器的故障在高温季节较为突出，其故障大多是由空调机组的故障引起的。或者是由于辅助逆变器内各种插件松动引起的，也可能是辅助逆变器内电气元件损坏引起的。4.1 辅助供电系统启动以及故障修复（1）轻故障 轻故障发生的同时，IBGT功率单元停止工作，SIV停止输出； 轻故障发生0.5s后，三相输出接触器断开； 轻故障发生5s后，IGBT功率单元自动恢复工作，同时变压器的 输出端电压开始上升，与SIV启动过程相同，当变压器的输出 端电压达到AC342V，经过3s
44、，三相交流输出接触器投入工作， SIV逆变器输出稳定的三相交流电。（2）需进行放电处理的轻故障 轻故障发生的同时，IBGT功率单元停止工作，SIV停止输出，辅助高速断路IVK断开；轻故障发生0.5s后，三相输出接触器断开；轻故障发生5s后，放电接触器动作，辅助主电路开始放电，放电结束，放电接触器触头断开；放电接触器触头断开1s后， IVK闭合，主电路开始充电；IGBT功率单元自动恢复工作，变压器的输出端电压开始上升；当变压器T0的输出端电压达到AC342V，经过3s，三相交流输出接触器投入工作，SIV逆变器输出稳定的三相交流电。（3）当负载端发生短路时，SIV输出停止，同时IGBT功率单元及三
45、相交流输出接触器也停止工作；5s后自动恢复工作。（4）欠压保护当网压过低时，IGBT功率单元停止工作，SIV停止输出，0.5s后，三相输出接触器断开；当网压过低并持续1s，此时IVK断开；5s后，辅助主电路开始放电，然后开始自动恢复起动。当电网电压DC1500V断电后，如果在10ms内恢复网压，SIV可以正常自动恢复。4.2 辅助逆变器故障分析及排除方法 逆变器在运行过程中由于某部件的损坏或外界因素的原因会产生一系列故障，为了减少故障范围，逆变器有快速保护功能，将整个逆变器系统全面封锁，使逆变器损坏程度最低。逆变器系统在设计过程中设定了五十多种故障码，每个故障码都表示一种故障含义，维修人员在检查时可接入便携式计算机，读出并分析这些故障。在逆变器运行中，经常出现的故障并不多。（1