【摘 要】本文从列车辅助系统低压电源控制的原理谈起，介绍了列车供电系统设备的特点，同时也分析了供电系统设备国产化的现状，着重对直流快速开关的国产化问题进行了思考：开发回顾、研制现状、应用前景、有关建议，目的在于倡导有识之企业，抓住机遇，加大投入，加速直流快速开关柜全面实现国产化。
【关键词】辅助系统；国产化分析；低压电源；列车
一、简析列车辅助系统低压电源控制
（一）列车供电系统
一般来说，列车供电系统可以被划分成为五个子系统，即：主变电站子系统、牵引网子系统、牵引供电子系统、动力照明子系统以及电力监控(SCADA)子系统。另外，根据系统标称电压的不同，我国牵引网子系统又可分为两种，一种是750V DC的牵引网子系统，另一种则是1500V DC的牵引网子系统。
（二）辅助供电系统的分类
城市轨道列车辅助供电有分散供电和集中供电两种供电方式，前者指的是每个车辆配备一个辅助电源设备，在2M1T( 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,每节车辆均配备一台静止辅助逆变器, 每单元共用一台DC110V 的控制电源，比如：西门子设计广州地铁车辆或分散供电,每辆车都配备了一个DC / AC,总共6个单位,提供AC380V权力，两端与出租车拖车配有直流/直流,共有两套DC110V电源。而后者则指的是：整列车只采用两套辅助供电装置集中供电，比如：南京地铁2号线的这种方式,整个列车单位配备两套siv静态变频器,装在牵引力控制系统两端,为车辆提供辅助动力，设计充分考虑每个冗余组,当发生故障时,其余的基本负荷可以确保列车的正常运行。轻轨车辆大多是采用1 m1t(2节车辆)构成一个单元,由两个单位(所谓的四个编组)构成一列火车,每单位只有一个辅助静态逆变器。
在我国早期引进的地铁车辆辅助供电大部分采用的都是分散供电,例如：上海地铁2号线应用的就是辅助电源,它使车辆更加的集中,即每个单元由一台辅助逆变器来进行供电。图1-1为广州二号线车辆的辅助供电方式, 辅助逆变器在C车与主逆变器在一起, 图1-2则为上海四号线车辆辅助供电的方式,辅助逆变器在A车上。
这两种供电方式各有优缺点：集中供电冗余度小，每轴配重难以一致，但总重量轻，组成部件集中，模块化程度高，故障率低，而且成本比分散供电低很多。
而分散供电则具有较大的冗余度，且均衡轴比较重，但其造价高，总重量也高，且因为分布点多，故障率高、集成化程度差，所以它较容易易出现故障。
二、探析系统的总体要求
随着我国电力技术和控制技术的不断发展，辅助电源系统的发展将以“高效、环保、节能”为主要目标。为了实现电源装置的高性能、低损耗以及高效率，让电源装置实现高频化是其手段之一。而列车辅助电源系统通常来说需要满足下述几个基本要求。
（一）输入供电
设置一条辅助电源系统专用高压列车线，通过辅助高压母线与车上所有的辅助电源输入端并行连接起来，确保高可用性,避免跳转输入悬链线拱或通过第三轨与辅助动力系统输入电压中断,与此同时,断开二极管与牵引供电电路,隔离相应的牵引单元。直流辅助电源电路的输入应设置短路保护,且还应当在辅助高压母线处设置短路保护。辅助电源输入/输出可以借助悬链线。因此,每一个火车车厢都应安装一个车间电源插座。
从安全上考虑，车间电源电路与接触网或受流器电路应互锁，两车间电源插座间也应相互联锁，即：当一个电源插座连接后，其他插座均会失效。
（二）辅助供电方式
每列车设2台或多台辅助逆变器以及2组低压电源。辅助逆变器的输出为三相四线制，低压电源包括DC 110伏的充电机和DC 24伏的电源。辅助供电系统供电方式可分为三种，它们分别是:单位(通常2 - 3车单位)加载、 SIV的集中供电方式以及列车装载SIV。
三、基于北京地铁谈谈列车辅助电源系统的国产化
北京地铁国产列车是由北京地铁运营有限公司、中国南车集团株洲南车时代电气股份有限公司联合研制开发的，并在中国交通运输协会城市轨道交通专业委员会的组织下进行的, 具有完全自主知识产权的4 节车编组交流传动国产地铁列车。
车辆采用DC750V 供电制式。辅助供电系统安装在拖车上,将为AC380V 220 v DC750V逆变器,50赫兹交流电源,供给空气压缩机、空调、电加热器和其它设备,同时通过整流器整流输出DC110V和ac AC380V DC24V时电源、电力列车控制设备,浮充电电池。每列车配有2 套辅助电源系统, 总输出功率为130 kVA 。
辅助供电系统主要由辅助隔离开关、辅助逆变器、整流器等设备构成。帮助逆变T1和T2,分别扩展电源开关设备M1。辅助逆变器采用单边三分频控制,电压的逆变器DC750V、过滤、降压,AC380V电压输出。整流装置以AC380V 为输入, 通过降压、整流处理, 输出DC110V 、DC24V 电压。
结束语
综上所述，列车辅助电源控制系统的国产化，不仅提高了我国列车运行时的安全性与可靠性，还在很大程度上降低了我国城市轨道交通的建设及运行成本，从而让我国社会经济市场得到了进一步的发展。因此，为了能够在最大限度之内，降低我国列车制造行业对国外辅助电源控制系统的依赖性，我们还应当加大对列车辅助系统低压电源控制系统进行研发的力度，从而在整体水平上，让我国列车辅助系统低压电源控制系统实现真正的国产化。
论文作者:何重科
论文发表刊物:《低碳地产》2016年9月第17期
论文发表时间:2016/11/11
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