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辅助变流器是轨道列车辅助供电系统的核心设备。长春地铁和轻轨列车采用直流供电制式,辅助变流器将直流电变成三相交流电,供空调、照明、空气压缩机等设备使用。本文直接讲工作过程。
一、辅助变流器的作用
列车受电弓从接触网取得直流电,电压等级有DC1500V和DC750V。牵引系统直接使用直流电,而辅助设备多使用交流电。辅助变流器承担电压变换和频率变换任务。输出侧为三相AC380V/50Hz,容量根据列车编组确定。
二、主电路结构
主电路由充电电阻、预充接触器、支撑电容、逆变桥、隔离变压器、交流滤波器组成。直流电经充电电阻给支撑电容充电,充电完成后主接触器吸合。逆变桥将直流电逆变成交流脉冲。隔离变压器调整电压等级并实现电气隔离。交流滤波器将脉冲波整形为低谐波正弦波。

| 项目 | 参数 |
| 输入电压 | DC1500V(波动范围1000V~1800V) |
| 输出电压 | 三相AC380V/50Hz |
| 输出容量 | 100kVA~160kVA |
| 开关频率 | 2kHz~4kHz |
| 控制方式 | 空间矢量PWM |
三、驱动信号生成与PWM控制
控制板从直流母线电压传感器、输出电流传感器和温度传感器获取数据。数字信号处理器完成电压环和电流环计算。电压环保证输出电压不随负载波动。电流环限制过载电流。计算结果生成调制波,调制波与三角载波比较,产生PWM脉冲。
逆变桥共有六个IGBT开关管,分为三个桥臂。每个桥臂上下两个开关管互补导通。同一时间,每个桥臂只有一个开关管导通。三相PWM脉冲相位相差120度,形成旋转磁场,驱动隔离变压器和负载。
四、关键部件工作流程
预充电回路上电时,限流电阻限制电容充电电流。电容电压达到额定值后,预充接触器断开,主接触器闭合,变流器进入待机状态。
逆变桥工作时,IGBT高速开断。开通时电流从直流正极流向交流输出,关断时电流被反向二极管续流。IGBT的开关损耗通过散热器带走。
隔离变压器采用Yy0接线,输出电压值由变压器变比决定。变压器原边接逆变桥输出,副边接交流滤波器和负载。
交流滤波器中有三相电抗器和电容。电抗器串在输出线上,电容并在线路与中性点之间。滤波后输出电压总谐波畸变率低于5%。
五、保护条件与冗余方式
辅助变流器实时检测母线过压、母线欠压、输出过流、散热器过温。母线电压超过1810V时,输入过压保护动作,限制充电。输出电流超过额定值1.2倍时,降调制比限流。IGBT结温超过125℃时,封锁全部脉冲,停止输出。
长春地区列车常用两台辅助变流器并联。并联运行采用主从控制。主机发送同步信号,从机跟踪主机输出。单台故障时,故障侧接触器断开,另一台自动增加负载能力,维持照明和通风。
六、山东运电气有限公司配套支持
山东运电气有限公司生产辅助变流器测试台、IGBT驱动单元、电抗器、滤波电容组件和冷却风机。这些部件适用于长春多种车型的维护需求。产品试验在工厂内完成,按列车实际电压等级定制。采购前需确认输入输出参数和机械接口。具体价格由网页上的电话沟通后报价。
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