列车电气系统基本课程.ppt
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1、列车电气系统基本课程工程概况 沈阳市地铁一号线一期及延伸线工程,自十三号街至黎明文化宫,线路全长27.909km,正线全部为地下线。全线设22座车站,车辆段设在地面。最小站间距为0.809km,为中街站和小什字街站区间。最大站间距为1.900km,为洪湖北街站至重工街站区间。编组方式:+TC-MP-M-T-MP-TC+供电电压:DC1500V 变化范围:DC1000V1800V 最高运行速度:80km/h 列车旅行速度:35km/h 平均加速度:0.83m/s2(040km/h)0.5m/s2(080km/h)平均减速度:1.0m/s2(最大常用制动)1.2m/s2(紧急制动和快速制动)车辆基
2、本电气参数列车在故障状态下的运行能力6辆编组列车在超员状态下,当损失1/3动力时,列车仍然可以在30的坡道上起动,并以正常运行方式完成一次单程运行。6辆编组列车在空车状态下,当损失1/3动力时,列车仍然可以在30的坡道上起动,并返回车辆基地。电气牵引及制动送、配电列车控制监控、故障诊断及维护乘客信息服务通过车载信号设备,实现ATC功能系统主要功能系统主要功能司机室控制系统列车牵引系统电-空混合制动控制辅助电源系统列车网络与监控系统列车门控系统空调控制系统列车广播与乘客信息显示系统车载信号系统火灾报警系统照明系统车辆电气系统包括车辆电气系统包括左侧屏左侧屏烟火报警显示器再开闭按钮关左门按钮开左门
3、按钮一、司机室控制系统一、司机室控制系统右侧屏右侧屏网压表蓄电池电压表遮阳帘按钮司机室灯按钮仪表灯按钮升弓按钮升弓泵按钮电热玻璃按钮阅读灯按钮降弓按钮解钩按钮一、司机室控制系统一、司机室控制系统司控钥匙方向选择手柄司控器HB复位按钮洗车模式按钮ATO模式选择开关自动折返按钮ATP发车按钮IATP释放按钮一、司机室控制系统一、司机室控制系统蓄电池断按钮蓄电池投入按钮SIV启动按钮空压机启动按钮空压机强迫泵风按钮视频控制单元广播控制盒高加速按钮紧急制动按钮水泵按钮门模式选择开关左右门选择开关前照灯选择开关关左门按钮再开闭按钮关右门按钮电笛按钮开左门按钮开右门按钮一、司机室控制系统一、司机室控制系统
4、ATP切除蜂鸣器警惕按钮蜂鸣器ATO状态指示灯门允许指示灯门关闭指示灯紧急环路旁路指示灯开门短接指示灯一、司机室控制系统一、司机室控制系统包括:司机室风速选择开关停放制动施加按钮停放制动缓解按钮保持制动缓解按钮一、司机室控制系统一、司机室控制系统包括:客室电热选择开关司机室电热选择开关雨刷选择开关一、司机室控制系统一、司机室控制系统一、司机室控制系统一、司机室控制系统包括:警惕按钮旁路开关门旁路开关停放制动旁路开关制动不缓解旁路开关紧急制动环路短接开关VVVF隔离开关紧急运行自动降弓隔离废排风机回送模式强迫制动缓解按钮试灯按钮采用大功率IPM器件,1C4M控制方式,每个逆变器驱动四个三相牵引电
5、机,这些电机分别驱动两个转向架的四个轴;PWM脉宽调制 VVVF逆变器;额定容量:760KVA 输出电压:3相 AC1000V;冷却方式:自通风冷却;32位高速微机控制;二、列车牵引系统二、列车牵引系统1、大功率电力电子器件(IPM)IPM为内置门极驱动控制电路和IGBT的保护电路的电力电子器件。其内部保护电路包括:欠压保护、短路保护、过热保护、过流保护。2、VVVFVVVF,是Variable Voltage and Variable Frequency的缩写,意为:可变电压、可变频率,也就是变频调速系统。VVVF控制的逆变器连接电机,通过同时改变频率和电压,达到磁通恒定和控制电机转速(和频
6、率成正比)的目的,所以多应用在变频器中,属于工业自动化领域。二、列车牵引系统牵引系统的组成:受电弓高速断路器HBVVVF牵引逆变器牵引控制单元DCU牵引电机司控器制动电阻1、受电弓用途:从接触网获得1500V直流电,并通过牵引逆变器和辅助逆变器将其转化为三相交流电,来满足列车牵引和车上其他设备的用电需求。每辆Mp车上配置1套受电弓装置,受电弓安装在二位端车顶,受电弓带有自动降弓系统。1、受电弓受电弓组成:1、底座2、下臂3、下导杆4、上臂5、上导杆6、弓头7、张紧弹簧8、气压升弓装置9、导电桥线机构10、阻尼器11、托12、最低点位置指示器13、高位阻挡2、高速断路器(HB)作用:将电网与车辆
7、高压 设备分开,利用HB过电流 (如短路)后的快速响应特 性来保护直流侧设备。特点:绝缘等级高、分断 能力强、结构简单便于维 护、使用寿命长。3、VVVF逆变器组成:差动电流传感器、输入电流传感器、滤波电抗器、直流电压传感器、制动斩波模块、充电电阻、制动电阻、放电电阻、滤波电容器、IPM 模块、相电流传感器、旁路电容。作用:牵引时,通过控制内部的IGBT模块的通断来产生三相交流电,供牵引电机使用;制动时,将感应电机产生的交流电整流成直流电反馈给电网或制动电阻。4、牵引控制单元DCUDCU的主要功能异步电动机控制牵引控制单元DCU将机车控制级给定值和控制指令转换成VVVF逆变器用的控制信号,对V
8、VVF逆变器和牵引电机进行控制,包括调节、保护、逆变器脉冲模式的产生等。对VVVF逆变器和牵引电机进行保护控制电制动(ED-BRAKE)进行调整、保护和逆变器脉冲模式的产生,实现在再生制动和电阻制动之间的平滑过渡。防空转/防滑保护控制列车加减速冲击限制保护通信网路功能故障诊断功能5、牵引电机类型和冷却:自通风铜条鼠笼式三相感应电机;额定功率:190kW;转 矩:766N.m;电机电压:1100V;电机电流:130A;额定频率:80Hz;额定转速:2370r/min;转差率:1.4%;极数:4极效率:93%功率因数:84%。6、司控器司机控制器是用来操纵地铁车辆运行的主控制器,是利用控制电路的低
9、压电器间接控制主电路的电气设备。司控器面板上的手柄分为:主手柄、方向手柄。主手柄有:牵引位、0位(惰行位)、常用制动位、快速制动位;方向手柄有:向前位、中间位(0)、向后位。钥匙 方向手柄 主手柄是机械连锁关系 当钥匙位于“关”位置时,方向手柄和主手柄不能从“0”位置或“空挡”位置移开。当钥匙位于“开”位置时,方向手柄可以从“0”位置移动至其它位置。当方向手柄位于“向前”或“向后”位置时主手柄可以从“空挡”位置移动至任何位置。当主手柄位于除“0”以外的其它位置时,方向手柄不能移动。当方向手柄位于除“0”以外的其它位置时,钥匙不能离开“开”位置或拔出。6、司控器7、制动电阻为牵引系统在电制动时消
10、耗过高再生电压的耗能设备,保证线网及列车的安全。因为在电制动的情况下,当能量不能被电网完全吸收时,多余的能量必须转换为热能消耗在制动电阻上,否则电网电压将抬高到不能承受的水平。因此制动电阻的存在确保了电网上的其它设备的安全。额定电阻值(20)2.955%采用自然风冷的冷却方式列车设ATO自动驾驶、手动驾驶、洗车、紧急牵引四种牵引模式。前三者采用列车网络控制,后者通过列车线控制。列车头尾控制采用继电器控制,由司控器钥匙开关来激活头尾继电器控制电路,采用列车线控制。列车牵引系统列车牵引系统牵引指令的获得:ATO模式下总的牵引力大小指令(数字信号)由ATO系统发出,通过列车网络传送到相应车上的VVV
11、F和EP2002。手动驾驶模式下,按司控器的模拟信号指令送入网络,转变成数字信号,通过列车网络传送到相应车上的VVVF和EP2002。紧急运行模式下,相应车上的VVVF和EP2002接受到列车线上传来的紧急运行指令,按事先确定的牵引/制动力方案执行。电空混合制动控制电空混合制动控制EP2002数字式电-空制动装置一动一拖为一基本单元单元内控制采用CAN总线,通过RS485与列车总线通讯;电空混合制动,电制动优先;EP2002安装在车下转向架附近,为架控制动系统,即每辆车设有两个EP2002型制动控制单元,每个EP2002型制动控制单元控制一个转向架;每辆车上的制动设备由网关阀和智能阀组成,每组
12、M-T车单元内的两个网关阀和两个智能阀组成一个分布式的制动控制网络。列车制动采用电空混合制动,再生制动优先,再生负荷不足时,补充电阻制动。可通过安装在Tc或T上的测试接头实现快速和局部的制动故障诊断。停放制动采取弹簧施加制动和充气缓解的方式。在车侧可以对停放制动进行手动缓解。停放制动具有使列车在AW3载荷情况下停止在35 坡道上静止不动,AW0载荷情况下停止在40 坡道上静止的能力。基础制动采用单元踏面制动形式,每辆车配备8套基础制动装置,其中4套带有停放制动功能。AW0:无乘客(空载);AW1:座客载荷,乘客240人;AW2:定员载荷(6人/m2),乘客1440人;AW3:超员载荷(8人/m
13、2),乘客1820人.电空混合制动控制电空混合制动控制EP2002的网关阀EP2002的智能阀电空混合制动控制电空混合制动控制每列车的Tc车上设置一台交流空压机,工作电压AC380V 空压机的均衡控制由拖车上的网关阀通过制动系统自身CAN总线与动车的GW(网关)阀通讯,再通过GW阀与列车网络进行信息传输,根据网络系统提供的单双日来轮流工作。空压机启动指令通过列车网络传递给列车空调系统做启动 连锁。设置强迫泵风功能空气压缩机辅助电源系统辅助电源系统辅助逆变器SIV(static inverter),2套/列,安装在Tc车上。辅助逆变器有软启动功能。容量:180kVA;冷却:自然风冷却;输出:三相
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