【正文】 采用單逆變器型。(2)缺點:開關(guān)頻率較高,相對于雙逆變器方案,開關(guān)損耗大,逆變器效率較低。因此,輸入變壓器電壓的諧波含量低,變壓器中諧波損耗小。PWM調(diào)制,輸出電壓的諧波含量小,而且可以設(shè)計優(yōu)化的PWM調(diào)制,使諧波含量達到要求。變壓器結(jié)構(gòu)復雜,對于電路疊加型的DZ變壓器,它的次邊繞組為曲折連接,對于磁路疊加型的變壓器,兩個原邊繞組由不同相位的電壓分別輸入,需作特殊設(shè)計。兩臺逆變器串聯(lián),動態(tài)均壓要求高,故障率高?？梢园演^低電壓的電力電子器件用于較高電源電壓的逆變器。輸出電壓為12階梯波,電壓的最低次諧波為11次。 對雙逆變器型的評價(1)優(yōu)點:開關(guān)頻率低,僅150Hz。這些逆變器均采用二電平逆變方式。雙逆變器型又有串聯(lián)型與并聯(lián)型。但逆變器電源輸出電壓容易受電網(wǎng)輸入電壓的波動影響,功率電子器件(如IGBT)換流時承受的d u/d t較大,特別是在高電壓情況下(DC1500V供電系統(tǒng)再生制動時,網(wǎng)壓可達2000V)。輔助逆變電源采用直接從受電弓或第三供電軌受流方式,逆變器按V/F等于常數(shù)的控制方式,輸出三相脈寬調(diào)制電壓采用變壓器隔離向負載供電。 直接逆變是城市軌道車輛輔助逆變電源最簡單的基本電路結(jié)構(gòu)形式,原理如圖210所示。 目前由于器件水平與控制技術(shù)的提高,已很少采用升/降壓環(huán)節(jié)。若過低也會使輸出電壓波形諧波含量較大。分別經(jīng)降壓、整流、濾波后輸出DC110V和DC24V。輸出三相四線AC380V,50Hz電壓。CHO為升/降壓器,一般有斬波降壓(如圖28)和逆變降壓(如圖29)兩種方式,其作用是使逆變器輸入電壓穩(wěn)定,并對逆變器起保護作用。 從逆變器電路原理選型城市軌道交通列車使用的逆變器從電路原理組成有先經(jīng)升/降壓穩(wěn)壓后逆變和另一種是直接逆變兩種。在這個時代，具有小型化和高性能特點的新逆變技術(shù)層出不窮，特別是脈寬調(diào)制波形改善技術(shù)得到了飛速的發(fā)展。80年代以來，電力電子技術(shù)與微電子技術(shù)相結(jié)合，產(chǎn)生了多種高頻化的全控器件，并得到了迅速發(fā)展，如功率場效應(yīng)晶體管Power MOSFET，絕緣門極晶體管IGT或IGST,靜電感應(yīng)晶體管SIT,靜電感應(yīng)晶閘管SITH、場控晶閘管MCT, MOS晶體管MGT、IEGT以及IGCT等。正弦波逆變器技術(shù)發(fā)展日趨完善。1980年到現(xiàn)在為高頻化新技術(shù)階段。1960年以后，人們注意到改善逆變器波形的重要性，并開始進行研究。這個階段的特點是：開關(guān)器件以低速器件為主，逆變器的開關(guān)頻率較低，波形改善以多重疊加為主，體積重量較大，逆變效率低。一般認為，DCAC逆變器的發(fā)展可以分為如下兩個階段。圖27Boost型DC/AC逆變器電路基本拓撲 BuckBoost型DC/AC逆變器。通過滑模控制，使輸出電容電壓K和K隨參考電壓的變化而變化，從而使兩個Boost變換器各產(chǎn)生一個有相同直流偏置的正弦波輸出電壓，并且V1和V2在相位上互差180度。采用了兩組對稱的Boost電路，負載跨接在兩個Boost變換器的輸出端，并以正弦的方式調(diào)節(jié)Boost變換器的輸出電壓，進行D/AC的變換。當S1打開、S2閉合時，若電感電流方向為正，則電流經(jīng)D2續(xù)流，若為負則電感電流流經(jīng)S2。如圖25所示，凡與又是一對互補控制的開關(guān)管，D1和D2為反并止極管。圖23逆變器的基本工作原理雖然有一個直流偏置電壓出現(xiàn)在負載的任一端，但負載兩端電壓為正負交變的正弦波電壓，并且其直流電壓為零。通過滑?？刂?，使輸出電容電壓V1和V2隨參考電壓的變化而變化，從而使兩個Buck變換器各產(chǎn)生一個有相同直流偏置的正弦波輸出電壓，并且V1和V2在相位上互差180度。它包括直流供電電源V m，輸出濾波電感L1和L2，功率開關(guān)管S1S4 。 Buck型DC/AC逆變器Buck型DC/AC逆變器電路基本拓撲如圖所示。 基本原理常用逆變器主電路的基本形式有兩種分類方法：按照相數(shù)分類，可以分為單相和三相；按照直流側(cè)波形和交流側(cè)波形分類，可以分為電壓型逆變器和電流型逆變器。但轉(zhuǎn)換輸出的波形卻很差，是含有相當多諧波成分的方波。DC/AC逆變技術(shù)的基本原理是通過半導體功率開關(guān)器件(例如SCR,GTO，GTR,IGBT和功率MOSFET模塊等)的開通和關(guān)斷作用，把直流電能變換成交流電能，因此是一種電能變換裝置。第2章 輔助供電系統(tǒng)供電電路的應(yīng)用DC/AC逆變技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)直流電能到交流電能的轉(zhuǎn)換，可以從蓄電池、太陽能電池等直流電能變換得到質(zhì)量較高的、能滿足負載對電壓和頻率要求的交流電能。4．地鐵車輛運營中發(fā)生脫軌、顛覆、火災(zāi)或車輛走行部分發(fā)生如切軸等嚴重故障，影響車輛運行安全時，車輛維修部門接到報告后，應(yīng)成立緊急求援隊伍，迅速趕赴車輛故障發(fā)生地點，將旅客和無關(guān)人員進行疏散，將故障車進行緊急處理，如發(fā)生火災(zāi)還應(yīng)將火源車輛做隔離處理。2．在線運營車輛發(fā)生故障，但不影響車輛正常運行，這類故障一般繼續(xù)維持運行，待車輛回庫后再對故障進行處理。地鐵車輛的故障是指維修計劃之外的故障和事故，包括在檢修基地內(nèi)進行的故障和在地鐵運營線路上的車輛突發(fā)故障。根據(jù)司機發(fā)出的指令，控制線路中有關(guān)繼電器得電或失電，使得對應(yīng)的主回路接觸器動作，最終控制牽引電機的運轉(zhuǎn)，從而控制列車的牽引、制動等工況。車輛上蓄電池為緊急用電所需，所以DC110V控制電源同時也是蓄電池的充電器。通常采用變壓器進行電氣隔離，同時也可通過設(shè)計不同的匝比以滿足電壓值的需要。 4．輔助系統(tǒng)主要功能部分 (1)逆變部分：輔助用電設(shè)備大都需要三相50Hz，380V／220V交流電源，因而首先要將波動的直流網(wǎng)壓逆變?yōu)楹銐汉泐l的三相交流電。)(3) 重復啟動和停止一定負載的能力(例如額定負載的60％)。30％時，要求其輸出電壓瞬間變化范圍不超過177。 (2) 當負荷在一定范圍內(nèi)變化時，要求其輸出電壓瞬間變化在一定范圍內(nèi)，且在限定時間內(nèi)恢復其額定值。5％) (3) 輸出電壓波形畸變：(一般要求畸變因數(shù)10％) (4) 輸出電壓不均衡度：(一般在相間對稱平衡時，要求1％) (5) 輸出頻率：50(1+1％)Hz (6) 效率：(一般要求全負荷時90％) (7) 噪聲：相距一定距離的分貝[例如：相距1m時小于70dB(A)] (8) 保護：IP等級 (9) 過載能力：在額定輸出電流下連續(xù)工作時，允許施加非周期性過載，對額定容量小于或等于100kVA的裝置，過載能力為 150％時為1 min ；對額定容量大于100kVA的裝置，過載能力為130％時為30S。(有的車上客室照明、雨刮器全用DC110V供電；有的車上所有設(shè)備都用自然風冷，則不需設(shè)備通風機。 1．輔助逆變器輔助逆變器又稱靜止逆變器，是將直流輸入電壓變換為三相交流380V電壓，給列車上的輔助設(shè)備供電的設(shè)備。（7）牽引電機過流保護：保護動作順序與輸出過流保護相同。超過第二溫度設(shè)定值時，逆變器停機、報警并顯示。（4）輸入欠壓保護：低于設(shè)定值(例如1000V)逆變器停機，恢復至某設(shè)定值(例如1100V)逆變器自動恢復運行。制動工況：采用再生制動時，當網(wǎng)壓高于某設(shè)定值(例如1800V)，則自動轉(zhuǎn)入電阻制動。同時封鎖IGBT脈沖，開斷HSCB及線路接觸器。網(wǎng)壓下降到規(guī)定值自動復位。（2）輸出過流保護：首先改變IGBT的門極脈沖，若在一定時間間隔內(nèi)仍過流則封鎖IGBT門極脈沖、斷開線路接觸器、顯示并報警、規(guī)定次數(shù)復位。在城軌動車中由于電機功率較小，沒有必要用軸控(在鐵路干線大功率機車中才使用)。我國多數(shù)城軌動車采用“車控”方式，但少數(shù)也采用“架控”方式，如廣州地鐵采用了“車控方式”，而天津濱?？焖倬€采用了“架控”方式。也有一種配置是一臺逆變器給同一轉(zhuǎn)向架上兩臺相互并聯(lián)的電機供電，這種配置方式叫1C2M，它們的控制方式叫“架控”方式。CMD為電流傳感器，VMD為電壓傳感器，SS為速度傳感器。IES是隔離／接地開關(guān)，在需要主回路接地時將它轉(zhuǎn)換到接地位置。為安全計，要求在主電路斷電后LFC兩端電壓在5min內(nèi)降到50V以下。(有的主電路中不設(shè)此環(huán)節(jié))。這種過電壓保護環(huán)節(jié)叫“硬撬杠”。當直流環(huán)節(jié)發(fā)生過電壓，經(jīng)斬波器放電后仍不能消除，則晶閘管TZ導通，直流回路通過FCZ放電。這種過電壓的保護環(huán)節(jié)也叫“軟撬杠”。另一個功能是作過電壓保護之用。TD8構(gòu)成斬波器，DBZ為制動電阻。在牽引工況將直流電能變換為電壓和頻率可調(diào)的交流電能供給牽引電機。在受電弓升起、高速斷路器閉合后，為防止過大的充電電流沖擊使濾波電容器受損，首先閉合CCK，待電容電壓達到一定值后，閉合線路接觸器LIK，將限流電阻CCZ短接。LFL是線路濾波電抗器，LFC是線路濾波電容器，兩者構(gòu)成線路濾波器。 圖11 主電路控制電路1．工作原理：牽引時，電網(wǎng)通過受電弓P、主熔斷器F、隔離開關(guān)IES、高速斷路器HSCB、線路接觸器LIK及逆變器給牽引電機供電。4．門控電路：對車門進行開、關(guān)控制的電路。2．控制與信息監(jiān)控電路：用于對列車實施牽引、制動控制等操作，以及對設(shè)備狀況進行監(jiān)控、記錄、預(yù)報的電路。車輛電氣系統(tǒng)包括車輛上的各種電氣設(shè)備及其控制電路，按其功能可分為： 1．主電路：指的是供車輛牽引動力的電路。 （2）牽引制動回路部分。電子與控制電路分為有接點的直流電路和無接點的電子電路，控制電路的作用是控制主電路和輔助電路各電器的工作，通過司機操縱主控制器和各按鈕使列車正常運行或由列車自動運行控制系統(tǒng)控制運行。它是車輛上的高電壓、大電流、大功率動力回路。按其作用和功能可分為主電路系統(tǒng)，輔助電路系統(tǒng)和電子控制電路系統(tǒng)3個部分。電氣設(shè)備常用基本文字符號和輔助文字符號（如表11所示）：表11 電氣設(shè)備常用和輔助基本文字符號文字符號字母表示文字符號字母表示文字符號字母表示具有延時動作的限流保護器件FR具有瞬時動作的限流保護器件FA具有延時和瞬時動作的限流保護器件FS晶體管放大器AD端子板XT過電壓放電器件避雷器F電容器C光指示器HL交流繼電器KA照明燈EL熔斷器FU接觸器KM空氣調(diào)節(jié)器EV限壓保護器件FV電感器L選擇開關(guān)XK按鈕開關(guān)SB整流器U隔離開關(guān)QS電阻器R控制開關(guān)SA二極管V晶體管B晶閘管KG插座XS電磁閥YV端子板XT指示燈HL蓄電池GB斷路器QF：城軌交通控制電路包括主電路、輔