城市軌道交通車輛輔助供電系統(tǒng)控制任務四輔助供電系統(tǒng)控制器及其他功能目錄輔助供電系統(tǒng)控制器12輔助供電系統(tǒng)的冷卻3輔助供電系統(tǒng)應急功能4輔助供電系統(tǒng)故障工作工況

第一部分輔助供電系統(tǒng)控制器01

輔助供電系統(tǒng)由以下控制：SIBCOS-M2500型主控制器SIBCOS-M2000型模塊控制器二進制輸入和輸出的SIBCOS-M9000CAN節(jié)點主控制單元SIBCOS-M2500通過多功能車輛總線（MVB）向車輛控制單元發(fā)送信息，也可以通過以太網(wǎng)向車輛控制單元發(fā)送信息，在這種情況下，需裝有接口轉(zhuǎn)換器RS232-RJ45。控制單元之間的連接如圖所示。1、二進制輸入/輸出K1、SIBCOS-M25002、CAN總線A9-K2、SIBCOS-M20003、服務接口K3、SIBCOS-M90004、MVBK4、接口轉(zhuǎn)換器5、以太網(wǎng)T3、DC/DC模塊

T5、DC/AC模塊

T6、蓄電池充電機（1）SIBCOS-M2500主控制器控制器SIBCOS-M2500是主控制與模塊控制的組合，負責全面系統(tǒng)控制以及與更高等級控制的通訊。它可監(jiān)控輔助逆變器的輸入、輸出和內(nèi)部電壓、電流，以及主部件的溫度，如檢測到任何故障，將關(guān)閉輔助逆變器。該控制器有16個IGBT控制通道和14個IGBT反饋輸入以及8個數(shù)字輸入和4個數(shù)字輸出。SIBCOS-M2500控制器配有兩個40MHz微處理器，每個處理器都有自己的電源、總線、存儲器、模擬輸入和CAN總線接口。一個微處理器執(zhí)行輔助逆變器所有監(jiān)控和診斷功能，包括傳感器信號的評估、電壓和電流控制、順序控制和標準監(jiān)控功能。該處理器也控制產(chǎn)生IGBT起始脈沖的可編程邏輯電路。第二個微處理器用于特殊的獨立檢查功能，例如：干擾電路監(jiān)控。也可用于冗余處理安全相關(guān)控制信號。SIBCOS-M2500主控制器的附加接口為：①MVB接口：負責與車輛控制單元的通信，該接口符合TCN標準。②CAN接口：負責與其他CAN節(jié)點的通信。③RS232接口：可與筆記本電腦連接，該接口用于調(diào)試、啟動、診斷和程序下載。（2）SIBCOS-M2000模塊控制器SIBCOS-M2000控制器控制DC/AC模塊和蓄電池充電機模塊。該控制器有11個IGBT控制通道和10個IGBT反饋輸入?？刂破魃习幸粋€20MHz微處理器、512KBEPROM（可擦編程只讀存儲器）和64KBSRAM（靜態(tài)隨機存儲器）。SIBCOS-M2000模塊控制器的附加接口為：①CAN接口：用于將SIBCOS-M2000模塊控制器連接至主控制器或其他從控制單元。②RS232接口：可與筆記本電腦連接，該接口用于啟動和診斷等

SIBCOS-M2500和SIBCOS-M2000控制器（3）SIBCOS-M9000CAN節(jié)點SIBCOS-M9000含有1個20MHz微處理器、8個二進制輸出和12個二進制輸入。它屬于一個二進制輸入輸出的控制子系統(tǒng)，一些二進制輸入輸出控制信號可以通過列車硬線和SIBCOS-M9000CAN節(jié)點傳輸?shù)街骺刂破?。SIBCOS-M9000通過CAN總線與主控制器進行通信。

第二部分輔助供電系統(tǒng)的冷卻02

輔助逆變器為強制風冷，一個輔助逆變箱中的兩個輔助逆變單元H1/H2各有其自身的冷卻系統(tǒng)。系統(tǒng)的設(shè)計使主風機盡量保持低速，使噪音最小化，并保證優(yōu)化通風。列車啟動后主風機打開，它由輔助供電系統(tǒng)自身輸出的三相AC380V電源供電，主風機的轉(zhuǎn)速由主控制器SIBCOS-M2500控制，主控制器監(jiān)控輔助逆變器的溫度并逐步調(diào)整主風機轉(zhuǎn)速?？諝鈴妮o助逆變箱側(cè)面的雙進氣格柵被吸入，在機箱內(nèi)通過整流器、變壓器、濾波器扼流圈等設(shè)備的散熱片后到達出氣格柵，并向下吹出實現(xiàn)風冷散熱。輔助逆變箱進氣格柵和出氣格柵輔助逆變箱主風機

除了主風機之外，在DC/DC模塊與充電機模塊之間，設(shè)置一個內(nèi)部風機進行內(nèi)部空氣循環(huán)，如圖所示，內(nèi)部風機由DC110V電控制開啟或關(guān)閉。輔助逆變箱內(nèi)部風機位置

第三部分輔助供電系統(tǒng)應急功能031.蓄電池應急啟動模塊正常情況下，列車蓄電池可為列車提供DC110V電壓，列車可通過轉(zhuǎn)動司機室繼電器柜內(nèi)的列車激活旋鈕正常被激活。若蓄電池電壓過低，列車激活旋鈕無法正常激活列車時，可操作充電機緊急啟動按鈕，通過DBS（蓄電池應急啟動）模塊為列車提供激活所需的電源。在一個輔助逆變箱的兩個單元中，一般在H1單元配置蓄電池應急啟動模塊，H2單元不配置。啟動該裝置后，直接將DC1500V電壓轉(zhuǎn)變?yōu)镈C110V電為直流母線供電，從而給輔助逆變器內(nèi)部控制電路供電并啟動蓄電池充電機。在啟動時，小功率電路部分先建立起內(nèi)部控制和驅(qū)動電路供電，當這部分電源建立后，大功率電路部分將1500V直流電直接轉(zhuǎn)換為110V直流輸出。蓄電池應急啟動電路原理如圖所示。正常工況下，由列車DC110V電源通過5、6接點為負載供電，當蓄電池欠電壓時，啟動DBS模塊，此時系統(tǒng)工作在應急啟動工況下，將DC1500V電直接轉(zhuǎn)化為DC110V電，啟動通電程序，充電機開始工作并為蓄電池充電。蓄電池應急啟動的具體操作為：（1）蓄電池電壓＜84V，主風缸壓力＞4bar時：此時升弓壓力足夠，通過操作車廂升弓柜內(nèi)的兩位三通閥U09，可將壓力空氣送入受電弓升弓氣囊進行升弓。然后按下司機室內(nèi)充電機應急啟動按鈕，激活充電機給蓄電池充電直至96V激活列車最低電壓，再轉(zhuǎn)動列車激活旋鈕完成列車激活。（2）蓄電池電壓＜84V，主風缸壓力＜4bar時：此時升弓氣壓不足，需將升弓柜內(nèi)的兩位三通閥U09打到規(guī)定位置，通過腳踏泵人工踩氣升弓。然后按下司機室內(nèi)充電機應急啟動按鈕，激活充電機給蓄電池充電直至96V激活列車最低電壓，再轉(zhuǎn)動列車激活旋鈕完成列車激活。2.蓄電池應急供電因故障或者列車失去外部高壓供電（如接觸網(wǎng)斷電）時，列車將自動切換至緊急運行模式，該模式下，蓄電池將為列車進行應急供電，應急供電需滿足以下功能：蓄電池的電量必須保證車輛緊急通風運行，在地下線路不低于45分鐘，地面與高架線路不低于30分鐘；緊急照明（緊急照明約等于三分之一的正常照明）客室內(nèi)外所有指示燈頭燈和尾燈司機室照明所有車門開啟和關(guān)閉一次所有安全相關(guān)的控制系統(tǒng)列車通信和廣播旅客信息和視頻監(jiān)控系統(tǒng)（不包括LCD顯示器）3.蓄電池應急牽引在缺少外部高壓供電的情況下，利用蓄電池實現(xiàn)緊急牽引列車，已經(jīng)成為城市軌道交通車輛新技術(shù)的熱門研究方向。該技術(shù)的目的主要是為了提升列車失電情況下的應急能力，其在以下兩種情況下安全保障方面意義重大：一是區(qū)間供電故障的應對；二是采用接觸軌供電列車的庫內(nèi)檢修。以天津地鐵進行的蓄電池應急牽引技術(shù)研究為例，蓄電池應急牽引功能按單線雙向原則，在AW0-AW3載荷工況下，列車具備通過蓄電池牽引運行至下一站或退回至上一站的能力，同時滿足車輛段內(nèi)的日常調(diào)車作業(yè)。每列車設(shè)置2組牽引蓄電池、2臺充電機、2臺轉(zhuǎn)換開關(guān)箱和2個牽引蓄電池開關(guān)，與M車的牽引逆變器（帶蓄電池牽引功能）和牽引電機共同組成蓄電池牽引系統(tǒng)。利用鋰電池作為牽引逆變器的輸入電源，2臺M車的牽引逆變器在低電壓模式下分別驅(qū)動4臺并聯(lián)的牽引電機共同工作。其牽引系統(tǒng)配置如圖所示。天津地鐵研究的蓄電池應急牽引系統(tǒng)配置

第四部分輔助供電系統(tǒng)故障工作工況041.輔助逆變器故障工作工況在正常工作條件下，輔助逆變器無故障，某軌道交通1號線一期車輛的輔逆總?cè)萘考跋嚓P(guān)交流負載見下表。此情況下，列車運行時空氣壓縮機只考慮一臺，工作率取0.5，客室空調(diào)取制冷時的功率來計算容量，此時輔助供電系統(tǒng)提供的功率為負載功率的156%，有較大富裕容量。輔逆無故障負載Tc車Mp車M車M車Mp車Tc車數(shù)量容量(kVA)數(shù)量容量(kVA)數(shù)量容量(kVA)數(shù)量容量(kVA)數(shù)量容量(kVA)數(shù)量容量(kVA)空調(diào)壓縮機47.847.847.847.847.847.8空調(diào)冷凝風機41.141.141.141.141.141.1空調(diào)通風機41.241.241.241.241.241.2司機室通風機組10.265

10.265牽引風機

12.912.912.912.9

制動電阻風機

11.511.511.511.5

空氣壓縮機

0.59.850.59.85

外接負載插座12

12小計42.66544.849.72549.72544.842.665輔逆容量(kVA)220

220輔逆總?cè)萘?kVA)440AC總負載功率(kVA)274.38剩余負載容量(kVA)165.62輔助逆變器無故障工況下交流負載分配表輔助供電系統(tǒng)采用并網(wǎng)供電方式的城市軌道交通車輛，當一個輔助逆變器發(fā)生故障的時候，通過切斷其相應的輸出接觸器，出現(xiàn)故障的一路將會與三相母線隔離，其他三路的交流輸出不受影響，將保證整列車正常運行，輔助系統(tǒng)的設(shè)計考慮了盡量減少對乘客服務的影響，如圖所示。輔助供電的冗余設(shè)計通過計算，當一個輔助逆變器故障時，列車仍有剩余負載容量55.62kVA，列車無需切除任何交流負載，如表所示。一個輔助逆變器故障工況下交流負載分配表一個輔逆故障負載Tc車Mp車M車M車Mp車Tc車數(shù)量容量(kVA)數(shù)量容量(kVA)數(shù)量容量(kVA)數(shù)量容量(kVA)數(shù)量容量(kVA)數(shù)量容量(kVA)空調(diào)壓縮機47.847.847.847.847.847.8空調(diào)冷凝風機41.141.141.141.141.141.1空調(diào)通風機41.241.241.241.241.241.2司機室通風機組10.265

10.265牽引風機

12.912.912.912.9

制動電阻風機

11.511.511.511.5

空氣壓縮機

0.59.850.59.85

外接負載插座12

12小計42.66544.849.72549.72544.842.665輔逆容量(kVA)110

220輔逆總?cè)萘?kVA)330AC總負載功率(kVA)274.38剩余負載容量(kVA)55.62當兩個輔助逆變器故障時，通過切除故障逆變器的輸出接觸器，出現(xiàn)故障的輔助逆變器將與三相母線隔離，其他兩個輔助逆變器輸出不受影響。但此時輔逆總?cè)萘恐挥?20kVA，無法滿足列車所有交流負載運行，車輛控制單元的負載管理單元將切除全列車一半的空調(diào)壓縮機，保留全部通風，其他交流負載不受任何影響。此時的交流負載情況見表。兩個輔助逆變器故障工況下交流負載分配表兩個輔逆故障負載Tc車Mp車M車M車Mp車Tc車數(shù)量容量(kVA)數(shù)量容量(kVA)數(shù)量容量(kVA)數(shù)量容量(kVA)數(shù)量容量(kVA)數(shù)量容量(kVA)空調(diào)壓縮機27.827.827.827.827.827.8空調(diào)冷凝風機41.141.141.141.141.141.1空調(diào)通風機41.241.241.241.241.241.2司機室通風機組10.265

10.265牽引風機

12.912.912.912.9

制動電阻風機

11.511.511.511.5

空氣壓縮機

0.59.850.59.85

外接負載插座12

12小計27.06529.234.134.129.227.065輔逆容量(kVA)0

220輔逆總?cè)萘?kVA)220AC總負載功率