南京地鐵1號線應急啟動單元優(yōu)化設計

石彩霞 趙正虎

摘要：介紹南京地鐵一號線輔助變流器及應急啟動電路工作原理及組成結(jié)構(gòu)，通過輔助逆變器非正?，F(xiàn)象分析，總結(jié)地鐵列車在應急啟動單元及輔助變流器設計方面的不足，并對應急啟動單元電路進行優(yōu)化設計。通過試驗驗證，解決輔助逆變器目前存在的問題，提高地鐵列車輔助供電系統(tǒng)的穩(wěn)定性，節(jié)約運營維護成本，保證正常運營秩序。

關(guān)鍵詞：地鐵;輔助逆變器;應急啟動單元

一、引言

地鐵列車輔助變流器（SIV）為空氣壓縮機、空調(diào)、設備風機、充電機、控制電源等中低壓交流設備提供電源[1]。地鐵應急啟動單元是地鐵列車輔助供電系統(tǒng)一個非常重要單元，它能保證在列車主蓄電池組嚴重饋電時列車能夠正常啟動[2]。南京地鐵在檢修過程中發(fā)現(xiàn)南京地鐵一號線增購項目列車在升弓狀態(tài)下無法通過關(guān)斷輔助變流器斷路器（AICB）關(guān)閉輔助變流器，且同時輔助變流器內(nèi)部有接觸器反復吸合動作的聲音。無法通過AICB關(guān)斷輔助變流器意味著輔助變流器正常工作，而且內(nèi)部有接觸器反復吸合動作現(xiàn)象，這給檢修和日常運營帶來一定的不確定性，在運營過程中，一旦需要重啟輔助變流器來排除軟件故障時，就無法正常操作，影響應急處置效率。本文在分析南京地鐵一號線輔助變流器及應急啟動電路工作原理及組成結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，對應急啟動單元電路進行優(yōu)化設計，避免某種情況下無法通過AICB關(guān)閉輔助變流器現(xiàn)象，提高應急處置效率。

二、SIV及應急啟動單元工作原理及構(gòu)成

南京地鐵一號線輔助逆變器通過接觸網(wǎng)將直流電壓1500V逆變成380V三相交流電壓為空調(diào)、壓縮機、照明及控制電路等提供穩(wěn)定的三相四線制的交流電壓，并將交流電壓通過蓄電池充電機變換成蓄電池與低壓直流負載使用的直流110V電壓;

應急啟動單元是將直流1500V電壓直接變化成直流110V電壓，以供控制電路用電，當輔助系統(tǒng)工作正常一定時間后開始停止工作;該單元主要是在蓄電池嚴重饋電情況下使用，替代蓄電池輸出直流110V電壓。

輔助變流器及應急啟動單元原理框圖如圖1實線部分所示，其程序設置為：當受電弓升起后，輔助變流器開始連接到電網(wǎng)，并且應急啟動單元開始工作。這個過程約10秒鐘。此后應急啟動單元將持續(xù)工作12分鐘，12分鐘后停止工作6分鐘并隨后再工作12分鐘，之后應急啟動單元關(guān)閉，若受電弓降弓后又再次升弓，啟動單元重復以上工作[3]。也就是說，若要應急啟動單元再次工作，應急啟動單元的高壓端須經(jīng)歷0V的電壓。

三、存在問題及改進措施

（一）存在問題

南京地鐵在檢修過程中發(fā)現(xiàn)南京地鐵一號線增購項目列車在升弓狀態(tài)下無法通過關(guān)斷輔助變流器斷路器（AICB）關(guān)閉輔助變流器，且同時輔助變流器內(nèi)部有接觸器反復吸合動作的聲音。經(jīng)過原理及實驗分析后得出如下結(jié)論：

如前所述：應急啟動單元以啟動順序（12min-6min-12min）作為程序編入設備，在高壓存在的前30分鐘內(nèi)，應急啟動單元就會自動工作，當應急啟動單元工作時，即使AICB關(guān)閉，輔助變流器控制器的控制電源模塊正常，控制器開始工作，而這時高壓又存在，因此輔助變流器和蓄電池充電機在應急單元工作過程中即使AICB斷開仍可以正常工作。此外，由于輔助變流器在正常工作模式時會吸合輔助輸出接觸器Q300，而應急啟動單元的功率小于滿足Q300的吸合功率，因此導致了應急啟動單元的自復位和接觸器的反復閉合。而當應急啟動單元停止工作后，通過關(guān)斷輔助變流器斷路器（AICB）就可以關(guān)閉輔助變流器。

（二）改進措施

改進部分如圖2虛線所示：

正常模式情況下，應急啟動斷路器（EICB）保持斷開狀態(tài)，輔助變流器的控制電源僅由車輛激活母線通過AICB開關(guān)提供，輔助輸出接觸器可以正常閉合;斷開AICB開關(guān)，就能完全斷開輔助變流器。

應急啟動模式情況下，應急啟動單元斷路器EICB開關(guān)閉合，車輛沒有激活，激活母線不得電，因此輔助變流器控制器僅通過應急啟動單元供電，輔助輸出接觸器不能閉合;應急啟動后車輛蓄電池電壓上升后，車輛激活，這時就可以斷開EICB開關(guān)，轉(zhuǎn)換到正常模式。

因此，就需要注意：正常運行時EICB開關(guān)應保持斷開，僅在需要應急啟動時閉合EICB開關(guān)，車輛激活后就可以斷開EICB開關(guān)。

四、結(jié)束語

本文在分析南京地鐵一號線輔助變流器及應急啟動電路工作原理及組成結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，對應急啟動單元電路進行優(yōu)化設計，目前此優(yōu)化方案已經(jīng)完成現(xiàn)車改造，運行良好，避免某種情況下無法通過AICB關(guān)閉輔助變流器現(xiàn)象，并且消除輔助變流器內(nèi)部有接觸器反復吸合動作的聲音，提高地鐵列車輔助供電系統(tǒng)的穩(wěn)定性，節(jié)約運營維護成本，保證正常運營秩序。

參考文獻：

[1] 楊曉林，王煙平.地鐵車輛輔助逆變器過流保護的原因分析及改進[J].城市軌道交通研究.2015，（3）：82-83.

[2] 胡科.地鐵列車緊急啟動單元改造[J].電子世界.2017，（16）：119-120.

[3] 劉亞楠.兩種地鐵電客車應急啟動模式比較[J].住宅與房地產(chǎn).2015，（8）：124.

[4] 余強.上海地鐵車輛AC03型輔助逆變器的國產(chǎn)化替代研究[J].城市軌道交通研究.2012， （9）：76-82.

作者簡介：

石彩霞（1987-），漢，女，甘肅定西，本科，工程師，研究方向：地鐵牽引及輔助系統(tǒng)開發(fā)。