城鐵列車牽引系統(tǒng)主電路的設(shè)計(jì)

城鐵列車牽引系統(tǒng)主電路的設(shè)計(jì)

隨著能源電子技術(shù)的進(jìn)步和發(fā)展，現(xiàn)代城軌列車已成為一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)，包括誘導(dǎo)系統(tǒng)（通常分為輔助網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的供應(yīng)商類別）、動(dòng)態(tài)系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)管理制度、旅客信息系統(tǒng)（包括空調(diào)系統(tǒng)和門控制技術(shù)）和車輛運(yùn)營系統(tǒng)。這些子系統(tǒng)技術(shù)復(fù)雜,且構(gòu)成部件繁多,同時(shí),這些子系統(tǒng)既是獨(dú)立體系,又相互關(guān)聯(lián)。其中,牽引系統(tǒng)的集成設(shè)計(jì)已成為城軌列車設(shè)計(jì)中的核心課題之一。牽引集成供應(yīng)商根據(jù)車輛采購合同技術(shù)規(guī)格書的要求,規(guī)劃高壓配電方案、牽引系統(tǒng)整體方案和功能,確定實(shí)現(xiàn)途徑,分析牽引設(shè)備與其他子系統(tǒng)的信號接口,設(shè)計(jì)具體控制電路和軟件邏輯,以全面準(zhǔn)確、安全可靠地實(shí)現(xiàn)車輛的牽引功能。本文重點(diǎn)研究討論了城鐵列車牽引系統(tǒng)設(shè)計(jì)中涉及的電路結(jié)構(gòu)、高壓電路設(shè)計(jì)、IGBT選型、電機(jī)功率及供電方式、輔助供電系統(tǒng)等關(guān)鍵部件的選擇。1車輛型式的確定城軌列車的牽引單元配置、動(dòng)拖比配置、變流器配置等與整車的動(dòng)力輸出均有直接的影響。這也是集成設(shè)計(jì)城軌列車牽引系統(tǒng)中的關(guān)鍵內(nèi)容之一。城鐵列車牽引系統(tǒng)設(shè)計(jì)之前,業(yè)主將先確定車輛型式(A型車或B型車、單軌車輛、常規(guī)城軌車輛、直線電機(jī)車輛)、編組及動(dòng)拖比。根據(jù)已確定的列車質(zhì)量、載荷、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量系數(shù)、車輛數(shù)目、加速性能要求、列車運(yùn)行阻力公式、線路條件、動(dòng)拖比等,計(jì)算得恒力矩階段的牽引力、軸功率(非電機(jī)額定功率,而是電機(jī)峰值功率)等,并對線路限制坡道起動(dòng)進(jìn)行校核。(1)列車重量GB/T7928-2003《地鐵車輛通用技術(shù)條件》中規(guī)定,對于A型地鐵列車,軸重≤16t,B型地鐵列車軸重≤14t。(2)撞擊加速度的影響起動(dòng)加速度是城軌車輛各項(xiàng)牽引參數(shù)中重要參數(shù)之一,對軸功率和旅行速度都有直接的影響。對動(dòng)拖比固定的車輛,當(dāng)恒力矩—恒功轉(zhuǎn)換點(diǎn)的速度一定時(shí),起動(dòng)加速度越大,則軸功率就越大;其他條件相同時(shí),起動(dòng)加速度增大,有利于車輛更快地達(dá)到規(guī)定的旅行速度、縮短運(yùn)行時(shí)間,但大于0.9m/s2后,對縮短運(yùn)行時(shí)間的影響將減弱。為保證所需的旅行速度,城軌交通車輛的起動(dòng)加速度比干線列車大得多。目前世界各國的城市軌道交通車輛起動(dòng)加速度為0.69～1.43m/s2,各不相同。GB/T7928-2003《地鐵車輛通用技術(shù)條件》中規(guī)定,定員情況下,在平直干燥軌道上,車輪為半磨耗狀態(tài),額定供電電壓時(shí),如無特殊要求,起動(dòng)平均加速度為列車從0加速到40km/h不低于0.83m/s2;列車從0加速到80km/h不低于0.5m/s2。(3)動(dòng)拖比t動(dòng)拖比一般有以下選擇:1?0(全動(dòng)車),1?1(2M2T,3M3T,4M4T),2?1(4M2T)和3?1(6M2T)。動(dòng)拖比對黏著系數(shù)的影響較大。動(dòng)拖比越大,達(dá)到相同加速性能時(shí)所需的黏著系數(shù)就越小;同時(shí)動(dòng)拖比還對故障情況下列車的運(yùn)行有影響。6輛編組列車4M2T的各項(xiàng)性能指標(biāo)優(yōu)于3M3T;8輛編組列車6M2T的各項(xiàng)性能指標(biāo)優(yōu)于4M4T。此外,為便于設(shè)計(jì)、制造、維修等,城軌車輛的編組一般盡可能組成單元。2城軌車輛的主電路目前,我國城鐵牽引系統(tǒng)從供電制式上分為DC750V和DC1500V兩種;通常采用動(dòng)力分散方式,系統(tǒng)基本電路架構(gòu)都是基于IGBT的兩電平電壓型調(diào)頻調(diào)壓(VVVF)牽引逆變器+牽引電機(jī);牽引電機(jī)分為傳統(tǒng)的三相異步交流電機(jī)、三相直線感應(yīng)電機(jī)、永磁同步電機(jī);電機(jī)供電方式上有車控、架控。本文主要討論采用三相異步牽引電機(jī)的常規(guī)城軌車輛牽引系統(tǒng)。城鐵牽引系統(tǒng)應(yīng)至少包含以下部分:受流器(受流靴或受電弓)、隔離開關(guān)、高速斷路器、輸入接觸器、預(yù)充電電阻、濾波電抗器、電壓檢測傳感器、直流側(cè)濾波電容、過壓保護(hù)回路、三相橋式逆變電路、牽引電機(jī)等。此外,大部分地鐵車輛還會(huì)在車上設(shè)置制動(dòng)斬波電路(包括制動(dòng)電阻、制動(dòng)斬波器)。由于開關(guān)器件和牽引逆變器的容量所限,對于接觸網(wǎng)電壓在750V的城軌車輛來說,一般采用1個(gè)IGBT逆變器帶2臺牽引電動(dòng)機(jī)的配置方式(簡稱為1C2M方式),如北京13號線、5號線、天津9號線、武漢輕軌1號線地鐵列車。北京13號線牽引主電路結(jié)構(gòu)見圖1。這種方式相對來說成本較高,變流器體積質(zhì)量大,但對相鄰轉(zhuǎn)向架的動(dòng)輪輪徑差要求低,且可充分利用黏著條件,發(fā)揮牽引電機(jī)的最大牽引力(可利用的黏著系數(shù)可達(dá)0.216),當(dāng)一臺變流器出現(xiàn)故障時(shí),對整車動(dòng)力性能影響較小。早期曾采用大容量GTO的VVVF逆變器可采用1C4M的結(jié)構(gòu),如北京復(fù)八線車輛采用4500V、4000A的GTO牽引逆變器來驅(qū)動(dòng)4輛并聯(lián)的牽引電機(jī)。1C4M方式成本低,結(jié)構(gòu)簡單,但是對于各動(dòng)軸輪徑差要求嚴(yán)格,當(dāng)各動(dòng)軸輪徑差較大時(shí),功率將極不平衡,容易出現(xiàn)空轉(zhuǎn),整車黏著利用率降低,黏著系數(shù)僅可達(dá)到0.18左右,而且一旦逆變器出現(xiàn)故障,整車即失去動(dòng)力,因而故障運(yùn)行能力差且動(dòng)態(tài)冗余性差。隨著電力電子技術(shù)的進(jìn)步,750V的城軌車輛也出現(xiàn)了1C4M配置方式,如北京昌平線、北京15號線車輛等。北京昌平線牽引主電路見圖2,此時(shí),開關(guān)管在牽引工況時(shí)的尖峰電流高達(dá)2200A,在電制動(dòng)工況時(shí)的尖峰電流高達(dá)2300A,只能采用額定電流更大的開關(guān)管,或者采用雙管并聯(lián)的技術(shù),這不但對并聯(lián)技術(shù)要研究和突破,還對開關(guān)管散熱器技術(shù)提出了更高的要求。北京昌平線車輛牽引逆變器采用的是1700V、2400A的IGBT。對于接觸網(wǎng)電壓在DC1500V的城軌車輛來說,大部分采用1個(gè)逆變器單元帶4臺牽引電動(dòng)機(jī)的配置方式(即1C4M方式)。如上海地鐵3號、5號線(莘閔線)、南京地鐵1號線、沈陽地鐵1號線、深圳地鐵1、3號線、成都地鐵1號線車輛等,此時(shí)一般采用3300V、1200A的IGBT。但也有少數(shù)DC1500V供電的車輛采用1C2M結(jié)構(gòu),如天津地鐵9號線(濱海輕軌)、廣州地鐵3號線、大連地鐵7號線(金州線)、廣佛車輛等。3高壓電源電路列車高壓電源系統(tǒng)用以實(shí)現(xiàn)高壓供電電源、車間電源與列車高壓負(fù)載(牽引逆變器以及輔助逆變器)之間的電氣連接和電源分配以及過流、接地等各種保護(hù)功能,其中列車高壓母線電路的設(shè)計(jì)需保證列車安全通過線路的長大斷電區(qū)。3.1置酵母濾波器對于國內(nèi)第3軌受流的地鐵車輛中,設(shè)置母線斷路器是一種標(biāo)準(zhǔn)的母線保護(hù)方法,這樣可避免發(fā)生接觸軌供電的列車通過長大無電區(qū)時(shí)牽引輔助設(shè)備失電的情況。(1)高速有線網(wǎng)高速濾波器的設(shè)置對于3M3T、4M2T等編組的第3軌受流地鐵列車,每個(gè)動(dòng)車都有受電靴及獨(dú)立的牽引系統(tǒng),若干動(dòng)車之間由母線高速斷路器(一般稱為BHB)連接,形成高壓母線。列車正常運(yùn)行且速度大于一定數(shù)值(一般為5km/h)時(shí),BHB閉合,第3軌電壓可以通過集電靴連接至列車;當(dāng)母線電流大于BHB過流整定值時(shí),BHB斷開。當(dāng)列車經(jīng)過無電區(qū)(長度不大于首尾兩個(gè)受電靴長度)時(shí),所有的牽引逆變器和輔助逆變器能夠維持工作。母線高速斷路器的設(shè)置也有兩種方式:一種是在每兩個(gè)動(dòng)車之間均設(shè)置母線高速斷路器,比如北京5號線、13號線、昌平線、八通線等。另一種是僅設(shè)置一個(gè)高速斷路器,將高壓分為2個(gè)動(dòng)力單元,比如深圳地鐵3號線車輛,當(dāng)列車某一單元的母線回路有接地故障時(shí),及時(shí)分?jǐn)嗄妇€斷路器,防止故障擴(kuò)大,可保證列車有1/2的動(dòng)力。(2)大絲束較小的線蟲當(dāng)列車速度較高、功率較大,通過列車高壓母線的電流較高,如果高壓母線電路采用全列車母線貫通的設(shè)計(jì)方案,電流設(shè)定值要較高,其外形及質(zhì)量也將大大增加,母線需選用線徑很大的母線。因此可選擇全列高壓不貫通、部分車輛貫通的方案。比如北京房山線地鐵車輛,高壓電源電路設(shè)計(jì)分為前3輛和后3輛2個(gè)動(dòng)力單元,2個(gè)動(dòng)力單元之間母線互不連接,列車母線僅需選用線徑為185mm2電纜即可滿足設(shè)計(jì)需求;而母線高速斷路器選用常用規(guī)格產(chǎn)品即可。能通過的最大第3軌斷電區(qū)長度達(dá)70.66m;當(dāng)無電區(qū)長度大于70.66m時(shí),列車通過施加輕微制動(dòng)來保證輔助逆變器(一般稱為SIV)等輔助電源系統(tǒng)的供電,滿足列車的照明及空調(diào)不斷電要求,提高列車的舒適性。3.2多孔接觸網(wǎng)的電流損失法為高壓設(shè)計(jì)架空接觸網(wǎng)供電的城軌列車高壓設(shè)計(jì)有多種方案,分為全列高壓貫通和全列高壓不貫通2類。(1)高壓貫通的方式對于架空接觸網(wǎng)供電的城軌列車,一般采用單元式供電,列車通過2個(gè)或3個(gè)受電弓受流。為防止因1臺受電弓短時(shí)離線時(shí),造成牽引逆變器和輔助逆變器停止工作;同時(shí)也保證在1臺受電弓故障時(shí),受電弓故障單元側(cè)的輔助逆變器(SIV)也仍能工作,設(shè)置列車全列貫通有高壓母線。當(dāng)1臺受電弓故障時(shí),如果受電弓容量限制、1臺受電弓不足以長時(shí)支撐兩個(gè)動(dòng)力單元的VVVF工作,則可切除故障單元的牽引指令,受電弓故障單元側(cè)的VVVF停止工作。全列高壓貫通的方式有兩種:一種是單元之間通過母線斷路器連接;一種是單元之間高壓直接相連。其中第1種方案中,母線斷路器的控制與第3軌受流的城軌列車類似:速度較低時(shí),母線斷路器打開,以防止因變電所間的電壓不同,從1臺受電弓通過列車母線經(jīng)由另1臺受電弓電流持續(xù)流動(dòng)短路引起受電弓及母線的燒損。DC1500V受電弓受流的成都地鐵1號線車輛采用的就是這種方式。在第2種方案中,該高壓母線直接向輔助逆變器供電,每個(gè)牽引逆變器通過一個(gè)高速斷路器連接到高壓母線上,同時(shí)為保證電流不在兩個(gè)供電站之間流通,在高壓列車供電線路中安裝高壓二極管。上海地鐵1號線車輛采用了此方案,其列車主電路見圖3。(2)受電弓矛盾的輔助電源設(shè)計(jì)與第3軌受流、高壓不貫通的設(shè)計(jì)類似,架空接觸網(wǎng)供電的城軌車輛也可采用高壓分段、回路不貫通的設(shè)計(jì)。此時(shí),若其中一個(gè)受電弓故障,則將損失一半的動(dòng)力和輔助電源。沈陽地鐵1號線列車即采用此種方案,列車設(shè)置2個(gè)受電弓,電路圖見圖4所示。2號車受電弓向1號車的SIV和2號、3號車的牽引逆變器供電;5號車的受電弓向5號車牽引逆變器和6號車的SIV供電。3.3車間電源裝置城軌列車應(yīng)設(shè)計(jì)車間電源電路,以便在列車檢修或調(diào)試時(shí)向SIV提供電源,且應(yīng)設(shè)計(jì)車間電源與受流器或受電弓高壓受流的互鎖功能:當(dāng)處于車間電源(庫用)時(shí),受電弓不能升起或整列車的受流器不會(huì)有高壓;當(dāng)受電弓升起時(shí),車間內(nèi)電源不能接入。對于第3軌供電城軌列車,通常在每個(gè)SIV所在的車輛設(shè)置車間電源裝置;對于架空接觸網(wǎng)、受電弓供電的城軌列車中,通常在受電弓車設(shè)置車間電源裝置。當(dāng)采用車間電源時(shí),一般設(shè)計(jì)為列車母線及牽引回路不帶電,確保檢修安全;但也有車輛的牽引系統(tǒng)設(shè)計(jì)為當(dāng)采用車間電源時(shí)允許向部分牽引單元供電,允許列車由一個(gè)動(dòng)車牽引至庫內(nèi)的列檢線或檢查線。4吸引系統(tǒng)重要部分的設(shè)計(jì)技術(shù)4.1igbt和反串聯(lián)電極的選擇牽引逆變器是地鐵牽引系統(tǒng)中核心部件之一,是城市軌道交通車輛的心臟,其性能的優(yōu)劣直接影響到城市軌道交通車輛的運(yùn)行性能、運(yùn)輸能力、耗電量等。同時(shí)它也是各牽引系統(tǒng)供應(yīng)商的關(guān)鍵技術(shù),技術(shù)含量較高,是牽引系統(tǒng)集成設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵部件。不同廠家的牽引逆變器箱體中包含的設(shè)備不同,有的比較分散、有的比較集中,但牽引逆變器要正常工作應(yīng)至少包含以下部分:充電電路(包括輸入接觸器、預(yù)充電電阻)、濾波電抗器、電壓檢測傳感器、直流側(cè)濾波電容、三相橋式逆變電路等。此外,有的廠家生產(chǎn)的牽引逆變器中還包括了制動(dòng)、過壓限制斬波回路。本節(jié)中所述“牽引逆變器”范圍包括以上組件。牽引逆變器的設(shè)計(jì)有如下關(guān)鍵內(nèi)容:(1)電路結(jié)構(gòu)和主要參數(shù)的選擇如前所述,目前牽引逆變器大部分都是采用IGBT的三相電壓型兩電平PWM逆變器,電路結(jié)構(gòu)分為架控(1C2M)和車控(1C4M)2種;輸入分為DC750V和DC1500V兩種。IGBT元件是變流器模塊中最為重要的元件,在設(shè)計(jì)變流器模塊時(shí),不僅要充分發(fā)揮其輸出能力,還要保證其可靠性。城軌車輛牽引電機(jī)的過載,必然會(huì)造成逆變器的過流。對于逆變器的設(shè)計(jì),不但要考慮它的額定容量、輸出電流的有效值,而且還要根據(jù)牽引和電制動(dòng)工況的不同,分別考慮在兩種工況下通過IGBT和反并聯(lián)二極管的尖峰電流。IGBT的主要參數(shù)中除額定電流Ic和額定電壓Uc外,還有一個(gè)參數(shù)是可重復(fù)峰值電流ICRM。比如,1700V、1600A的IGBT,其ICRM為3200A(1ms),3300V、800A等級IGBT的ICRM為1600A(1ms),3300V、1200A的IGBT的ICRM為2400A(1ms);三菱CM2400HC-34H型1700V、2400A的IGBT的ICRM為4800A。由于逆變器的開關(guān)頻率已經(jīng)較高,所以一般來說選型時(shí)峰值電流不宜過高。對于3300V、1200A的IGBT,所允許的峰值電流,有的公司取1700A,有的僅取1400A。該值取得越低,則安全裕量越大。有的學(xué)者建議對于采用1200AIGBT的逆變器,電制動(dòng)時(shí)的尖峰電流不超過1500A。表1給出了典型車輛牽引逆變器的電路結(jié)構(gòu)、采用的元件等級?？梢?對于DC750V制式的牽引逆變器,一般選擇額定電壓1700V的IGBT,對于DC1500V制式的牽引逆變器,則選擇額定電壓3300V的IGBT。(2)冷卻技術(shù)牽引逆變器要求結(jié)構(gòu)緊湊,便于裝拆與維護(hù)。IGBT模塊絕緣式的封裝可使冷卻裝置設(shè)計(jì)合理以及結(jié)構(gòu)簡化,牽引逆變器的輸出功率與所采用的冷卻方式密切相關(guān)。牽引逆變器所用的冷卻方式通常有熱管或鋁散熱器的自然冷卻、強(qiáng)迫風(fēng)冷及采用水冷卻方式。大功率機(jī)車及高速動(dòng)車組通常采用水冷加強(qiáng)迫風(fēng)冷的方式。城軌車輛上牽引逆變器由于容量較低,也可采用熱管自然冷卻方式,而不用冷卻風(fēng)機(jī),這樣節(jié)省了體積、減輕了質(zhì)量、降低了成本。但當(dāng)IGBT裕量較小、逆變器功率較大時(shí),還是需要采用水冷方式,有利于發(fā)揮功率器件的電流容量等級。一般來說日本城軌牽引系統(tǒng)供應(yīng)商較多地采用熱管自然冷卻方式;而西門子、龐巴迪、阿爾斯通等歐洲城軌牽引系統(tǒng)供應(yīng)商則較多采用水冷方式。(3)無速度傳感器控制技術(shù)在高性能的交流傳動(dòng)系統(tǒng)中,速度閉環(huán)是必須的,但是傳統(tǒng)的速度傳感器的安裝不但增加了系統(tǒng)的成本,而且?guī)砹藢Νh(huán)境適應(yīng)能力不強(qiáng),不易維護(hù)等一系列問題。由于其工作環(huán)境復(fù)雜、惡劣,速度傳感器成為控制系統(tǒng)中的薄弱環(huán)節(jié),也是控制系統(tǒng)故障的主要根源。因此,取消速度傳感器后的速度辨識及控制成為系統(tǒng)中的關(guān)鍵技術(shù)之一。1998年西門子交通集團(tuán)首次將無速度傳感器技術(shù)應(yīng)用于低地板有軌電車上。2005年我國廣州地鐵3號線車輛作為國內(nèi)第一條快速(120km/h)運(yùn)營的地鐵車輛,也采用了西門子的無速度傳感器控制的牽引系統(tǒng)。隨后,北京5號線、成都地鐵1號線、北京昌平線、上海軌道交通11號線北段工程等線路車輛也采用了無速度傳感器牽引系統(tǒng)。(4)標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)同一廠家的牽引逆變器應(yīng)用在不同的電壓等級車輛上,為了提高產(chǎn)品互換性和通用性,降低開發(fā)、生產(chǎn)及采購成本,方便用戶的維護(hù)保養(yǎng)等,西門子、阿爾斯通、南車時(shí)代等均采用了通用化、標(biāo)準(zhǔn)化的牽引逆變器設(shè)計(jì),生產(chǎn)的牽引逆變器產(chǎn)品有一個(gè)同一的結(jié)構(gòu)方式、統(tǒng)一的對外接口、統(tǒng)一的內(nèi)部布置,所不同的只是關(guān)鍵器件的選型。比如,南車時(shí)代的牽引逆變器采用1C2M的結(jié)構(gòu),對于DC750V電壓制式,選擇1700V、1600A的IGBT,對于DC1500V電壓制式,選擇3300V、800A的IGBT。這兩種元件的安裝尺寸、外形都一樣,所以在逆變器設(shè)計(jì)中,可以進(jìn)行變流器模塊的簡統(tǒng)化設(shè)計(jì)。4.2城軌車輛選擇特性城市軌道車輛用異步牽引電機(jī),設(shè)計(jì)受到牽引特性、轉(zhuǎn)向架尺寸、安裝方式、齒輪傳動(dòng)比等的約束。不同的車輛,其運(yùn)行參數(shù)和結(jié)構(gòu)參數(shù)、電機(jī)的外形尺寸、功率都不盡相同。城軌用異步牽引電機(jī)具有如下特點(diǎn):(1)城軌用的牽引電機(jī)運(yùn)行方式不同于干線鐵路機(jī)車牽引電機(jī),沒有持續(xù)運(yùn)行工況,其負(fù)載是斷續(xù)的,為短時(shí)工作制,有短時(shí)過載,特別是在電制動(dòng)時(shí),其額定功率僅僅是一個(gè)標(biāo)稱功率,在牽引工況時(shí),牽引電機(jī)總要超功率,即峰值功率,在制動(dòng)時(shí)的峰值功率則更大。在設(shè)計(jì)或選用異步牽引電機(jī)時(shí),只滿足額定功率是不夠的,必須同時(shí)滿足額定功率和最大功率(或最大功率過載倍數(shù))。電機(jī)功率過載倍數(shù)是關(guān)鍵指標(biāo)之一,它反應(yīng)了電機(jī)間歇運(yùn)行的特點(diǎn)。(2)電機(jī)的牽引特性與車輛軸重、起動(dòng)平均加速度、制動(dòng)平均減速度、平均技術(shù)速度等技術(shù)參數(shù)有密切的關(guān)系,不同的線路狀況與車輛參數(shù)、異步牽引電機(jī)的牽引功率都不一樣。(3)為便于安裝和維護(hù),電動(dòng)機(jī)一般屬于自通風(fēng)電機(jī)。(4)隨著無速度傳感器技術(shù)的發(fā)展,國外鐵路行業(yè)知名牽引傳動(dòng)設(shè)備供應(yīng)商西門子、龐巴迪、三菱、日立、東洋等公司在無速度傳感器技術(shù)的研究上處于領(lǐng)先地位,并在城軌地鐵中裝車應(yīng)用。表2給出了部分車輛用異步牽引電機(jī)的參數(shù)?？梢姵擒売卯惒綘恳姍C(jī)額定功率一般在180～230kW之間,分為2種電壓等級。由于車輛條件不同,城軌車輛牽引電動(dòng)機(jī)的過載量各不相同。根據(jù)國內(nèi)一些城軌車輛的牽引特性曲線,計(jì)算了牽引電機(jī)的過載情況,可見牽引工況時(shí),一般過載50%左右,少數(shù)因電機(jī)額定功率較大,過載20%左右。過載的持續(xù)時(shí)間與車輛的起動(dòng)平均加速度、車輛從起動(dòng)到最高運(yùn)行速度的平均加速度、線路縱斷面,以及恒功運(yùn)行速度范圍有關(guān)。而對于電制動(dòng)工況的過載功率,則不僅與牽引電機(jī)的過載能力有關(guān),也與逆變器中功率電子器件的電流浪涌能力有關(guān)。而且,電制動(dòng)工況的電機(jī)過載情況比牽引工況大,一般過載50～100%,個(gè)別達(dá)到120%以上。4.3輔助組成及其優(yōu)化設(shè)計(jì)在車輛設(shè)計(jì)的前期就需要對系統(tǒng)的構(gòu)成、容量范圍、功能與性能要求等進(jìn)行計(jì)算、分析和對比,選擇合適的系統(tǒng)及設(shè)備、合適的參數(shù)來構(gòu)成最優(yōu)的輔助供電系統(tǒng),滿足車輛運(yùn)營要求、降低系統(tǒng)的全壽命周期成本。(1)列車負(fù)載用電方式目前城軌列車輔助供電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)有以下3種:1個(gè)單元(一般2至3節(jié)車廂為1個(gè)單元)裝載1臺輔助逆變器(SIV)的集中供電方式(見圖