《城轨车辆控制系统》课件-项目3：主电路与供电系统

城轨车辆控制系统1.城市轨道交通车辆主电路电器城市轨道交通车辆电气控制系统部件是用来对城市轨道交通车辆以及其他的牵引设备进行切换、检测、控制、

保护和调节

的电器及装置，也可称为牵引电器。城市轨道交通车辆主电路电器牵引电器一般分为主电路电器、控制电路电器和辅助电路电器三部分。主电路电器主要包括受电弓、高速断路器、制动电阻器等等。受电弓制动电阻HSCB主熔断器2026/1/14作用当受电弓升起时，弓与网接触滑行，从接触网受流取电，通过车顶云母线传到车辆内部，供车辆设备使用。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.高位阻挡城市轨道交通车辆主电路电器受电弓(气动弹簧弓)

城市轨道交通车辆主电路电器受流器(上部受流)受流器(下部受流)2026/1/14高速断路器作用低压控制高压的开关设备。其作用就是将电网与车辆高

压设备分开，利用HSCB

过电

流(如短路)后的快速响应特性

来保护直流侧设备。在正常运行时，HSCB

用于接通、关断电源回路和保护

牵引设备。它的限流特性和

高速切断能力能防止由于短路或过载而引起的毁坏。城市轨道交通车辆主电路电器2026/1/14制动电阻箱悬挂于车辆底架下方。电阻制动时，制动电阻吸收惯性转动产生的电动机发电能量，

将电能转换成热能散逸到大气中

去。

城市轨道交通车辆主电路电器制动电阻2026/1/14除了上面介绍的主电路电器设备之外，还有哪些呢?接地电阻浪涌吸收器接触器城市轨道交通车辆主电路电器用于频繁的接通和切断主电路保护车辆免受雷击过电压为主回路提供回流通路2026/1/142.受电弓控制

受电弓控制受电弓和高速断路器控制保护空气开关

电源列车线21103-X06

10808-X0610808-X0621112C0821112D02

C0221112D02

D0209109

09

21122C0221122

A02

A0321122

A03|

A03

012F3102升弓起动继电器—

K_

Al-vo1A230400受电弓电路控制：由列车电源线30420提供电源

(DC110V),由受电弓和高速断路器控制保护空气

!

开关2F30进行过流保护操作：升弓开关2S01

执行“升弓”指令，操降弓控制开关2S02

执行“降弓”指令14012F32

公AI-V01.2K32[A22221112142K31211133K08Al-v012

K33A2降弓继电器

受电弓保持继电器2026/1/1430422F3021100132K04211012221110142K33132Y01

K自动空气开关(02124)

(02166)(02352)2111764633224230102304202F330254

2K102.升弓开关一

2S09Y039Y02降弓开关9Y059Y049Y062595960260紧急制动

继电器21104211142K3275313140221102按下降录控制稀蓉2S,元犁弱度动缕悚2K

泰电

，降弓继电器2张32得

。具体电路为：30420:2F33:2K10·2K32·(2K31+2K33)·3K08·2K33

·2K040²33控制开通升虽

3

路

，当040≥3bar时自动

升弓。控制逻辑

为

：30432控制23和2K佚电曼电0(2KB94

弓2213升弓2S0IE149Y03

9Y0259C0221112D0260jA03212203260022Y01-V01

2K33[2026/1/1430400(1)升弓控制按下升弓开关2S01,升弓启动继电器2K31得电。控制逻辑为：30420·2

F30·2K04·2S02

·2S01

·2F31

·2K31·L30400

受电弓控制108

08

x0621112

D02109

09

21122

jA032F31入-X06

108-

C0821112D02109022110013-V01

2K321321113(02124)(02166)(02352)32p4230254539Y0625921117C0221122A02|降弓2802E2111521103211042111422211122K332F302F332F32304202111030420-v012K3272K312K312K109Y049Y053K08-X062111109321308

受电弓控制(2)降弓控制(续)紧急情况下的降弓操作：单只受电弓，操作设在A车司机控制面板的紧急制动开关。逻辑为：开关被激活，2K10继电器失电，直接分断2K33

和2Y01。>

“有电无气”情况下的升弓：当升弓气压小于3bar时，先按下升弓按钮，使电磁阀2Y01得电开通受电弓气路，然后脚踩位于A车8号座位下的脚踏泵，人工供风升弓。

受电弓控制(2)受电弓状态检测受电弓的状态可以从按钮灯上判断：当升弓按钮绿灯亮时，表示所有受电弓都已升起；当降弓按钮红灯亮时，表示所有受电弓都已降下；当升弓按钮绿灯和降弓按钮红灯都不亮时，表示两个受电弓处于不同的状态

(如升单弓)。3.高速断路器控制高速断路器“分”启动继电器高速断路器“合”启动继电器-2026/1/14高速断路器(HSCB)IQ02的起动控制由列车电源线30420供电(DC110V),由受电弓和高速断路器控制自动空气开关2F30进行过流保护，控制电路如图：21主断分2S03E7

2213

主断合2S04y4-X05

212124D0221222A02

高速断路器控制01

2F34头02A1

2K34[A230400高速断路器起动“合”列车线2/20113140102A1A2D08

D02

21212D02

A03

212222F353K35L-X05D0221212A03212229Y02108!10923

2K04249Y04108109高速断路器“合”按钮开关-26161622629Y050809K-V01A9Y030809P1203

21202(02115)9Y0621204K(1)合闸控制高速断路器“合”按钮开关2S04置“合”位高速断路器“合”启动继电器2K34得电吸合，控制逻辑为：21100.2K04.2S03·2S04.2F34.2K34304009Y06261

9Y059Y049Y039Y02——2K34

使高速断路器启动“合”列车线21212被激活，并通过车钩连接器传递到另一单元，

激

活相应的高速断路器“合”启动继电器。

高速断路器控制2120223

2K042421主断分2S03E2213主断合2S04

E-142026/1/14

3040021201K08

108!

-X05D08

D02

D0221212A13K35□A2012F34以0221212D02A032122261-62262109A0321222131401A12K34-X05

D02A02108.109212122122221203(02115)2120408092F35-V01A20902高速断路器“分”启动继电器自动空气开关02158)

21502213002K3561

622130621310132K381415

13

2K40∈-

2K3418

142K36Tu-x0134000启

动限制时间继电器高速断路器线圈驱动继电器高速断路器控制21303-xO1R

D1Q02i518-V01本

A2

A(1)合闸控制(续)332K33

2K101302

213012K40

B△A2

Z2A2限流电阻2V10

平

K(02158)(02435)01

2K3830420

|01G

B3B42F365213002130421313213051311C

A32K38|21300213072K362R01H0202033330420(02158)

215022130001213102K3814152K40∈-18213032K36Z2

A2B4-xo1

34000高速断路器的控制分为两个阶段：2

)

高

速断路器保持阶段：随着断路器联锁装置到相应位置，其

辅

助

触

头A3-A4

和

B3-B4

闭合。由于时间

继电器2K36

的延时时间是1秒，之后常开触

头

断

开此时，高速断路器线圈继续由限流电阻

2R01电路供电。电路逻辑为：30420·2V10·2R01·1Q02(A3-A4)

··30400。

高速断路器控制(1)合闸控制(续)-x01

1Q020221304

21305213002K38\21302

21301(02158)(02435)2V10

来0102A1A221300i518213131311G

B32K402K362K342K382R012F36HA2DK131461

08

108!

-X05

08

108!

-X05

21212

D08

D02D0221212

D0262

21212

09

109

09

109

21222

D02

A03

A0321222

A02262

21222

01(2

)分闸控制高速断路器“分”按钮开关2S03置“分”位，人为分断；先分断高速断路器“合”启动继电器2K34

回

路

，——2K35使高速断路器启动“分”列车线被激活，并通过车钩传递到另

一

单元激活相应的高速断路器“分”启动继电器。——2K35使高速断路器线圈失电，高速断路器主触头断开。然后高速断路器“分”启动继电器2K35

得

电

，

21主断岔2SQ3E十控制逻辑为：21100

·2K04·2S03·2F35·212042K35

229Y062619Y059Y049Y0313主断合2S04E-9Y02

14

高速断路器控制012F3502-V013K354A212011314(02115)232K₀4242K34A202A12026/1/14K4A21204211002120330400高速断路器控制(3)

断路器状态显示高速断路器的状态可以从按钮灯上判断。当主断合按钮绿灯亮时，表示所有高速断路器已处于闭合状态；当主断分按钮红灯亮时，表示所有高速断路器已处于断开状态。若主断合按钮绿灯和主断分按钮红灯都不亮，则表示所有高速断路器

不处于同一状态(比如有1-3个发生跳闸)。4.认识城轨车辆辅助供电系统认识城轨车辆辅助供电系统辅助供电系统是城市轨道交通车辆的一个重要组成部分，安装于拖车构架上。主要为除牵引系统以外的所有用电设备供电：通风机、空调设备、空气压缩机、电加热器、电动刮雨器等。2026/1/14空压机组空调机组通风机辅助供电方案的发展：旋转式电动机-发电机组的供电方案静止式变流机组方案。认识城轨车辆辅助供电系统认识城轨车辆辅助供电系统辅助逆变系统一般由受电电路、电容器充放电电路、三相逆变器、交直流滤波电路、变压器及相关控制电路等部分构成。辅助逆变系统通常需要满足如下基本要求：1.输出电压为三相四线制，电压和频率满足要求；2.宽输入电压变化范围内，能够输出额定容量；3.输出电压为正弦波形或准正弦波形；4.较强的负载突变能力；5.一定的冗余度。

认识城轨车辆辅助供电系统辅助供电网络包括：辅助逆变器、蓄电池、低压总线、所有控制器、断路器、继电器、接触器等。PA

箱(内含辅助变流器模块)接触器断路器2026/1/14认识城轨车辆辅助供电系统1.辅助逆变器

(DC/AC)接触网

受电弓来自触网

车间电源供电列车总线受电弓供电主触头K₁K₂车间电源供电

接触器主触头每节车厢辅助逆变器3~3~3~辅助逆变器辅助逆变器将接触网1500V直流电降压逆变为AC380V,3相，50Hz,

有电隔离的交流中压认识城轨车辆辅助供电系统2.中压总线(AC380V)和低压总线(DC110V)列车内负载是由两组交流电源供电的，当一组交流电源发生故障时，重要的负载会自动切换至另一组电源供电，保证继续工作。主蓄电池作为低压电源一部分为列车提供紧急电源，主蓄电池的作用是列车启

动时，主蓄电池为列车启动时的电气设备提供直流电源，直至列车辅助逆变器正常

工作。低压用电设备由辅助逆变器提供电能，而列车上的所有蓄电池通过二极管与负载反向隔离。认识城轨车辆辅助供电系统3.DC网络的电源DC网络的电源是由带充电设备的蓄电池充电器通过二极管来提供的。DC

蓄电池充电器提供额定DC110V

电源，直接提供至直流负载。2026/1/14司机室设备外部照明5.辅助逆变电路形式

辅助逆变电路形式辅助逆变器负载电动列车辅助逆变器

系统主要由每节车厢的逆变器并联组成，并向空调通风、照明、蓄电池充电、

设备冷却风机、低压电源提供电源。蓄电池充电受电弓控制牵引控制空气制动和空压机控制辅助逆变器控制通信设备和广播空调和通风系统照明系统应急照明车钩控制侧门控制ATC

和司机室信号控制低压电源LVPS空调压缩机冷凝器风扇客室照明司机室加热装置设备通风机挡风玻璃除霜器220V

方便插座三相380V负载直流负载2026/1/14

辅助逆变电路形式辅助逆变器组成及原理：以庞巴迪公司生产车辆配有的辅助变流器为例，其辅助变流器安装在C

车的

PA电气设备箱中，其辅助变流器的原理如图所示。X12

充电电路ACM线路电感三相变压器U₁U₂W₁W₂x13EMI

电容

三相电压测量辅助变换模块DC+3~3-PHASE380V/50Hz辅助滤波2026/1/14

辅助逆变电路形式辅助逆变电路结构城市轨道交通车辆中常见辅助逆变器结构有不同的形式。结构形式

一：23456791-线路滤波器

2-升/降压斩波器3-滤波器

4-逆变器

5-交流滤波器6-隔离变压器

7-二极管整流桥8-带中点的AC380V电源9-输出滤波器2026/1/1410

111-线路滤波器2-降压斩波器

3-滤波器

4-逆变器5-交流滤波器

6-隔离变压器7-带中点的AC380V电源8、10-降压变压器11、12-二极管整流滤波

辅助逆变电路形式结构形式二：2026/1/14

辅助逆变电路形式结构形式三：5234671-线路滤波器2-逆变器

3-交流滤波器4-隔离变压器5-带中点的AC380V电源

6-二极管整流桥

7-输出滤波电路DCOn2026/1/14DC

110VAC

380VAC

辅助逆变电路形式结构形式四：6

781-线路滤波器

2-逆变器

3-交流滤波器

4-隔离变压器5-带中点的AC380V电源6-降压变压器7-二极管整流桥8-输出滤波电路2026/1/141-线路滤波器

2-逆变器

3-交流滤波器

4-隔离变压器5-带中点的AC380V电源6-降压变压器7-二极管整流桥8-输出滤波电路

辅助逆变电路形式24

6

7

8结构形式五：2026/1/14AC

380V2

34

辅助逆变电路形式1-线路滤波器

2-逆变器

3-隔离变压器

4-带中点的AC380V电源结构形式六：2026/1/14

辅助逆变电路形式结构形式七：ObAC

380VAC220VDC

110V21-线路滤波器2-逆变器

3-变压器

4-AC380V三相绕组5-AC220V单相绕组6-DC110V三相绕组2026/1/14

辅助逆变电路形式辅助供电系统的电路形式的选择：(1)变流器系统的选择。变流器系统有两种形式，一种是直接逆变，另一种是先斩波(升/降压斩波或降压斩波)后逆变。(2)逆变器的选择。逆变器有单台逆变器(上述形式一、二、三、四)和

两台逆变器串联(上述形式五、六、七)两种形式。(3)低压电源的选择。低压电源包括DC/DC

变流器和蓄电池。DC/DC

变流器在列车运行时作为DC110V的电源，同时给蓄电池充电。2026/1/146.辅助供电系统供电电路应用辅助供电系统供电电路应用逆变器的电路构造形式城市轨道车辆辅助逆变器双逆变器型单逆变器型先升/降压

后逆变型直接逆变型并联型串联型双逆变器型的缺点：①电路复杂，元器件多；②两台逆变器串联，动态均压要求

高，故障率高；③一次绕组输人电压的谐波含量高；④变压器结构复杂双逆变器型的优点：①开关频率低，损耗小，效率高；②输出电压为12阶梯