歐陽(yáng)瑞璟

(中車長(zhǎng)春軌道客車股份有限公司， 長(zhǎng)春 130062)

市域快軌雙制式供電的牽引主回路及高壓設(shè)備研究

歐陽(yáng)瑞璟

(中車長(zhǎng)春軌道客車股份有限公司， 長(zhǎng)春 130062)

市域快軌雙制式供電能有效連接城市軌道交通和干線鐵路體系，充分發(fā)揮交、直流供電系統(tǒng)各自的優(yōu)點(diǎn)，在市郊區(qū)域有較大的優(yōu)勢(shì)和發(fā)展前景。首先根據(jù)交、直流供電系統(tǒng)的特點(diǎn)，提出整合交、直流供電車載牽引系統(tǒng)方案；然后介紹主電路的配置、受電弓，以及高壓檢測(cè)、保護(hù)裝置等器件本身針對(duì)雙制式供電進(jìn)行的適應(yīng)性更改；其次，具體介紹牽引變流器中四象限整流器，中間直流環(huán)節(jié)，逆變器和濾波電抗器的優(yōu)選方案，輔助逆變器的布置、變壓器隔離的方案和變流器冷卻方式的選擇；最后，提出對(duì)牽引電機(jī)在冷卻方式、功率、質(zhì)量和外形尺寸方面的基本需求。

市域快軌； 雙制式供電； 牽引主回路； 高壓設(shè)備； 雙制式受電弓

因?yàn)闅v史原因，歐洲干線鐵路有4種主要的供電制式：DC 1.5 kV和3 kV，AC 15 kV和25 kV[1]。多流制的技術(shù)，首先在有泛歐洲運(yùn)行需求的電力機(jī)車和電動(dòng)車組上發(fā)展起來(lái)。

我國(guó)電氣化干線鐵路有后發(fā)優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)了統(tǒng)一的AC 25 kV供電制式，但雙/多流制車輛在國(guó)內(nèi)干線鐵路鮮有需求。近幾年，隨著特大城市和衛(wèi)星城、遠(yuǎn)郊縣之間通勤需求的逐步增長(zhǎng)，功能定位上銜接干線鐵路和城市軌道交通(采用DC 1 500 V或DC 750 V供電)的市域鐵路正在快速發(fā)展，與之相配套的適應(yīng)AC 25 kV或DC 1.5 kV市域雙制式的車輛有潛在的大量需求。

1 供電制式的選擇

近十年來(lái)，在軌道交通領(lǐng)域，交流傳動(dòng)牽引技術(shù)占主導(dǎo)地位，車載牽引系統(tǒng)按供電制式分為交—直—交系統(tǒng)和直—交系統(tǒng)，分別在干線鐵路和城市軌道交通系統(tǒng)中有集中應(yīng)用。但是如果突破車載范疇，而從電力系統(tǒng)、牽引變電所和車載牽引系統(tǒng)綜合考慮，以上兩種系統(tǒng)的原理是完全一致的，詳見(jiàn)圖1。顯而易見(jiàn)，接觸網(wǎng)和受流系統(tǒng)將整個(gè)系統(tǒng)分為地面和車載兩部分，通常我們關(guān)注的供電制式的選擇問(wèn)題，實(shí)質(zhì)上就是綜合技術(shù)和經(jīng)濟(jì)等方面因素考慮，對(duì)地面和車載分界線位置的綜合比選的過(guò)程。

圖1 交流、直流供電系統(tǒng)電氣原理比較Fig.1 Comparison of electrical principle of AC and DC power supply system

經(jīng)濟(jì)方面，主要考慮供電系統(tǒng)+車輛總成本和線路土建成本。線路服務(wù)區(qū)域人口密度是影響供電制式選擇經(jīng)濟(jì)方面的最根本因素，如圖2所示，人口密度提高時(shí)，直流供電系統(tǒng)的總成本相對(duì)降低，交流系統(tǒng)相對(duì)提高，反之亦然。

圖2 線路服務(wù)區(qū)域人口密度對(duì)交流、直流供電系統(tǒng)造價(jià)影響關(guān)系Fig.2 Influence of population density on the cost of AC and DC power supply system

技術(shù)方面，主要受直流供電系統(tǒng)弓網(wǎng)受流vmax(車輛最高運(yùn)行速度)<160 km/h的限制[2]。

綜上所述，在城市軌道交通(vmax<120 km/h)，直流供電有良好的經(jīng)濟(jì)性，占主導(dǎo)地位；在城際、干線鐵路(vmax>160 km/h)，交流供電的技術(shù)性和經(jīng)濟(jì)性全面占優(yōu)。而市域鐵路對(duì)應(yīng)的是距離中心城區(qū)50～80 km，vmax介于120 km/h～160 km/h之間，在一小時(shí)通勤圈內(nèi)的市郊區(qū)域是交、直流供電過(guò)渡區(qū)。雙制式市域列車可以有效銜接以上兩種供電制式，從中心城區(qū)一站式直達(dá)市郊區(qū)域，在經(jīng)濟(jì)和技術(shù)方面有效地綜合了兩種供電制式的優(yōu)點(diǎn)，有較大的優(yōu)勢(shì)。

2 雙流制牽引系統(tǒng)

如何將車載交—直—交和直—交牽引系統(tǒng)有效地整合在一起，是雙制式車輛產(chǎn)品化的關(guān)鍵因素。通常有如下3個(gè)方案[3]。

方案1：完全獨(dú)立的兩套系統(tǒng)。如果在車輛上同時(shí)安裝兩套完全獨(dú)立的受流系統(tǒng)和牽引系統(tǒng)，分別適應(yīng)交、直流供電系統(tǒng)，技術(shù)上是成立的，但車載系統(tǒng)設(shè)備利用率太低，受安裝空間、質(zhì)量及成本的限制，沒(méi)有產(chǎn)業(yè)化的意義。

方案2：獨(dú)立的受流系統(tǒng)，共用牽引系統(tǒng)的直—交部分。以交流受流弓+交—直—交牽引系統(tǒng)為基礎(chǔ)，選擇其中間直流環(huán)節(jié)的電壓等級(jí)與直流供電系統(tǒng)接觸網(wǎng)的電壓等級(jí)相同，增加直流受流弓，將接觸網(wǎng)直流電流引入中間直流環(huán)節(jié)，使兩套牽引系統(tǒng)共用直—交部分，詳見(jiàn)圖3。

圖3 雙制式供電牽引系統(tǒng)(獨(dú)立受電弓)Fig.3 Dual mode power supply traction system diagram (separate pantogragh)

由于歐洲不同國(guó)家對(duì)接觸網(wǎng)供電電壓、弓網(wǎng)配合關(guān)系和弓頭限界有著相對(duì)獨(dú)立的要求，單一受電弓往往很難同時(shí)滿足，所以歐洲多流制機(jī)車的車頂上會(huì)分別安裝交流、直流多種受電弓[4]。

方案3：共用受流系統(tǒng)及牽引系統(tǒng)直—交部分。近年來(lái)，由于滿足雙流制受流的受電弓的出現(xiàn)，使共用受流系統(tǒng)成為可能，如圖4所示，除了切換裝置、直流母線外，雙制式系統(tǒng)和單純交—直—交系統(tǒng)已經(jīng)沒(méi)有明顯的差別，設(shè)備利用率已達(dá)到最高。

圖4 雙制式供電牽引系統(tǒng)(共用受電弓)Fig.4 Dual-mode power supply traction system diagram (shared pantogragh)

在交流系統(tǒng)運(yùn)行速度不高，且直流系統(tǒng)對(duì)弓頭尺寸要求不苛刻的前提下，有滿足要求的受電弓產(chǎn)品對(duì)應(yīng)方案3。雙制式受電弓的應(yīng)用有諸多優(yōu)勢(shì)：首先，可以減少受電弓的數(shù)量，有效減小了對(duì)車頂安裝空間的要求；其次，在未知供電制式的情況下，可先升弓，然后再根據(jù)對(duì)網(wǎng)壓制式的判斷，選擇供電回路，進(jìn)而取消方案2中防止不同制式受電弓誤升方面的保護(hù)；第三，因?yàn)楣╇娤到y(tǒng)轉(zhuǎn)換車站系統(tǒng)復(fù)雜，經(jīng)濟(jì)性不好，市郊線路很少采用，更多選取在線路上特定的雙制式轉(zhuǎn)換區(qū)，利用車載轉(zhuǎn)換開關(guān)在通過(guò)兩種制式之間的無(wú)電區(qū)時(shí)進(jìn)行動(dòng)態(tài)切換的方式進(jìn)行轉(zhuǎn)換。共用受電弓，可在轉(zhuǎn)換過(guò)程中不升降弓，避免高速動(dòng)態(tài)升弓過(guò)程中弓網(wǎng)接觸力過(guò)大的問(wèn)題。

方案3是推薦的方案，圖5是對(duì)方案3牽引系統(tǒng)主回路的細(xì)化。

圖5 雙制式供電牽引系統(tǒng)詳細(xì)原理Fig.5 Dual-mode power supply traction system

3 高壓設(shè)備

雙制式牽引系統(tǒng)，在牽引變壓器(交流回路)和變流器(直流回路)之前，有相應(yīng)的高壓器件。若交流供電電壓高，則絕緣距離和爬電距離大，根據(jù)鐵路總公司針對(duì)國(guó)內(nèi)霧霾情況的特殊要求，均按滿足185 kV雷電沖擊來(lái)設(shè)計(jì)，外絕緣距離大于320 mm。若直流供電系統(tǒng)電壓低，則主要考慮大電流的問(wèn)題。

3.1 雙流制受電弓

為了同時(shí)適應(yīng)交、直流供電系統(tǒng)的特點(diǎn)，以干線鐵路使用的交流受電弓為基礎(chǔ)進(jìn)行適應(yīng)性修改，仍然使用交流絕緣子，滿足交流系統(tǒng)的高絕緣；采用交流受電弓弓頭外形，滿足交流系統(tǒng)較大的網(wǎng)線拉出值，同時(shí)滿足交、直流限界要求；弓頭上安裝多根浸金屬滑板，同時(shí)增加各組件之間跳線的線徑，以滿足直流供電下較大的車輛靜態(tài)和動(dòng)態(tài)電流，雖然因此加大了弓頭質(zhì)量，使弓頭隨網(wǎng)性變差，但在最高車速不超過(guò)160 km/h時(shí)，這種改變還不足以使離線率、電弧能量等幾個(gè)性能指標(biāo)超出標(biāo)準(zhǔn)要求；沿用交流受電弓常采用的氣囊作為升降弓驅(qū)動(dòng)元件，保持較好的隨網(wǎng)性；由電壓互感器輸出的供電制式信號(hào)控制氣路閥板調(diào)整受電弓升弓回路氣壓，得到不同的弓網(wǎng)靜態(tài)接觸力。直流供電時(shí)，電網(wǎng)電流大，弓頭質(zhì)量大，隨網(wǎng)性不好，離線率高，電弧能量高，電損耗大，適應(yīng)較低速度，機(jī)械損耗相對(duì)低，電磨耗相對(duì)高，所以可適當(dāng)加大靜態(tài)壓力，EN50338標(biāo)準(zhǔn)[5]要求其值為120 N，以減小接觸電阻。交流供電時(shí)，電網(wǎng)電流小，弓頭質(zhì)量小，隨網(wǎng)性好，電損耗相對(duì)低，機(jī)械磨耗相對(duì)高，適應(yīng)速度高，同時(shí)因?yàn)閯?dòng)態(tài)接觸力大，宜適當(dāng)減小靜態(tài)壓力，鑒于最高運(yùn)行速度不高，可考慮靜態(tài)壓力略高于標(biāo)準(zhǔn)要求的70 N[5]。

3.2 轉(zhuǎn)換開關(guān)

因?yàn)檫x擇兩種制式共用受電弓，系統(tǒng)需要設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)換開關(guān)，實(shí)現(xiàn)在交、直流回路之間的切換。交流系統(tǒng)既有的高壓隔離開關(guān)是兩位單通路，在分位置，連接桿輸出端懸空，電路斷開；在合位置，形成一條通路，接通交流。為了實(shí)現(xiàn)交、直流切換，在原有懸空位置處增加輸出觸點(diǎn)，形成了原有交流通路以外的第二條直流通路，成為兩位雙通路交、直流轉(zhuǎn)換開關(guān)產(chǎn)品，外形詳見(jiàn)圖6，當(dāng)然兩個(gè)回路之間需要滿足交流的絕緣距離。

圖6 轉(zhuǎn)換開關(guān)Fig.6 Main switch drawing

絕緣子高度滿足交流絕緣距離，轉(zhuǎn)動(dòng)桿和觸點(diǎn)的載流量滿足直流供電時(shí)的大電流(高達(dá)2 000 A)，轉(zhuǎn)換開關(guān)和高壓隔離開關(guān)一樣，需要無(wú)載分?jǐn)啵芈繁Ｗo(hù)還是由主斷路器來(lái)實(shí)現(xiàn)。

3.3 檢測(cè)裝置

在直—交牽引系統(tǒng)中，網(wǎng)壓不高，網(wǎng)壓和網(wǎng)流的檢測(cè)設(shè)備通常設(shè)在列車下的牽引逆變器中；在交—直—交系統(tǒng)中，網(wǎng)壓高，設(shè)備多設(shè)在車頂。

電壓互感器設(shè)置在受電弓和轉(zhuǎn)換開關(guān)之間，可通過(guò)對(duì)電壓的檢測(cè)來(lái)控制轉(zhuǎn)換開關(guān)在兩路之間的切換。在交流系統(tǒng)所使用的電壓互感器的基礎(chǔ)上，通過(guò)內(nèi)部并聯(lián)電阻的方法，實(shí)現(xiàn)同時(shí)檢測(cè)交、直流電壓的功能。電壓互感器對(duì)網(wǎng)壓的交、直流檢測(cè)是對(duì)供電制式最直接、最重要的判斷依據(jù)，所以有非常高的可靠性要求，需應(yīng)用故障安全導(dǎo)向設(shè)計(jì)對(duì)輸出信號(hào)是否正確做出判斷，必要時(shí)可與地面信號(hào)系統(tǒng)綜合判斷網(wǎng)壓，以提高可靠性。

網(wǎng)流的檢測(cè)相對(duì)簡(jiǎn)單，可以應(yīng)用交、直流現(xiàn)有的傳感器，在轉(zhuǎn)換開關(guān)下口的交、直流回路分別進(jìn)行檢測(cè)。

3.4 保護(hù)裝置

雖然在受電弓和轉(zhuǎn)換開關(guān)之間設(shè)置主斷路器可以有效降低交、直流供電錯(cuò)誤接入直、交流回路的風(fēng)險(xiǎn)，但是目前尚未找到可以同時(shí)滿足25 kV高壓和超過(guò)1 000 A大電流技術(shù)要求的斷路器，因此，在轉(zhuǎn)換開關(guān)后，仍然采用了真空斷路器、高速斷路器分別保護(hù)交、直流回路(見(jiàn)圖5)。

同樣，在轉(zhuǎn)換開關(guān)后，分別接交、直流避雷器進(jìn)行大氣過(guò)電壓保護(hù)，同時(shí)在真空斷路器和變壓器之間再設(shè)置一個(gè)交流避雷器，使設(shè)備免受牽引變壓器分?jǐn)鄷r(shí)產(chǎn)生的操作過(guò)電壓的影響。

4 牽引變流器

交流供電系統(tǒng)實(shí)際就是將直流供電系統(tǒng)中牽引變電所內(nèi)的牽引整流變壓器和牽引整流機(jī)組變成車載。在車載系統(tǒng)中，習(xí)慣稱為牽引變壓器和四象限整流器。

車載與地面變壓器除了結(jié)構(gòu)和冷卻方式因?yàn)檫\(yùn)行環(huán)境有所變化，容量上有所不同之外，沒(méi)有其他技術(shù)上的區(qū)別，這里不做詳述。

4.1 四象限整流器

為了說(shuō)明四象限整流器和牽引整流機(jī)組的區(qū)別，先介紹四象限的概念?！八南笙蕖苯忉尀闋恳到y(tǒng)可在由電壓和電流(分別為橫、縱軸)組成的平面坐標(biāo)系內(nèi)的四個(gè)象限工作，電壓的正負(fù)控制電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)方向，可使車輛雙向運(yùn)行；電流的正負(fù)控制能量的流向，可使車輛處在牽引和電制動(dòng)兩種狀態(tài)。很顯然有再生制動(dòng)的車輛，車載牽引系統(tǒng)必須都是四象限工作的，所以作為主要部件的逆變器和牽引電機(jī)是沒(méi)有必要強(qiáng)調(diào)四象限的。但是在直流供電系統(tǒng)中，由于開關(guān)器件的成本和容量方面的限制，牽引變電所內(nèi)的牽引整流機(jī)組都是兩象限的，多為24脈沖二極管整流裝置[6-7]，能量無(wú)法反饋給上級(jí)交流電網(wǎng)，所以直流供電系統(tǒng)在車輛或者地面上必須設(shè)置能量消耗或儲(chǔ)存裝置。因?yàn)槟芰颗c速度的平方成正比，因此高速直流地鐵都采用地面吸收的方式。交—直—交牽引系統(tǒng)的變流器通常由四象限整流器、直流環(huán)節(jié)和逆變器組成。四象限整流器不僅可以實(shí)現(xiàn)能量向電網(wǎng)反饋(可以不設(shè)大功率制動(dòng)電阻)，同時(shí)保證網(wǎng)側(cè)電流正弦化，且運(yùn)行于單位功率因數(shù)[8]。

多重化載波移相技術(shù)，通過(guò)將獨(dú)立的電流型PWM整流器進(jìn)行并聯(lián)組合(多重化)，同時(shí)使每個(gè)整流器采用相同的PWM調(diào)制波，并將相位相互依次錯(cuò)開一個(gè)相同的角度(載波移相)，使四象限整流器輸入電流的高次諧波相互錯(cuò)開，并在變壓器一次電流的諧波總量中部分抵消，從而以較低的開關(guān)頻率獲得等效的高開關(guān)頻率控制，即在降低功率損耗的同時(shí)，有效地提高了PWM整流器的電流、電壓波形品質(zhì)，從而有效吸收諧波含量，而不另設(shè)硬件吸收裝置。多重化四象限的拓?fù)鋱D見(jiàn)圖7中整流部分。

圖7 牽引變流器詳細(xì)原理Fig.7 Detailed traction converter

4.2 中間直流環(huán)節(jié)

中間直流環(huán)節(jié)電壓等級(jí)的選擇對(duì)于整個(gè)牽引系統(tǒng)來(lái)說(shuō)是至關(guān)重要的，因?yàn)槭墙?、直流雙制式系統(tǒng)，所以選用直流供電(采用1.5 kV)作為中間電壓是最簡(jiǎn)單和經(jīng)濟(jì)的方案。同時(shí)因?yàn)樽兞髌鞴β市∮?.5 MW[9]，因此也沒(méi)必要選用高速動(dòng)車組和大功率機(jī)車通常使用的3 kV等級(jí)中間電壓的體系。

直—交牽引系統(tǒng)需要配置單獨(dú)的濾波電抗器來(lái)減小網(wǎng)側(cè)諧波；在交—直—交系統(tǒng)中可以用牽引變壓器繞組的等效電感替代整流器交流側(cè)電感，所以現(xiàn)在少有單獨(dú)的電抗器。同時(shí)雖然利用牽引變壓器副邊作為直流供電回路的平波電抗器的方案在多流制機(jī)車中也有廣泛應(yīng)用，從質(zhì)量、空間、經(jīng)濟(jì)性角度有一定優(yōu)勢(shì)，但主電路之間的切換較為復(fù)雜，變壓器副邊的參數(shù)還要同時(shí)兼顧交流和直流回路的需求，所以選用保留單獨(dú)的直流濾波電抗器的方案。

在變流器內(nèi)為交、直流雙制式供電分別設(shè)置各自的預(yù)充電回路，直流回路設(shè)在濾波電抗器和中間直流環(huán)節(jié)之間，交流回路設(shè)在一組四象限整流器和變壓器副邊之間。

4.3 逆變器

IGBT模塊遵循電壓等級(jí)由小到大的次序逐漸被開發(fā)，并應(yīng)用在車載逆變器上。2.5 kV模塊出現(xiàn)后，使用它的三點(diǎn)式逆變器在DC 1 500 V供電牽引系統(tǒng)中有大量應(yīng)用(尤其在日本牽引系統(tǒng)中很常見(jiàn))，其主要優(yōu)點(diǎn)是輸出電壓波形質(zhì)量好，相同功率下開關(guān)頻率更低。但是3.3 kV IGBT問(wèn)世后，其組成的兩點(diǎn)式逆變器相比前者減少了半導(dǎo)體器件、直流環(huán)節(jié)電容器、過(guò)電壓保護(hù)裝置和電抗器，進(jìn)而導(dǎo)致設(shè)備成本、外形尺寸和質(zhì)量均大幅削減。綜合比較，后者結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可靠性高，經(jīng)濟(jì)性好的優(yōu)點(diǎn)更為突出。兩電平逆變器拓?fù)湟?jiàn)圖7中逆變部分。

4.4 輔助逆變器&充電機(jī)

在直—交牽引系統(tǒng)中，主(牽引)輔(輔助)逆變器均由網(wǎng)壓供電，是分體還是一體在設(shè)計(jì)上比較靈活。

在交—直—交系統(tǒng)中，如果要實(shí)現(xiàn)過(guò)分相時(shí)輔助逆變器仍可對(duì)車輛交流負(fù)載正常供電，則需要輔助變流器從中間直流環(huán)節(jié)取電，利用牽引變流器電制動(dòng)來(lái)維持供電。主輔一體的方案可有效減小箱體之間的連線[10]，而且隨著對(duì)車輛輔助系統(tǒng)冗余度要求的提高，分體小功率的輔助并網(wǎng)供電是發(fā)展趨勢(shì)，所以交—直—交系統(tǒng)近年來(lái)更傾向于主輔一體的方案。

將整流、牽引、輔助逆變及充電機(jī)集成為一體，共用中間直流環(huán)節(jié)和冷卻系統(tǒng)，設(shè)備集成度高，可有效降低設(shè)備的體積、質(zhì)量和成本，尤其更適合本文所研究的雙制式牽引系統(tǒng)。

輔助逆變器中的重要器件——隔離變壓器有中頻和工頻兩種方案，各有優(yōu)勢(shì)，前者在設(shè)備減噪、小型化、輕量化(160 kVA輔助，減重300 kg)方面的優(yōu)勢(shì)，使其在雙制式牽引系統(tǒng)中有著廣闊的應(yīng)用前景。

4.5 冷卻方式

變流器的輸出功率與所采用的冷卻方式密切相關(guān)。所使用的冷卻方式為采用熱管或鋁散熱器的自然冷卻、強(qiáng)迫通風(fēng)冷卻、沸騰冷卻和水冷[11]。

走行風(fēng)冷+熱管自然冷卻和強(qiáng)迫風(fēng)冷在城市軌道交通中有廣泛應(yīng)用，而水冷的變流器因?yàn)槟塬@得最大的輸出功率，所以特別適用于安裝在機(jī)車和動(dòng)車組的以持續(xù)功率長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行的變流器上[12]。

市域列車有近似于城市軌道交通列車頻繁啟停的工況，適合使用強(qiáng)迫風(fēng)冷這樣熱慣性小的冷卻方式，從而有效利用變流器的最大功率與持續(xù)功率的高比率；也有機(jī)場(chǎng)和城市之間的通勤車等站間距較大的工況，則更傾向于使用水冷這樣熱慣性大，過(guò)載能力小，但絕對(duì)散熱能力強(qiáng)的冷卻方式。

5 電機(jī)

雙制式車輛只有在地鐵斷面基礎(chǔ)上研發(fā)才能最大化地發(fā)揮其經(jīng)濟(jì)性優(yōu)勢(shì)，地鐵客室地板面高度(1 130 mm或1 100 mm)的限制決定了電機(jī)只能采用自通風(fēng)冷卻方式(轉(zhuǎn)向架枕梁部位無(wú)法像干線鐵路車輛那樣容納下強(qiáng)迫通風(fēng)電機(jī)的風(fēng)道)。選用自通風(fēng)電機(jī)中功率最高的等級(jí)，持續(xù)功率在260～280 kW之間，可以滿足牽引性能要求，質(zhì)量最好控制在600 kg以下，轉(zhuǎn)向架構(gòu)架的強(qiáng)度將受電機(jī)質(zhì)量增重和全壽命運(yùn)營(yíng)里程變長(zhǎng)兩方面影響，需要重點(diǎn)加強(qiáng)。同時(shí)還需要考慮電機(jī)軸向尺寸和輪盤制動(dòng)兼容的問(wèn)題。

6 結(jié)語(yǔ)

本文結(jié)合市域軌道交通系統(tǒng)的發(fā)展需求，根據(jù)交、直流供電系統(tǒng)的特點(diǎn)，先通過(guò)優(yōu)先采用共用受電弓和牽引直—交部分的方案來(lái)整合交、直流車載牽引系統(tǒng)，然后提出主電路的配置和對(duì)受電弓、高壓檢測(cè)、保護(hù)裝置進(jìn)行的雙制式適應(yīng)性改造的方案。牽引變流器則優(yōu)先采用載波移相技術(shù)的多重化四象限整流器、與直流供電等級(jí)相同的1.5 kV中間電壓和最先進(jìn)的兩電平逆變器，同時(shí)保留了單獨(dú)的直流濾波電抗器；對(duì)于輔助逆變器，將其整合進(jìn)牽引變流器箱且采用中頻變壓器隔離的方案，更適合雙制式車輛設(shè)備輕量化和小型化的需求；主變流器的冷卻方式則需要根據(jù)線路特點(diǎn)在強(qiáng)迫風(fēng)冷和水冷兩種方式中權(quán)衡。闡述采用高功率的自通風(fēng)電機(jī)及其在質(zhì)量、外形尺寸方面的控制。綜合以上內(nèi)容，從牽引系統(tǒng)可靠性、經(jīng)濟(jì)性、輕量化等方面綜合選定了雙制式市域快軌牽引系統(tǒng)主回路配置和相應(yīng)高壓設(shè)備的技術(shù)方案。

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TractionSystemMainCircuitandHigh-voltageEquipmentforRegionalExpresswithDual-ModePowerSupply

OUYANGRuijing

(CRRC Changchun Railway Vehicle Co., Ltd., Changchun 130062)

The regional express with dual-mode power supply, with the advantages of both AC and DC power supply systems, can effectively connect the urban rail and the main railway line systems, having great development prospects in the suburban areas. Firstly, Based on the characteristics of tow power supply systems, this paper puts forward the scheme of integrating AC and DC power supply traction systems, and then introduces the configuration of the main circuit and the adaptive modification of the pantograph, the high voltage detective, protective devices for the dual-mode power supply systems. Secondly, the scheme of the four-quadrant rectifiers, DC links, inverter and filter reactors in the traction converter is introduced in detail, and the integration of the auxiliary converter and the isolation-transformer program and the choice of converter cooling mode are mentioned. Finally, the basic requirements for traction motors in terms of cooling modes, power, weight, and dimensions are presented.

regional express; dual-mode power supply; traction system main circle; high-voltage equipment; dual-mode power supply pantograph

10.3969/j.issn.1672-6073.2017.06.015

U231

A

1672-6073(2017)06-0084-05

2017-01-18

2017-09-18

歐陽(yáng)瑞璟，男，碩士，高級(jí)工程師，主要從事市域快軌車輛電氣總體研發(fā)，ouyangruijing@cccar.com.cn

(編輯：王艷菊)