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轻轨地铁供电设备
地铁列车的新式逆变器体系
发布时间:2022-06-19 12:29:15 来源:环球体育登录入口
       

  在行将投入运营的sz1地铁列车上,选用了一种新式变频变压(vvvf)逆变器牵引和制动体系。之所以称它是“新式”体系,是由于以下三个原因:其一,选用大功率电力电子器件igbt模块。复合型igbt是以单极型mosfet为驱动元件,双极型gtr为主导元件的达林顿结构元件,它归纳了前者输入阻抗高、驱动功率小(电压型)、电路简略、开关频率高、热稳定性好和后者安全作业区宽、电流密度高、导通压下降的长处;其二,单台牵引电机额外功率较之现在国内外已投入运营的同类产品(4m2t)大,因而使这类地铁列车有更大的牵引功率和电制动功率;其三,vvvf逆变器选用直接转矩操控体系,这是除矢量操控体系之外的另一种新的高动态功用的、但更简略适用的变频变压调速体系。因而,这种“新式”体系表现了现代电力电子器件、电路及其操控技能方面的特色:集成度高,作业频率高,全控化,电路操控简略、灵敏、精确,多功用化和智能化。这将大大提高地铁列车vvvf逆变器体系的可靠性、可修理性以及经济性等,具有宽广的发展前景。

  如图1所示,sz1地铁列车为6辆编组(4m2t)的两个3车单元(2m1t)对称规划。每个3车单元都由一个带司机室的拖车a和两个动车(带受电弓的动车b和不带受电弓的动车c)组成。两个3车单元用半主动车钩衔接。

  每车两个转向架共四根轴, 一个动车的四根轴由同一台牵引逆变器驱动, 即四台自冷三相异步牵引电动机并联运转。

  sz1地铁列车的牵引逆变器体系全称应该是“变频变压(vvvf)逆变器牵引和制动体系”。图1所示体系的首要设备包含受电弓、浪涌吸收器、阻隔和接地开关、高速断路器、线路滤波电抗器、线路接触器和充电限流环节、接地差动电流检测器、牵引逆变器(牵引逆变器模块、制动斩波器模块、线路滤波电容器)、制动电阻、牵引电机(4台)、接地和负极回流设备。现将体系设备的功用、技能参数、作业原理按以上编号别离简述如下(操控单元略)。

  (1)每个动车b都装有一个受电弓1,由一个浪涌吸收器2进行过压维护,它连到受电弓的输出端。其供电制式为架空接触网,额外电网电压为dc1500v(改变规模1000~1800v);核算电网电压在牵引时为dc1500v,再生制动时为dc1650~1800v。

  (2)高压电源(dc1500v)经过4根电缆(每根都各走一根钢管)衔接到b车的ph箱(牵引逆变器和高压设备箱)中的阻隔和接地开关3(1点),它有三个方位,即受电弓受电位、衔接车间电源的插座位、车辆接位置。

  它们别离接到本车上ph箱中的线和本车上ph箱外的线,再别离接到各自的b车和c车;ph箱中和pa箱(牵引逆变器和辅佐逆变器箱)中的线(充电限流环节)、输入输出差动电流接地维护7、牵引逆变器8(包含线路滤波电容器、牵引逆变器模块、制动斩波器模块)、制动电阻9(别离在b车ph箱外和c车pa箱外),以及b车和c车的四台牵引电动机io。

  (4) 阻隔和接地开关1和2的2位相衔接地11(接地和负极回流点)。

  (5)高压电经过一个辅佐熔断器和一个阻隔二极管(图1中的25和26)衔接到蓄电池充电熔断器12,再衔接到a车的蓄电池充电器;衔接到辅佐逆变器熔断器13、线(在c车上)、线路接触器(充电限流环节)15(在c车的pa箱中)、辅佐逆变器16(逆变器模块、滤波电容器)、三相变压器、滤波器、输出变压器(三相沟通380v,50hz)17,以及三相电压丈量设备18。

  (6)电磁兼容emi电容器19,别离衔接在b车ph箱中的牵引逆变器输入电压负极对地之间,c车pa箱中的牵引逆变器、辅佐逆变器输入电源负极对地之间。

  (7) 高压经过辅佐熔断器25和阻隔二极管26后,还衔接到母线重联设备的熔断器、接触器20、重联插座21,给列车的另一个3车单元供电。

  由此可见,sz1地铁列车有四台完全相同的牵引逆变器体系,其间两台装在b车的ph箱中,别的两台装在c车的pa箱中(可是它们的告知断路中4装在b车的ph箱中,线装在b车的ph箱外);sz1地铁列车有完全相同的两台辅佐逆变器体系,别离装在两个3车单元的动车c的pa箱中,可是,它们没有高速断路器,只经过装在动车b的ph箱外的辅佐逆变器熔断器供电,且线在动车c的pa箱外;sz1地铁列车有完全相同的两台直流电源体系,别离装在两个3车单元的拖车a上,可是,蓄电池充电器熔断器12装在动车b的ph箱中,由此得到dc1500v高压电源。

  sz1地铁列车有两台受电弓,别离装在两个3车电源的b车顶上,将dc1500v电源衔接到ph箱中的阻隔和接地开关上。

  浪涌吸收器的功用是避免车辆外部的大气过电压(如雷击过电压)和车辆内部的操作过电压对车辆电气设备的损坏。其维护整定值应与变电所过电压维护整定值相和谐。

  在运转时,衔接受电弓、辅佐电源体系、牵引逆变器体系,阻隔车间电源;在车间时,衔接辅佐电源体系、车间电源,阻隔受电弓、牵引逆变器体系;关断时,阻隔受电弓、辅佐电源体系、牵引逆变器体系、车间电源,并把受电弓和辅佐设备电源端接地。

  阻隔和接地开关的辅佐触点用于监控和安全联锁,它有满意的距离甚至在触点开闭进程中也不拉弧;短路电流由变电站的高速断路器限流。

  sz1地铁列车的4台牵引逆变器都是由高速断路器来接通或断开dc1500v高压电源的。高速断路器是电磁操控和天然冷却的单极直流断路器。它能够因过流主动跳闸,也能够由dc110v电源操控跳闸,且可在两个电流方向过流主动跳闸,这正好满意地铁列车牵引和再生制动运转的需求。

  由于感抗(xl=l)和容抗(xc=1/c)的原因,使它们具有按捺电流冲击(di/dt)和按捺电压冲击(du/dt)的功用。它们在地铁列车变频变压(vvvf)逆变器牵引和制动体系中起着至关重要的效果。如按捺电网侧传输到逆变器直流侧的谐波电流和过电压,按捺逆变器产生的谐波电流和换流引起的过电压的晦气影响,约束逆变器的毛病电流和滤平输入电压等。线路滤波电抗器电感量一般为5~8mh(900a时5mh),额外电流为475a,最大电流为900a。

  线路滤波电容器电容量与其额外电压有关,且应与线路滤波电抗器的电感量相匹配,约在数千f左右。线路滤波电容器的首要技能参数:

  额外电压:最高达6kv;最大电流:最高达600a;自感量:40nh;额外能量:最高达18kj;介质损耗因数:tan0=2×10-4;最大峰值电流:最高达10ka;最大浪涌电流:最高达100ka。

  线路接触器的功用常被人们忽视,不熟悉其闭合断开进程,以及它与高速断路器和线路滤波电容器充放电之间的联系。在受电弓升起、高速断路器闭合后,为避免过大的充电电流使线路滤波电容器受损,首要闭合充电限流环节的接触器,接入限流电阻,待电容电压到达必定值后(由与电容器固定并联的放电电阻上取电压传感器信号),闭合线,将限流电阻短接。当高速断路器断开时,线min内主动放电至低于50v(由其固定并联放电电阻值决议),且可得到放电时间常数值。

  当牵引逆变器正端输入电流和负端回流的差值超越50a时,标明牵引逆变器主电路产生接地毛病,差动电流维护器动作,封闭igbt门极脉冲,断开高速断路器和线路接触器,并毛病显现,报警。

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