项目四-城轨车辆辅助供电系统.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,城 市 轨 道 交 通 车 辆 电 气 控 制,机械工业出版社同名教材配套电子,课件,制 作：华平 唐春林 常玉华,E-,mail,：,zzhprose,项,目,四,城市轨道交通车辆,辅助供电系统,学 习 目 标,1.,学 习 任 务,3.,拓,展,任 务,4.,任务,1,车辆辅助系统设备,任务,2,城轨交通车辆,辅助系统维护,任务,2,实例分析辅助电路工作,任务,1,静止逆变器的控制,项 目 描 述,2.,任务,3,城轨交通车辆,蓄电池应用与控制,学习目标,：,*,1,掌握城轨车辆辅助供电系统的基本类型；2,掌握城轨车辆辅助供电系统的结构组成；,3,掌握城轨车辆辅助供电系统的选用原则；,4,掌握城轨车辆中、低压供电电路的逻辑分析；,5,会分析城轨车辆照明电路的工作原理与控制逻辑；,6,掌握城轨车辆应急供电的工作原理；,7,会分析城轨车辆正常受流供电和车间供电的逻辑关系；,8,了解城轨车辆静止逆变器的控制；,9,熟悉城轨车辆辅助系统的维护与保养；,10.,掌握蓄电池结构、功能及其应用；,11.,了解蓄电池充电器的结构、功能与原理。,项目,描述,（一）：,辅助系统的功能：,为空调、通风机、空压机，蓄电池充电器及照明等辅助设备供电。,辅助系统的供电方案：两种。,旋转式电动发电机组供电,静止式辅助逆变电源,项目,描述,（二）：,辅助系统供电方案：旋转式电动发电机组供电、静止式辅助逆变电源,旋转式电动发电机组供电,电动机从受电装置获取直流电源，发电机输出三相交流电压,向负载供电；对于直流,DC110V,和,DC24V,部分的用电设备，,仍需通过三相变压器和整流装置变换后提供电源。,特点：,机组设备体积大、输出容量小、效率低，而且电源易,受直流发电机组工况变化的影响，输出电压波动大，可靠性,较差。,应用车型：,传统的城市轨道交通车辆上常采用此供电方案。,项目,描述,（三）：,静止式辅助逆变电源,直接从城轨车辆受流装置受电，经,DC/DC,斩波变换后向三,相逆变器提供稳定的输入电压，,VVVF变频调压控制，逆变,器输出三相交流电压。,特点：,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。,应用车型：,近年京、沪、广等城市引进的城轨车辆上采用。,辅助系统供电方案：旋转式电动发电机组供电、静止式辅助逆变电源,1,辅助逆变器无故障,负载,TC,车,MP,车,M,车,M,车,MP,车,TC,车,数量,容量,数量,容量,数量,容量,数量,容量,数量,容量,数量,容量,空气压缩机,0.5,9.85,0.5,9.85,空调压缩机,4,8.19,4,8.19,4,8.19,4,8.19,4,8.19,4,8.19,空调冷凝风机,4,1.3,4,1.3,4,1.3,4,1.3,4,1.3,4,1.3,电加热器,0,19.5,0,20.75,0,20.75,0,20.75,0,20.75,0,19.5,空调通风机,4,1.32,4,1.32,4,1.32,4,1.32,4,1.32,4,1.32,司机室通风设备,1,0.27,1,0.27,司机室逐步取暖器,0,2.8,0,2.8,主逆风机,1,1.6,1,1.6,1,1.6,1,1.6,辅逆风机,2,0.2,2,0.2,外接方便插座,1,2,1,2,1,2,1,2,1,2,1,2,小计,45.91,46.84,51.765,51.765,46.84,45.91,辅逆容量,(KVA),220,220,辅逆总容量,440,AC,总负载功率,289.03,剩余辅逆容量,150.97,说明,：空气压缩机运行时只考虑一台，所以每半列车工作率取,0.5,；空调制冷时功率比制热时功率大，取制冷时功率计算；以上计算均以空调工作在最恶劣工况计算，剩余容量,150.97kVA,，裕度为,34.3,，而正常运行时空调并不总是工作在极端工况，且外接负载插座等并不总在工作，所以实际余量更大一些,.,学习任务：,任务一,车辆辅助系统设备,有的车上因所有辅助设备都用自然风冷，不设通风机,1,辅助逆变器,辅助逆变器又称静止逆变器，是一种将直流电压变换为三相,50Hz,，,380V/220V,交流电源的能量变换设备。,主要负载包括空调设备、空气压缩机、通风机、挡风玻璃除,霜器、方便插座、客室照明及刮雨器等。,有的车上客室照明、雨刮器用,DC110V,供电,任务流程,1,车辆辅助系统结构组成,输出,电压波动,范围,5,输出,电压波形,畸变,畸变因数,10,输出,电压不,均衡度,相间对称平衡时,90,噪,声,相距一定距离的分贝，如相距时小于,70dB,过载能力,瞬间,过载,能力,强,GB-12668,中规定：在额定输出电流下连续工作时，允许施加非周期性过载，对额定容量小于或等于,100kVA,的装置，过载能力,150,时为,1min,；对额定容量大于,100kVA,的装置，过载能力,130,时为,30s,。,2,直流电源,直流,DC110V,电源，车辆上控制电路的供电电源。同时兼,作蓄电池充电器，正常工作时对蓄电池充电。,隔离变压器,保证电气设备及操作人员的安全，将高压用电设备与低压用电设备，尤其是需要人工操作的设备，进行电气隔离。通过设计不同匝数比来满足不同的电压等级。,4,蓄电池,组 成：,5,个单节,/,格,16,格共,80,节蓄电池串联而成蓄电池组,安装位置：,A,车下的蓄电池箱内,参 数：,纤维结构电极的镍镉碱性蓄电池,标称电压,1.23V/,节。蓄电池组容量,120Ah,，工作寿命,20,年,作 用：,DC110V,的备用电源,图,4-1,蓄电池检查,紧急负载包括：紧急照明，头灯、尾灯、状态灯及位置灯，通信设备，空调,50%,的紧急通风，以及相应的接触器和继电器。,工作模式：,主供电系统接通前，为蓄电池预备模式，给列车激活供电。,直流电源正常工作时，蓄电池组被,A,车电源浮充电，作电路滤波,装置，改善直流电源供电质量。,直流电源故障时，蓄电池转入紧急工作模式，为,紧急负载,供电,一般规定：在隧道中运行车辆要保证供电,45min,，在地面或高架运行车辆要保证供电,30min,。,。,4,蓄电池,应急启动电池,自举电池：,90,节串联，蓄电池组容量,4Ah,，短时工作，每,18,个月更换,使用场合：当主蓄电池电压小于,77V,时，,A,车逆变器无法正常起动，,用应急起动电池升起受电弓，以起动,A,车逆变器。注 意：逆变器紧急起动每次,1min,，允许启动,5,次。,辅助系统的构成方案,（,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。,任务流程,2,辅助电路类型,（,1,）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；,（,2,）通过直,直变换器，经高频变压器隔离，再整,流滤波得到,DC110V,电源。,比较：,（,2,）,是独立的，与静止逆变器无关，也就不受逆变器的影响，在供电功能方面有一定好处，但因需要独立的直流电源，增加了辅助系统成本。,2.DC110V,电源构成方案,3.1,分散供电：每单元配备多个静止逆变器供电方式,每节车辅助逆变器容量,75,80kVA,，,DC110V,电源功率约,25kW,3.,辅助系统设备的供电方式,地铁车辆（,2M1T,，,6,节编组）,3.1,分散供电：每单元配备多个静止逆变器供电方式,每单元配置,2,台静止逆变器，容量,120kVA/,台，且每台含有,DC110V,电源，功率,12kW,。,法国,Alston,地铁车辆,3.2,集中供电：每单元配备一个静止逆变器的供电方式,每单元配置,1,台静止逆变器，容量,250kVA/,台，且每台含有,DC110V,电源，功率,25kW,。,3.,辅助系统设备的供电方式,国外某型地铁车辆,每单元配置,1,台静止逆变器，容量,140kVA/,台。,3.2,集中供电：每单元配备一个静止逆变器的供电方式,轻轨车辆,1M1T 4,辆编组,分散供电和集中供电方式优缺点：,分散供电冗余度大，均衡轴重好配置，但造价大,些，且总重也高些。,集中供电冗余度小，每轴配重难以一致，但相对,而言，总重和成本低些。因此从冗余度与轴重均衡,方面衡量，分散供电方式在地铁车辆中较常见。,变压器隔离方案,50Hz,变压器隔离和高频变压器隔离两种方式：,50Hz,变压器实现一次侧与二次侧电路的隔离，即,高电压与低电压的隔离。但其体积与重量较大。,高频变压器采用高频磁心（铁芯），体积与重量,可成倍地减小，目前大都采用进口的铁氧体磁心,或铁基微晶合金的磁心（铁芯）。,（一）城市轨道车辆中常见的辅助逆变器电路形式,辅助逆变器电路形式一,图,4-2,1-,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,任务流程,3,辅助电路原理与选用原则,（一）城市轨道车辆中常见的辅助逆变器电路形式,辅助逆变器电路形式二,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。,T,0,隔离变压器：,-Y,连接，输出三相四线电压,AC380V,50 Hz,。,T,1,、,T,2,变压器：由,AC380V,供电，经降压、整流滤波后输出,DC110V,和,DC24V,。,辅助逆变器电路形式三,图,4-4,（一）城市轨道车辆中常见的辅助逆变器电路形式,辅助逆变器电路形式四,（一）城市轨道车辆中常见的辅助逆变器电路形式,辅助逆变器电路形式五,图,4-6,（一）城市轨道车辆中常见的辅助逆变器电路形式,图,4-7,辅助逆变器的电路形式六,双重逆变器,：,两台逆变器和组式变压器,D,Y,和,Dz共同构成。,双重逆变器,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，,D,Y,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。,特点：,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。,应用：,广州地铁一号线辅供电系统采用,（一）城市轨道车辆中常见的辅助逆变器电路形式,形式六是将两个变压器次侧输出叠加，是电路叠加；,形式七则是磁路叠加。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。,（一）城市轨道车辆中常见的辅助逆变器电路形式,图,4-8,辅助逆变器的电路形式七,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。,图,4-9,辅助逆变器电路形式八,图,4-10,辅助逆变器的电路形式九,（一）城市轨道车辆中常见的辅助逆变器电路形式,（二）辅助电路的选择,1,变流器系统,两种形式：,1,）直接逆变,-,目前变流器系统一般都采用的方式。,2,）先斩波后逆变,-,先升压斩波后逆变，用在,DC750V,系统。,-,先降压斩波后逆变，用在,DC l 500V,系统。,（二）辅助电路的选择,1,）单台逆变器,-,普遍采用的形式,器件：,网压,1500V,，容量约,200kVA,的辅助逆变器，一般使用,3300V,400A,的,IGBT,元件,优点：,结构简单、可靠，,PWM,调制控制，可使输出电压的谐波含量在限制值以内。,2,）两台逆变器串联,-,基本不再采用,优点：,逆变器可用低压,IGBT,元件。另外，通过控制逆变器输出电压的相位差，减少变压器输出电压谐波，提高基波含量，从而减小滤波器的体积和质量。,缺点：,电路较复杂。,任务流程：,任务二,实例分析辅助电路工作,上海地铁,2,、,4,线辅助逆变原理电路,从逆变器电路原理应用分析（一）,原理：逆变降压稳压后逆变。,（一）辅助电路在城市轨道交通列车中的应用,上海地铁,3,号线和轻轨广州,1,、,2,、,3,线，武汉轻轨和天津轻轨滨海线辅助逆变原理电路,从逆变器电路原理应用分析（二）,原 理：,直接逆变。,开关器件,:,采用大功率,GTO,，,IGBT,或,IPM,。,逆 变 器,:,按,V/f,常数控制方式，输出三相脉宽调制电压,变压器隔离。,电路特点：,电路结构简单，器件数量少，控制方便。缺点逆变器输出电,压易受电网波动影响，器件换流时承受的过电压较大。,从逆变器的电路构造应用分析,城市轨道车辆,辅助逆变器,（二电平逆变方式）,双逆变器型,串联型,并联型,单逆变器型,先升,/,降压,后逆变型,直接逆变型,广,2,号线，沪地铁,1,、,2,、,3,、,4,号线和轻轨，武汉轻轨和津滨海线,广,1,号线,广,1,、,2,、,3,号线，沪地铁,3,线和轻轨，武汉轻轨和津滨海线,广,3,号线，沪地铁,1,、,2,、,4,号线,1,）对双逆变器的评价分析,广州,1,线辅助逆变器结构,优点：,开关频率低,150Hz,，开关损耗小，逆变器效率高。,输出电压为,12,阶梯波，电压最低次谐波为,11,次，对输出滤波器要求低。,缺点：,电路复杂，器件多。两台逆变器串联，动态均压要求高，故障率高。逆变器输出电压为,6,阶梯波，不论,D,Y,、,D,Z,、,T,变压器，其一次侧绕组输入电压谐波 含量高，谐波损耗大。变压器结构复杂，对电路叠加型的,Dz,变压器，其次，,侧绕组为曲折连接；对磁路叠加型的变压器,一次侧 绕组由不同相位电压分别输入，需作特殊设计。,2,）对单逆变器的评价分析,优点：,电路简单，使用器件少，可靠性高。,PWM,调制，输出电压的谐波含量小。,逆变器电压输出经交流滤波后输入隔离变压器。故输入变压器电压,的谐波含量低，变压器中谐波损耗小，结构简单，毋需特殊设计。,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。功率器件换流时过电压较大，特别是高电压情况下更严重。,（二）城市轨道交通辅助电路实例分析,1,系统概述,武汉城轨采用,DC 750V,供电制式、第三轨受流。辅助电源系统采用,IGBT,逆变器，安装于拖车上，用于将,DC 750V,逆变为,PWM,波形的三相,AC 380V,电源，供给列车上的空气压缩机、空调、照明、电热器等设备，同时将,380V,交流电源通过整流器整流输出,DC110V,和,DC 24V,，给列车控制设备供电，并对蓄电池进行浮充电。每列车配有,2,套辅助电源系统，交叉对列车供电，总输出功率为,140kVA,。,以武汉轻轨车辆辅助电源系统为例进行分析。,武汉轻轨车辆辅助电源系统,额定输入电压,V,DC 750(DC 500,900),额定输出电压,V,AC 380,419(3,相，,50Hz),额定输出功率,kVA,140,额定输出畸变,5,额定输出频率,Hz,50,1,负载变化,0,100,过载能力,150,，持续,10s,效率（额定状态下,),94,噪声级别,70dB(A),冷却方法,自然风冷,控制电压,V,DCll0(77,121),环境温度,-18,+42,应用标准,IECl287,2,辅助电源系统主要技术规格,武汉轻轨车辆辅助电源系统,3,辅助电源系统构成,逆变器单元,半导体断路器,控制,单元,电磁接触器,滤波电抗器,滤波电容器,隔离,开关,主熔断器箱,电压检测装置,避雷器,图,4-16,辅助电源系统原理图,3,辅助电源系统构成,单元分析,逆变器单元,辅助电源系统的核心。,由,IGBT,功率模块、门极电路单元等组成。逆变器采用三相桥式逆变电路，,180,导通型，输出三相交流方波电压为,310V,，,50Hz,。,为减少高次谐波，保持输出电压恒定，单元采用,PWM,控制技术，将方波分为若干脉冲并控制脉冲宽度。,逆变器单元,武汉轻轨车辆辅助电源系统,半导体断路器,CHS(CHS,l,),向逆变器单元输送直流电源的,IGBT,模块。,由,CHS,2,，,CHR,l,，门极电路，逆流二极管,BD,合并成一个单元，型号,1 700V,1 200A,。,如果逆变器出现过流或其它不正常现象，,CHS,立即切断电流。当,CHS,l,切断直流电源时，,CHS,2,保护其免于过电压的损坏。,武汉轻轨车辆辅助电源系统,3,辅助电源系统构成,单元分析,控制单元,用于逆变器保护、门极电路控制、故障显示和记录等，由,32,位,CPU,进行控制。,控制,单元,武汉轻轨车辆辅助电源系统,3,辅助电源系统构成,单元分析,电磁接触器,CTT,、,DCHK,用于连接,750V,电网与逆变器单元，实现向,逆变器单元供电，电路异常时断开连接。,DCHK,主要用于当逆变器单元停止工作时,对滤波电容器放电。,CTT,和,DCHK,分为切换主电路的接触器以及,用于操作检查信号,(,恢复,),的辅助接触器。,电磁接触器,电磁接触器,武汉轻轨车辆辅助电源系统,3,辅助电源系统构成,单元分析,滤波器和变压器,直流,LC,滤波器,：滤波电抗器,IVL,和滤波电容器,FC,组成，用于抑制直流输入回路谐波。交流滤波器,：三相交流,LC,滤波电路，对逆变器单元输出的三相,310V,电压滤波。,交流变压器,：三相,-Y,变压器，将,310V,升压为,380V,，同时隔离负载和电源回路。,滤波电抗器,滤波电容器,武汉轻轨车辆辅助电源系统,3,辅助电源系统构成,单元分析,4,辅助电源的故障保护,武汉轻轨车辆辅助电源系统,任务流程二、城市轨道交通车辆,AC400V,和,DC110V,供电分配,图,4-17,上海地铁,1,、,2,号线车辆辅助供电框图,每节车配置,1,台“,SIV”,辅助逆变器。,A,车,SIV,提供三节车共用“,DC”,设备用电和每节车的“,AC”,设备用电。,B,车,SIV,提供每节的AC1”,空调、空气压缩机和风机交流负载用电。,C,车,SIV,提供每节的“,AC2”,空调、空气压缩机和风机交流负载用电。,图,4-18,广州,1,号线车辆辅助供电框图,每节车配置,1,台,“,SIV,”,辅助逆变器。,A,车,“,SIV,”,提供共用的,“,DC,”,直流设备,DC/DC,变流器用电，,DC/DC,变流器采用半桥高频逆变降压整流。,“,AC1,和,AC2,”,为每节车的空调、空气压缩机和风机交流负载,。,每单元车中，A,车的,220V,插座由,B,车的,DC/AC,供电，,B,车的,220V,插座由,A,车的,DC/AC,供电，,C,车的,220V,插座由自身的,DC/AC,供电。,图,4-19,广州,2,号线车辆辅助供电框图,辅助逆变器配置在,C,车与主逆变器一起，,DC/DC,设备配置在,A,车上采用直接变换方式。,图,4-20,上海,4,号线车辆辅助供电框图,辅助逆变器在,A,车上，,DC/DC,采用间接变换方式与辅助逆变器在一起。,图,4-21,广州三号线车辆辅助供电框图,广州,3,号线列车采用,2M1T,编组，,A,车为带司机室的动车，,B,车为拖车。,2,台辅逆变配置在,B,车，,DC/DC,作为辅逆变的组件共,2,个，同时为整列车的直流负载供电，同时对蓄电池充电。,正常运行时两个辅逆变系统相互独立工作，每个辅逆变的三相交流输出可以为一节,A,车和半节,B,车供电。当一个辅逆变故障时，通过断开相应输出接触器将故障辅逆变与三相配电回路隔离。,10,秒钟后耦合接触器闭合，三相回路被组合到一个系统中，由另一个有效辅逆变供电，此时需降载使用，即每节车关闭一个空调单元，关闭故障辅逆变供电的空压机。,图,4-22,上海地铁,1,号线,6,辆车编组的辅助系统原理图,电路实例,图,4-23,上海地铁,1,号线,8,辆车编组的辅助系统原理图,电路实例,图,4-23,上海地铁,1,号线,DCl500V,接触网电流经受电弓、列车导线和隔离二极管向每节车的静止逆变器馈电。,逆变器按车辆类型分为,A,车,(,拖,)14.3,型,、,B,、,C,车,(,动,),为,14.4,型,14.3,型逆变器输出为,DC110V,和三相,AC380V,、,50Hz,。,DC110V,向,A,车的蓄电池充电，并提供列车,DC110V,控制用电。,三相,AC380V,、,50Hz,向列车提供照明及通风，每个,A,车逆变器负担,50,的列车照明和通风。,14.4,型逆变器仅输出三相,AC380V,、,50Hz,。,提供空凋机组电源。,B,车和,C,车的逆变器分别向全列车一半的空调机组供电。,电路实例,任务流程,3,城市轨道交通车辆照明与电气设备通风,（一）城市轨道交通车辆照明,1,内部照明：,包括客室照明、司机室照明和车内设备柜照明。,客室照明,：,由,A,车逆变器供电。荧光灯电源为,AC 220V,。,每节,A,车逆变器负担列车的,50,客室照明。当一台,A,车逆变器故障时，另一台,A,车逆变器仍可保证客室有一半照明。,两条照明主线路的荧光灯在客室顶上交叉排列，保证即使某条主线路故障，照明仍能均匀分布。常工作时座位席上水平面照度达,300LUX,。,司机台上的复位旋转开关“客室照明”控制客室全部照明灯的开,/,关（包括紧急照明）。,司机室照明,：,采用,DC 110V,，,3,个司机室顶棚灯安装在司机室的天花板上。司机台“司机室灯”旋转开关控制灯的开,/,关。司机台上还安装有阅读灯。司机台上的各种仪表，在列车激活后将在司机台上保持点亮。,车内设备柜照明,由,DC110V,供电。照明开关与柜门相联，柜门打开照明接通，,柜门关闭照明断开。,2,外部照明：,包括头灯、尾灯、运行灯、标志灯和列车号显示灯。,作用：,运行照明，标识运行方向，标志运行状态。,图,4-25 A,车司机室端正面,1-,运行灯（红白双色）,2-,前照灯（头灯暗）,3-,标志灯（尾灯红色）,4-,前照灯（头灯亮）,运行灯,：,在车顶线处，左右各一组，红白两色，用于显示列车的状态。电源为,DC 110V,。,头灯（前照灯）,：,DC 24V,电源，聚焦灯，分亮暗两种灯泡，“亮,/,暗”选择旋钮设置在司机台进行控制。头灯亮位即远光照明，头灯前方,190m,处的照度为,1.6LUX暗位即近光照明。,尾灯,：,位于列车司机室端面的下部，,左右对称各一组。,尾灯为红色非聚焦灯。,标志灯和列车号显示灯,：,列车主控器打开后自动接通。,2,外部照明,头灯、尾灯、运行灯之间的控制,由司机操作司机控制器手柄进行控制。,当司机室激活，方式方向手柄在,“向前”位,时，燃亮灯有：,（,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。,当司机室激活，方式方向手柄在,“向后”位,时，燃亮灯有：,（,1,）“前”和“尾”两端的前照灯和白色运行灯；,（,2,）“前”和“尾”两端的标志灯和红色运行灯。,当司机室激活，方式方向手柄,在“,0,”位,时,燃亮灯有：,“前”和“后”两端的尾灯亮。,3,指示灯,:,包括车外侧指示灯、门道指示灯和司机室指示灯，,DC110V,供电。,车外侧指示灯,设置：,在每节车靠车辆,2,端的车体外侧墙上一竖排指示灯。每侧一组，,每组五只，由上至下设置的颜色分别是：绿色、橙色、白色、,红色、蓝色。,作用：,指示相应车辆气制动、停车制动、相应侧客室门状态以及,是否启用车载,ATP,设备（仅,A,车电子柜有车载,ATP,设备）。,各灯显示意义：,绿灯亮，表示该节车所有的气制动和停车制动已缓解；,橙灯亮，表示该节车该边至少有一个车门未“关好”；,白灯亮（仅,A,车有显示），表示该单元,A,车的车载,ATP/ATO,对列车的控制与监控已切除；,红灯亮，表示该节车至少有一转向架已施加气制动；,蓝灯亮，表示该节车已施加停车制动。,门道指示灯,门道指示灯用于显示客车车门的状态。,每个客室车门有三个指示灯，在每扇客室门内侧和外侧的上方均安装有橙色的门解锁指示灯，其中门内侧上方还安装有红色的门切除指示灯。,3,指示灯,:,包括车外侧指示灯、门道指示灯和司机室指示灯，,DC110V,供电。,门道指示灯,显示方式及意义,门解锁指示灯指示相应车门的状态：,无显示,(,灭灯,),当相应车门关好时，该指示灯无显示；,固定显示（橙色灯亮）,当车门通过任何方式打开时（列车处于激活状态），指示灯为固定显示；,闪烁显示（橙色灯闪烁）,若列车客室门是通过司机室内的开门按钮开启的，则按关门按钮时将触发兼有声响的关门报警，此时门解锁指示灯闪烁（只有当所有客室门,“,关好,”,后，灯闪烁报警才能停止），以提示乘客车门即将关闭。一般情况下，触发关门报警约,4,秒，两门页开始动作。,门切除指示灯显示：,两种显示方式：,无显示和固定显示红色,。,正常情况下，该指示灯不显示。,当该指示灯显示时，至少表示相应车门的控制电路已切除，此时该车门不能通过电控方式开与关。,3,指示灯,:,包括车外侧指示灯、门道指示灯和司机室指示灯，,DC110V,供电。,司机室指示灯,位置：司机室指示灯位于正、副驾驶台以及司机室侧墙上。,组成：包括,20,多个不同的指示灯和一个故障显示板。,功能：司机室指示灯向司机各种列车信息，如故障信息、车门开关信息、,制动牵引信息、受电弓升还是降弓信息等，便于司机正确全面掌握,列车的状态。,3,指示灯,:,包括车外侧指示灯、门道指示灯和司机室指示灯，,DC110V,供电。,4,紧急照明,功能：紧急照明用于列车在无网压情况下的客室照明。,供电：紧急照明使用专门线路，,DC110V,供电，断电时使用蓄电池电源。,分布：紧急照明灯在客室与一般客室灯交叉排放，使照明尽,量均匀。,3,指示灯,:,包括车外侧指示灯、门道指示灯和司机室指示灯，,DC110V,供电。,任务三,城市轨道交通车辆蓄电池的应用与控制,一、,城市轨道交通车辆,蓄电池应用,（一）,城市轨道交通车辆,蓄电池分析,1.,概况,蓄电池,作用：,为列车的启动以及紧急状况时列车的直流应急负载提供电源。,主蓄电池,：,镍,-,镉可充电电池单体串联组成电池组。,镍镉电池优点,：,使用寿命长（充放电循环周期高达数千次），机械性能好（耐冲击和振动），自放电小，低温性能好（,-40,）。,国内电客列车蓄电池,分类：,按容量分有,60AH,、,120AH,、,140AH,、,160AH,。,电客列车有,二组,蓄电池和,四组,蓄电池,配置,两种情况。,2,镍镉蓄电池的性能,（,1,）镍镉蓄电池的化学原理,镍镉电池充放电过程中电池的电化学反应：,负极：,Cd+2OH,-,Cd(OH),2,+2e,正极：,2NiOOH+2H,2,O+2e 2Ni(OH),2,+2OH,-,总反应：,Cd+2NiOOH+2H,2,O 2Ni(OH),2,+Cd(OH),2,蓄电池充电时，正极发生氧化反应、负极发生还原反应。,放电时，负极发生氧化反应，正极发生还原反应。,（,2,）蓄电池类型,蓄电池的额定容量,：,用,C,表示，单位,Ah,，它是放电电流,A,与放电时间,h,乘积。,放电率”,：,电池在工作中的电流强度常用“放电倍率”表示，,写作,NC,，,N,是一个倍数。,放电倍率对电池放电容量的影响很大。放电倍率越大，放电电流越大，电化学极化和浓差极化急剧增加，使电池放电电压急剧下降电极活性物质来不及充分反应，电池容量会减少很多。,根据放电倍率,分类：,低倍率（,7C,）,（,3,）镍镉蓄电池使用维护注意事项,不要敲拆、砸毁或焚烧电池，否则会飞溅出腐蚀性碱液伤人或引起爆炸。,不允许在电池上放置金属工具或其他器具，否则会使电池急放电而过热，损坏电池。,充电前打开气塞盖或将闷塞换成通气塞，带有闷塞的电池充电会发生气胀而有可能引起电池爆炸。,充电场所应保持通风，防止氢氧气体积累发生爆炸事故。,不允许有明火接近充电的电池。,皮肤接触电解液时，应立即用硼酸水冲洗,，避免,碱性溶液,的,腐蚀,。,（,4,）镍镉蓄电池,的维护,维护原因：,由于,城市轨道交通车辆蓄电池长期处于浮充电状态或其它恒压充电使用状态，会出现电池容量不足和单体电池之间容量不均等问题,。,维护方法,：,蓄电池,活化处理,。,对蓄电池进行,1,3,次深充电、深放电，使电池的电化学活性“复活”，电容量恢复到一定的水平。每年进行一次活化,。,第一次,充放,0.2C,率电流,充电,8h,停置,1h,0.2C,率电池放电至终止电压,1.0V,，记录放电时间，计算电池容量。若与初期容量差不多，可再通过,1,2,次充放电循环得到恢复。,若容量相差较大，则,进入下一步,。,第二次,充放,0.2C,率电池充足电,0.2C,率电流放电至电池单体均压,0.5V,短接电池单体正负极,12h,以上拆除短路线,0.2C,率电流充电,。,5min,后测单体电压如高于,1.50V,则认为电池内阻大，应取出另外处理,。,10min,后再测电池电压，将高于,1.55V,和低于,1.20V,的电池取出另外处理。,第三次,充电,连续充电,8,10h,，测记单体电压。,如电池电压低于,1.50V,则须更换。,第三次,放电,以,0.2C,率电流放电，放电终压为,1.0V,，记录放电时间并根据放电时间计算电池容量。,若放电容量不足，可重复、，直到恢复一定容量为止。,如活化多次仍达不到额定容量的,70,，则认为电池已失效。,（,5,）镍镉蓄电池,的失效及其,分类,可逆失效,不,可逆失效,（,永久失效）,图,4-29,密封电池以,0.2C率循环放电,1h,电压曲线,图,4-30,密封电池以,0.1C,率充放电曲线,电池符合规定的性能要求,时,，,能,通过适当的活化处理能恢复到可用状态,。,电池通过活化,或其他方法不能,恢复到可用状态,。,（,6,）城市轨道交通车辆蓄电池失效现象,蓄电池短路,蓄电池断路,蓄电池膨胀,气体阻挡层失效,热失控,（二）地铁车辆蓄电池应用案例,1,地铁车辆蓄电池的配备,2,蓄电池单体的结构,3,蓄电池的基本特性,4,蓄电池技术参数,5,蓄电池的装配,6,蓄电池的充放电数据,7,蓄电池的基本功能,8,蓄电池保护,电池型号,FNC 232 MR,系统电压,110 VDC,蓄电池组电压,96 V,蓄电池单体数量,80,额定电压,1.2 V,（单体）,额定容量,140 Ah,板的数量,7,正极、,8,负极 纤维结构设计,蓄电池单体尺寸,92 mm,122 mm,蓄电池单体重量,终端（电极）,不锈钢螺钉和垫圈,M8,内螺纹螺栓,连接力矩,16Nm,电池盒的材质,聚丙烯,极性鉴别,红色为正级，蓝色为负级,通风活塞,上部开口型,补充水周期,3,个月,下一页,图,4-31 FNC232MR,蓄电池,5,小时电容量测试,图,4-32 FNC232MR,蓄电池充电试验数据,二、蓄电池充电器应用,以庞巴迪某车型,6,节编组地铁车辆为例：,蓄电池充电器（,GVG1500/110-25,），充电器为模块化设计。正常运营时充电器通过受电弓从接触网获得电源，充电器连接到列车,1500V,列车母线上。,在车辆段则使用车间,DC1500V,电源供给充电器和辅助逆变器。,1,为,DC110V,负载供电,2,控制蓄电池充电,3,蓄电池及其充电器的保护,（一）蓄电池充电器的功能,下一页,图,4-33,温度补偿,图,4-34,蓄电池升压,/,浮充电控制曲线,（,二,）蓄电池充电器的,技术参数,表,4-4,蓄电池充电器技术参数,输入电压,直流,1500V(1000V,2000V),输出电压,110V,126V,取决于蓄电池温度,输出电流,最大,210A,，永久；最大,225A,，,15min,蓄电池充电电流,最大为,输出功率,25kW,测试电压,（,1,）输入,输出,/,接地：,5.5 kVAC/min,（,2,）输出,接地：,1.2 kVDC/min,工作频率,1 kHz,工作温度,-25 C,+,外部温度,辅助电源,62 V,145 V,重量,（,1,）整个设备约为,（,2,）模块,GVG1500-02,约为,（,3,）模块,AMG-03,约为,（,4,）输出变压器约为,（,5,）输入扼流圈每个约为,34 kg,（,6,）箱体约为,尺寸（宽,x,深,x,高）,2090 mm,790 mm,X255,X254,X253,X251,X250,03F03,X1,X2,X280,X281,X282,03F04,03Q03,03F51,X406,X408,X407,X201,X202,X401,X402,X403,X404,X203,X204,X103,X104,X101,X102,SMA-Regelsysteme GmbH,Hannoversche Str.1-5,D-34266 Niestetal,Tel:[phone],Typ,GVG1500-02,Serien-Nr:,Ser.No.1,Baujahr,Year of Prod.2002,Nennspannung,Nom.Volt.:1500V DC,Nennstrom,Nom.Current:17A,Hilfsspannung,Aux.Volt.:110V DC,Prfspannung,Test Volt.:4,4kV DC,Zeichn.-Nr.,Version:P,Attention!,capacitor time of discharge,5 minutes,13,输出变压器,充电机模块,GVG 1500-02,内部连接高压,开关模块,AMG-03,内部连接,110V DC,带熔断器的,110VDC,闸刀开关,断路器,控制信号插,电池负极熔断器,电池负极接地电缆,提升绳,系统控制插入卡,输入扼流圈,（,三,）蓄电池充电器的,应用,1,蓄电池充电器的结构,蓄电池充电器型号为,GVG1500/110-25,，结构如图,4-35,所示,：,图,4-35 GVG 1500/110-25,蓄电池充电器结构（前视图）,2,蓄电池充电器的工作原理,图,4-36,蓄电池充电器控制原理框图,蓄电池充电器没有预充电装置，也没有将充电器从接触网上断开的接触器。当受电弓与接触网接触时，,1500V,直流输入电压经输入熔断器直接连接到充电器上，经,DC/DC,变换及,EMI,滤波输出稳定的,110VDC,，带,DSP,的控制单元自动稳压和限流。,当蓄电池充电器给供电时，充电器接通内部电源，微处理器工作并等待启动信号，一旦得到启动信号即开始工作，输出电压上升，,2,秒内到额定输出电压（输出电流在限定值内时），进入完全运行状态。若未完全启动微处理器，系统的总启动时间将有所延长，但不会超过,20,秒。,启动信号：,是一个由微处理器系统检测的数字信号，当蓄电池系统达到额定电压时被触发。一旦启动信号消失，充电器立即停止工作。,故障信号：,是微处理器的输出信号，可视作开路接触器，蓄电池电压达到额定电压时闭合。故障信号只能在充电器完全运行的状态下出现。受到短暂的干扰充电器不会产生故障信号。,RS232,和,RS485,接口：,用于诊断软件对设备进行控制操作。,充电器监控蓄电池如充电器输出电流，蓄电池电流、电压和温度。,3,蓄电池充电器自身的保护,4,蓄电池充电器故障处理,如果一个蓄电池充电器故障，将由另外一个蓄电池充电器给全部,6,车供电。因,DC110V,列车线二极管的阻隔作用，故障充电器所在车的蓄电池不会放电，列车运行不受限制。,（,1,）蓄电池充电器分别通过熔断器连接到蓄电池的正负极，以便在列车发生短路时保护蓄电池充电器。,（,2,）蓄电池充电器对输入高压有过电压和低电压保护。,项目小结,1.,城轨交通车辆辅助供电系统构成,辅供电系统的基本类型、结构组成、选用原则,2.,城轨车辆辅助供电系统的负载及其分配,AC380V,，,AC220V,，,DC110V,负载,3.,城轨车辆照明、指示灯及其控制,内部照明、外部照明；车门、司机室、车外侧指示灯,4.,蓄电池的应用与控制,蓄电池原理、活化、技术参数,5.,蓄电池充电器,