模塊9 城市軌道交通車輛其它電器《城市軌道交通電機(jī)與電器》教學(xué)課件

《城市軌道交通電機(jī)與電器》?精品課件合集第X章XXXX模塊9城市軌道交通車輛其它電器任務(wù)一

牽引逆變器一、牽引逆變器的作用

4請(qǐng)回答：車輛上的電力來源是誰？需要經(jīng)過哪些設(shè)備？一、牽引逆變器的作用

牽引逆變器是交流傳動(dòng)城市軌道交通車輛的重要設(shè)備，安裝在動(dòng)車底部。其主要功能是把來自供電電網(wǎng)的直流電變換為變壓變頻（VVVF）的三相交流電，為動(dòng)車轉(zhuǎn)向架上的牽引交流電機(jī)提供交流電。電制動(dòng)時(shí)，它將牽引交流電機(jī)發(fā)出的交流電進(jìn)行整流，反饋到電網(wǎng)中，被其他負(fù)載使用。未被消耗的電能由制動(dòng)電阻消耗，轉(zhuǎn)化成熱能散失到大氣中。5接觸網(wǎng)DC1500V牽引電機(jī)三相AC1100V牽引逆變器6一、牽引逆變器的作用

牽引逆變器根據(jù)中間儲(chǔ)能元件的不同，牽引逆變器可分為電壓型逆變器和電流型逆變器。目前，交流牽引多采用電壓型逆變器。二、牽引逆變器的結(jié)構(gòu)

牽引逆變器中最核心的部件是大功率半導(dǎo)體開關(guān)器件。早期采用的是大功率門極可關(guān)斷晶閘管（GTO）。隨著電力電子技術(shù)的不斷發(fā)展，目前在城市軌道交通車輛牽引逆變器中普遍采用的開關(guān)器件是絕緣柵雙極型晶體管（IGBT）。7二、牽引逆變器的結(jié)構(gòu)

8絕緣柵雙極型晶體管（IGBT）與其工作原理二、牽引逆變器的結(jié)構(gòu)

1.充電回路9列車在牽引時(shí)，首先按下高速斷路器HB合按鈕，HB閉合，再推方向手柄，當(dāng)推牽引手柄時(shí)，斷路器LB1合，此時(shí)網(wǎng)側(cè)電壓通過LB1、充電電阻CHR（10Ω）給母線電容FC充電，相隔0.32s，斷路器LB2合，充電電阻短路，此時(shí)牽引控制單元同時(shí)控制逆變器中6個(gè)IGBT的通與斷，從而給牽引電機(jī)提供電能。充電回路二、牽引逆變器的結(jié)構(gòu)

2.牽引回路列車在牽引時(shí)，牽引控制單元通過控制逆變器中6個(gè)IGBT的導(dǎo)通時(shí)間和周期來改變輸入給牽引電機(jī)的電壓與頻率，從而控制牽引力的大小。牽引回路如圖所示。10二、牽引逆變器的結(jié)構(gòu)

3.電制動(dòng)回路牽引逆變器除了具有牽引功能外，還具有電制動(dòng)功能，其中電制動(dòng)包括再生制動(dòng)和電阻制動(dòng)。制動(dòng)時(shí)，列車優(yōu)先使用再生制動(dòng)，隨著網(wǎng)壓的抬高，電壓傳感器檢測到網(wǎng)壓值大于1720V后，系統(tǒng)開始逐漸投入電阻制動(dòng)，這時(shí)再生制動(dòng)與電阻制動(dòng)同時(shí)參與，隨著再生電能的反饋，當(dāng)檢測到網(wǎng)壓值大于1800V時(shí)，此時(shí)再生的能量不能反饋到電網(wǎng)，全部通過制動(dòng)電阻以熱能的形式散發(fā)到周圍環(huán)境。11二、牽引逆變器的結(jié)構(gòu)

4、放電回路12當(dāng)列車在進(jìn)行主回路高壓設(shè)備箱的開箱檢修時(shí)，為防止觸電，保證人身安全，此時(shí)必須手動(dòng)操作主隔離開關(guān)MS，將母線電容FC與放電電阻DCRe（500Ω）接通，形成放電回路對(duì)母線電容放電。THANKYOU任務(wù)二輔助逆變器

一、輔助供電系統(tǒng)概述輔助供電系統(tǒng)是城市軌道交通車輛上一個(gè)必不可少的部分，其主要功能是為車輛配置的空調(diào)裝置、空氣壓縮機(jī)、照明設(shè)備、列車控制及蓄電池浮充電等輔助設(shè)備供電。輔助逆變器又是此系統(tǒng)的核心部件。15

一、輔助供電系統(tǒng)概述16由中國通號(hào)所研制的輔助供電系統(tǒng)

一、輔助供電系統(tǒng)概述17輔助供電系統(tǒng)是城市軌道交通車輛上一個(gè)重要的組成部分，它的作用是將供電電網(wǎng)提供的DC1500V或DC750V高壓電轉(zhuǎn)換成AC380V/AC220V的中壓輔助電源及DC110V低壓控制電源?？照{(diào)模塊用電制式為AC380V司機(jī)控制臺(tái)用電

一、輔助供電系統(tǒng)概述18車輛上的輔助設(shè)施如空調(diào)、電氣設(shè)備通風(fēng)、空氣壓縮機(jī)等交流輔助負(fù)載，以及列車控制系統(tǒng)、客室車門控制和驅(qū)動(dòng)、列車照明、乘客信息系統(tǒng)等直流輔助負(fù)載，都是由輔助供電系統(tǒng)供給電源。另外，為了滿足列車起動(dòng)和緊急情況下的用電需求，車上都配備了蓄電池，蓄電池與列車控制電源并聯(lián)，提供DC110V低壓電源，所以DC110V控制電源同時(shí)也作為蓄電池的充電器。地鐵的遠(yuǎn)近光燈為DC24V供電，也由輔助逆變單元供電！

一、輔助供電系統(tǒng)概述19一種比較常見的方案是地鐵車輛每輛頭車安裝有一套輔助供電系統(tǒng)，每列車共兩套。采用模塊式安裝，在每個(gè)頭車的車底整體吊裝，箱體內(nèi)含有三相交流輸出模塊（DC/AC），用于車輛交流設(shè)備用電和一個(gè)充電機(jī)模塊（AC/DC）模塊。

二、輔助逆變器的應(yīng)用

20輔助逆變器也稱為靜止逆變器（SIV），是輔助供電系統(tǒng)的核心部件，通常采用IGBT功率器件，并使用微處理器及PWM控制技術(shù)，將電網(wǎng)輸入的高壓直流電轉(zhuǎn)變成恒壓恒頻（CVCF）的AC380V三相交流電。

二、輔助逆變器的應(yīng)用

211.輸入電路

取自接觸網(wǎng)的額定輸入電壓為DC1500V。接觸器（CCK）和限流電阻（CCZ）組成預(yù)充電電路。輔助逆變器啟動(dòng)時(shí)，閉合CCK，CCZ能夠抑制啟動(dòng)時(shí)的電流沖擊，啟動(dòng)完成后，斷開預(yù)充電CCK，閉合線路接觸器（LIK）。輔助逆變器停機(jī)或發(fā)生故障時(shí)，LIK可自動(dòng)切斷輔助逆變器與主電路的連接。電感（L－FL）和電容（C－FL）組成濾波電路，對(duì)輔助逆變器進(jìn)行電壓沖擊保護(hù)，以提供穩(wěn)定的直流電源，同時(shí)具有限制線路諧波的作用。需要注意，在輔助逆變器停止工作后，電容（C－FL）有一個(gè)放電過程，在此過程中為了避免觸電危險(xiǎn)，必須在確認(rèn)放電已經(jīng)完成后（一般為3min左右）才可以進(jìn)行維修和各種作業(yè)。

二、輔助逆變器的應(yīng)用

222.三相逆變器

三相逆變器通過IGBT開關(guān)器件的不同通斷組合順序進(jìn)行逆變，可將線路電壓轉(zhuǎn)換為三相四線制AC380V輸出。

二、輔助逆變器的應(yīng)用

233.蓄電池充電器

蓄電池充電器如圖所示，為列車的直流負(fù)載提供DC110V電源，同時(shí)保證在緊急模式下（如接觸網(wǎng)供電中斷）向應(yīng)急負(fù)載供電。其結(jié)構(gòu)包括一個(gè)TPCR（用于將三相電壓變換成DC110V電壓）和一個(gè)輸出二極管（用來實(shí)現(xiàn)DC110V非永久母線與蓄電池的并聯(lián)）。THANKYOU任務(wù)三蓄電池及其充電器

一、蓄電池的作用26蓄電池是化學(xué)能與電能互相轉(zhuǎn)換的裝置，是軌道車輛與機(jī)車的重要部件之一。其工作過程有兩種，將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能進(jìn)行儲(chǔ)存的充電過程，以及將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的放電過程。作用

一、蓄電池的作用（1）車輛在運(yùn)行過程中發(fā)生故障時(shí)，由蓄電池給緊急通風(fēng)設(shè)備、緊急照明、乘客信息系統(tǒng)、門控設(shè)備、車鉤等DC110V控制電路提供緊急供電電源，維持規(guī)定的緊急供電時(shí)間，滿足乘客安全逃生與供電需求。27110V控制電路

一、蓄電池的作用（2）在降弓狀態(tài)下為車輛的DC110V控制電路、照明、網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)、乘客信息系統(tǒng)與安防設(shè)備等低壓電器提供DC110V電源，保證車輛升弓并投入工作。28客室照明和乘客信息系統(tǒng)

一、蓄電池的作用（3）車輛正常運(yùn)行過程中，對(duì)DC110V控制電源起濾波作用，以降低控制電源的紋波系數(shù)，提高控制電源的質(zhì)量。（4）為車輛的低壓試驗(yàn)提供控制電源，為車輛檢修提供照明。29

二、蓄電池的分類城市軌道交通車輛用蓄電池主要有堿性鎳鎘蓄電池和酸性密封膠體鉛酸蓄電池。近年來兩種蓄電池在性能上都有很大改進(jìn)，在軌道交通領(lǐng)域內(nèi)均得到廣泛應(yīng)用。新型鎳鎘堿性蓄電池的特點(diǎn)是：充放電特性平穩(wěn)、耐過充放能力強(qiáng)、應(yīng)用溫度范圍廣、使用壽命長。新型密封膠體鉛酸蓄電池的特點(diǎn)是：安全環(huán)保、免維護(hù)（免加液）、比能量高、抗振性和機(jī)械強(qiáng)度好、不漏液（膠體電解質(zhì)）、全壽命周期成本低。30

三、FNC-R鎳鎘蓄電池

西安地鐵二號(hào)線使用的是荷貝克公司纖維鎳鎘蓄電池FNC-R。即FNC-Rail，固定式纖維鎳鎘蓄電池-鐵路型。每列車配備2個(gè)蓄電池箱，位于TC車（帶司機(jī)室的拖車）下，用以裝載蓄電池組。蓄電池組由78個(gè)鎳鎘蓄電池單體串聯(lián)組成（型號(hào)為FNC160，F(xiàn)-Fiber，N-Ni，C-Cd，160-容量為160Ah），蓄電池單體電解液為氫氧化鉀溶液，屬于堿性蓄電池。78個(gè)蓄電池單體又分為42個(gè)單體和36個(gè)單體組成的兩個(gè)蓄電池小車，單體與單體之間用短連片連接。31

三、FNC-R鎳鎘蓄電池

1.基本結(jié)構(gòu)FNC-R蓄電池正極板為氧化鎳，負(fù)極板為鎘，是三維式的纖維結(jié)構(gòu)，把活性物質(zhì)嵌在纖維，內(nèi)阻極小，導(dǎo)電性好，質(zhì)量輕，富有彈性。電解液為l.19kg/LKOH（氫氧化鉀），整個(gè)使用過程中，不用更換電解液，能有效地保護(hù)環(huán)境不受污染。32放電充電放電（正極）（電解液）（負(fù)極）（正極）（負(fù)極）羥基氧化鎳水鎘氫氧化亞鎳氫氧化鎘2.工作原理

三、FNC-R鎳鎘蓄電池

3.基本參數(shù)1）電壓參數(shù)（1）額定電壓：堿性蓄電池的標(biāo)稱電壓，為1.2V/單體。（2）浮充電壓：列車輸出的浮充電壓，為1.5V/單體。2）放電電流放電電流是指蓄電池工作時(shí)所產(chǎn)生的電流。由于極板材料活性不同，產(chǎn)生的最大電流也不同。放電電流的大小常用“放電倍率”（簡稱“放電率”）表示。放電倍率＝額定容量（Ah）／放電電流（A）3334

三、FNC-R鎳鎘蓄電池

注意：對(duì)蓄電池的維護(hù)必須在無電狀態(tài)下進(jìn)行！不可打濕！

三、FNC-R鎳鎘蓄電池

4.主要性能（1）自放電：在滿充電的狀態(tài)下，環(huán)境溫度在20±5℃下放置28天，其剩余容量在額定容量98%以上。（2）浮充電接受能力：蓄電池完全放電后，以1.55~l.6V恒壓充電7.5~10h，獲得容量在90%以上。（3）浮充電壓差：蓄電池在浮充電時(shí)，電池組中單只電池的電壓最高與最低的差值小于0.02V。（4）過放電性能：以0.5I5的固定阻抗連接3周后，以1.55V電壓恒壓充電24h，獲得容量在額定容量的90%以上。（5）低溫性能：在-6±2℃放電容量在額定容量95%以上；在-18±2℃放電容量在額定容量90%以上。35

四、蓄電池充電器

蓄電池充電器也稱蓄電池充電機(jī)，是輔助供電系統(tǒng)中的一個(gè)重要部件，它將輸入電壓轉(zhuǎn)換成DC110V輸出電壓。在蓄電池充電器正常工作的狀態(tài)下，除了對(duì)車載蓄電池進(jìn)行充電外，同時(shí)還為其他輔助設(shè)備提供DC110V電源輸入。目前城市軌道交通車輛的蓄電池充電器有兩種形式。一種是獨(dú)立的蓄電池充電器，另一種式是非獨(dú)立的蓄電池充電器。36

四、蓄電池充電器

獨(dú)立的蓄電池充電器即DC/DC變換器，直接將供電電網(wǎng)的DC1500V或DC750V轉(zhuǎn)換為DC110V。37THANKYOU任務(wù)四傳感器

一、傳感器的定義和組成40

傳感器是一種能感受規(guī)定的被測量并按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用輸出信號(hào)的器件或裝置，一般由敏感元件、轉(zhuǎn)換元件和轉(zhuǎn)換電路三部分組成。

最簡單的傳感器是由一個(gè)敏感元件（兼轉(zhuǎn)換元件）組成，它直接輸出電量。有些傳感器由敏感元件和轉(zhuǎn)換元件組成，而沒有轉(zhuǎn)換電路；有些傳感器，轉(zhuǎn)換元件不只一個(gè)，要經(jīng)過若干次轉(zhuǎn)換。

一、傳感器的定義和組成41生活中的傳感器煙霧報(bào)警器光電感應(yīng)門自動(dòng)駕駛感應(yīng)測溫槍

二、傳感器的分類42傳感器的分類方法有很多，常用的分類方法如下。（1）按照傳感器被測物理量分類，可分為位移、壓力、溫度、流量、速度、加速度、磁場、光通量等傳感器。（2）按照傳感器輸出信號(hào)的性質(zhì)分類，可分為模擬式和數(shù)字式傳感器。（3）按照傳感器工作原理分類，可分為電阻式、電容式、電感式、霍爾式、光電式等傳感器。

二、傳感器的分類43想一想：在城軌車輛運(yùn)行過程中，有哪些變量是需要測量的？哪些傳感器可以進(jìn)行測量？車輛運(yùn)行速度客室內(nèi)溫度

三、溫度傳感器44按測量方式的不同，溫度測量可分為接觸式和非接觸式測量。接觸式測溫的傳感器有熱電阻、熱電偶和半導(dǎo)體溫度傳感器等。非接觸式測溫以輻射式測溫為主，有光學(xué)高溫計(jì)和輻射高溫計(jì)等。這里只介紹熱電阻傳感器的工作原理。熱電阻大都由純金屬材料制成，目前應(yīng)用最多的是鉑和銅。鉑電阻的特點(diǎn)是測溫精度高，穩(wěn)定性好，所以在溫度傳感器中得到了廣泛應(yīng)用。

三、溫度傳感器45下圖為地鐵列車空調(diào)系統(tǒng)中使用的一種Pt100溫度傳感器。通過此傳感器為空調(diào)控制單元提供實(shí)時(shí)溫度數(shù)據(jù)，從而高效地控制空調(diào)系統(tǒng)的工作狀態(tài)。

四、速度傳感器461.霍爾式速度傳感器霍爾式傳感器是一種基于霍爾效應(yīng)的傳感器，它可以實(shí)現(xiàn)磁-電轉(zhuǎn)換，現(xiàn)在已經(jīng)廣泛用于測量電流、磁場、壓力、速度和振動(dòng)等方面。

四、速度傳感器471.霍爾式速度傳感器由霍爾元件和磁鐵組成探頭，將帶Z個(gè)齒的圓盤固定于被測對(duì)象的旋轉(zhuǎn)主軸上，當(dāng)被測轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，轉(zhuǎn)盤隨之轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)圓盤的齒對(duì)準(zhǔn)探頭時(shí)，磁感線集中，霍爾元件輸出高電平，其他時(shí)間輸出低電平，檢測頻率數(shù)f，便可求出被測每分鐘轉(zhuǎn)速。n＝60f／Z在城市軌道交通車輛中，可將霍爾傳感器安裝于齒輪箱小軸端尾部端蓋上，感應(yīng)導(dǎo)磁體上凸起的齒或是凹下的槽，相應(yīng)地給出高電平或低電平，用于檢測輪軸的轉(zhuǎn)速。

四、速度傳感