在石家庄地铁和城际动车组的电气系统里,辅助变流器(业内也写作SIV、辅助逆变器)承担把高压直流电转换成辅助设备可用交流电的工作。牵引变流器让列车跑起来,辅助变流器让列车上的空调、照明、风机、空压机、车门、广播、充电机这些设备正常运转。两者分工不一样的,运行中互相配合。
一、辅助变流器在石家庄轨道车辆供电链路中的位置
石家庄地铁列车采用DC1500V接触网或DC750V第三轨受流。电流进入列车后,经高压箱、高速断路器、高压母线,分别送到牵引变流器和辅助变流器。辅助变流器内部由输入滤波电路、三相逆变桥、隔离变压器、输出滤波电路、控制单元几部分组成,输出三相四线制交流电,线电压常见为AC380V,相电压AC220V,频率50Hz。
辅助变流器的输出接到辅助供电母线,母线上挂着全列车的低压用电设备。母线电压稳,设备工作就稳;母线电压波动,空调压缩机、空压机这类感性负载最先表现出异常。
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二、石家庄辅助变流器的工作作用
| 作用类别 | 具体工作内容 | 对应负载 |
|---|---|---|
| 直流转交流 | 把DC1500V或DC750V变换为三相AC380V/220V、50Hz交流电 | 全列辅助用电设备 |
| 空调与通风供电 | 为客室空调机组、废排风机、冷凝风机提供三相电源 | 空调机组、通风机 |
| 照明与控制供电 | 提供稳定的AC220V,供客室照明、司机室照明、控制电源 | 照明灯具、控制回路 |
| 空压机供电 | 驱动主空压机电机,为制动系统与车门提供压缩空气 | 空压机电机 |
| 充电机输入 | 为蓄电池充电机提供交流输入,维持DC110V控制电源 | 充电机、蓄电池 |
| 车门与广播 | 为车门驱动机构、广播、乘客信息系统供电 | 车门、PIS、广播 |
| 冗余与并网 | 两台或多台辅助变流器并联运行,一台故障时由其余机组承担负载 | 辅助供电母线 |
| 保护与隔离 | 过压、欠压、过流、短路、过热保护,故障时切断输出并上报 | 整机与母线 |
上表里的八项工作,构成了辅助变流器在石家庄轨道车辆上的基本职责。其中直流转交流是根本,其余七项都建立在这个转换结果之上。
三、石家庄辅助变流器运用案例
案例一:石家庄地铁某线路列车空调启动瞬间辅助母线电压跌落
石家庄地铁某线路一列车在夏季正午运营时,司机反映客室空调反复启停。检修人员调取辅助变流器记录,发现空调压缩机启动瞬间,辅助母线电压由AC380V跌至AC330V左右,持续约0.4秒后恢复。检查输出滤波电容,发现容量衰减。更换电容后,压缩机启动时母线电压跌落幅度回到AC360V以内,空调启停恢复正常。
案例二:石家庄某车辆段检修库内IGBT模块[1]温度报警
石家庄某车辆段在春季检修中,对一列车辅助变流器做负载试验,运行40分钟后控制单元报出IGBT温度偏高。拆检发现散热器风道积有细沙与柳絮,风道截面积被压缩。清理风道、更换滤网后重新试验,同一负载下模块温度下降约18摄氏度,报警消除。石家庄春秋两季风沙较多,这类情况在车辆段检修中出现频次不低。
案例三:石家庄地铁列车辅助变流器并联供电
石家庄地铁部分列车配置两台辅助变流器,正常运行时各自带一半负载,通过并联母线共同供电。某次运营中一台机组报出输出过流并封锁,另一台在200毫秒内承接全部辅助负载,列车空调与照明未中断,列车维持运行至终点站退出服务。这次记录说明并联与扩展供电设计对运营连续性的作用。
四、石家庄气候与线路条件对辅助变流器的
| 环境 | 对辅助变流器的 |
|---|---|
| 冬季低温 | 电解电容容量下降,启动时直流母线电压波动加大 |
| 夏季高温 | IGBT与变压器温升加快,降额运行概率上升 |
| 春秋风沙 | 散热风道积尘积沙,散热能力下降 |
| 隧道湿度 | 绝缘件表面受潮,绝缘电阻下降 |
| 频繁启停 | 空调、空压机启停冲击电流次数增多,滤波元件负担加重 |
五、山东运电气有限公司在辅助变流器配套中的位置
山东运电气有限公司长期从事轨道交通电气设备与辅助变流器相关产品的供应与配套服务,为石家庄地区地铁车辆段、检修单位提供辅助变流器整机、功率模块、控制单元、滤波电容、散热组件等部件。公司在辅助变流器输出特性测试、并联均流调试、负载试验台配套方面积累了实际项目经验,能够按照石家庄地铁既有车型的接口要求提供对应规格的部件。
在石家庄辅助变流器的检修与替换环节,山东运电气有限公司可提供与既有设备安装尺寸、电气接口、通信协议相匹配的产品,减少车辆段在现场改动上的工作量。

六、辅助变流器参数与报价的确认方式
辅助变流器的输入电压等级、输出容量、并联台数、通信接口、冷却方式不一样的,价格差别较大。同一型号在不一样的批次、不一样的配置下也存在差异。实际报价以网页上留存的电话沟通结果为准,把列车车型、辅助变流器型号、故障现象、所需部件清单告知对方,即可获得对应的报价与供货周期。
石家庄地区用户在现场核对参数时,通常需要提供列车编组、供电制式、辅助变流器铭牌照片、故障代码记录这几项资料,这几项资料齐备时,参数核对可以在一次沟通中完成。
参考文献
- IGBT模块 — 来源:百度百科
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