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【摘 要】以阿尔斯通公司为劳尔现代有轨电车设计的供电系统为依据，介绍电车上的实际应用情况。
【关键词】IGBT；供电系统；现代电车
1现代有轨电车的发展及特点
有轨电车悠久的历史甚至超过了地铁，20世纪30年代逐渐成为主要交通工具。但二战之后，工业飞速发展，汽车逐步成为人类的主要交通工具，早期有轨电车由于缺少核心竞争力在路权争夺中逐步败下阵来。20世纪八、九十年代，有轨电车以现代化、环保、人性化、安全、舒适的设计受到世界各地的青睐。现代电车已成为提升城市形象、品味的得力助手，并作为一道流动的风景线迎接八方来客。现代电车节能、环保；采用模块化设计以备客流量上升后，灵活增加编组；低地板方便乘客乘车。
图1天津TRANSLOHR现代电车实物图
2劳尔电车供电系统的介绍
2.1引流装置受电弓
受电弓安装乘客模块顶部用于接收电流。受电弓采用的是单弓类型。它的底架通过绝缘装置被固定在机车顶部。下部的连接杆和支柱接在底架上。上部的连接杆通过球形轴承与下部的连接杆连接。连接杆是钢制的。在它的顶部，受电弓被铝制支柱托着，并与它的底架保持平行。受电弓的抬升操作由鼓风机和链子实现。降下操作靠地球引力完成，并带有声响。受电弓的升降动作是垂直的运动。在底部它通过气体插销与底架锁闭。电流流经钢制连接杆。柔软的电缆将连接杆和枢轴连接。
2.2.避雷器
非线性电阻安装在受电弓上。用于防护高压回路的过载电压。
它连于线电压和地之间以限制电压峰值对地放电的能量。该装置主要部分的由具有明显非线性特性的金属氧化物组成。如果终端电压小于电路允许最大电压，该装置会作用产生高电阻和几百微安的电流，主要取决于电容影响。对较高电压，该装置电阻迅速减小，峰值电流（通过导轨）接地释放，因此，高压回路不会超过额定安全电压值。只要通过终端的电压在允许范围内，它就变回高电阻，阻止电流接地。
2.3.主回路断路器
它是双向信号电控的开关，具有电吹弧和过载电流直接释放的功能。该装置设计安装于车顶部。防护电器设备中过载电流的出现。
2.4.高压盒
HV盒有以下设备构成：
·四相触点用于3x400VAC50Hz辅助线路的重组。如果两个辅助逆变器中有一个发生故障，那么它就会产生唯一的由正常辅助逆变器供电的辅助线路。
·线电流/电压读取装置，接入逆变器供电线路中。
·差动继电器用于测试出入机车电流的差异。如果差异大于90A，就会报警。
·终端带用于使750VDC在车内流通，并回流到集电靴。
2.5.电流回流
机车供电的回流从接触网到导轨，是通过集电靴实现的。集电靴是碳铜材料构成，它连接于支持受电弓的连接模块上的导向装置。集电靴是规格化的，所以它们每个都对整个机车的回流持续约5秒。每个集电靴设计承受的正常电流为220A，最大电流为860A（在只有一个集电靴回流的极限情况下）。
2.6.各级供电的功能
三套不同车载电路系统用于提供不同供电功能：
2.6.1750VDC供电系统
750VDC电路系统经过受电弓引流，高压盒分配后主要用于供给车上两端牵引逆变装置的400V逆变器及牵引逆变器使用，可变换成适合车上各设备需要的电源，并直接给乘客模块的取暖设备供电。
2.6.23x400VAC50Hz供电系统
该供电系统由两个辅助的变流器提供。这两个整流器为故障安全的設备提供冗余性电源，维持机车的运营。故障安全的设备包括：牵引电路的辅助部分，制动气体单元的压缩机。
三相电气设备都受短路保护器保护。提供3x400VAC50Hz的变流器的供电模块的设计原理和牵引变流器模块的相同。它使用IGBT技术，通过高频转换减少发送到线路中干扰。与牵引设备一样，半导体也是冷凝水降温的。
IGBT的传导命令是由IGBT控制板以PWM信号形式提供的。控制板由变流器的控制命令系统控制，该系统与机车CAN网络。供电模块受到输入熔丝的保护，在发生故障时，自动断开电路。每个辅助的变流器在它的输出中，配有变压器已提供3相系统与线性电压间的绝缘。
另外，在变流器输出中有一个滤波器提供与使用设备兼容的波形。
2.6.324VDC电路系统
这个电路系统由3x400VAC50Hz辅助电路系统中的两个24V变流器供电。两个变流器的使用可以保证故障安全设备的供电，维持机车的运营。如果这两个变流器都发生了故障，那么备用电池的24V供电一段时间。在停车场，电池可以通过外接充电器充电，充电器接入车辆电池24V插孔。
所有的设备都有断路器的保护。24V变流器的正常功率为10Kw。充电器由两个5kW的模块平行布线构成。输入中的三相电压通过三相二极管电桥被调整。直流被送到2个相同的平行布线模块中。这些模块是DC/DC全波IGBT变流器，配有高频变压器构成的绝缘台。输出电流被调整滤波。
2.7.24V备用电池和启动器电池
备用和启动电池设计为公公系统供电（司机/CCS，与乘客的通信），在机车故障时，可提供1个小时的紧急照明。
24V电池由18个密封的铅块组成，免维修，无需加水，使用寿命长。电池块是铁路系统广泛使用的类型。24V备用电池安装固定于焊接的钢架上，靠近变流器盒。在停车场，电池可以通过24V的插座用充电器进行充电。打开缓冲器可见24V插座。
图2劳尔现代电车供电系统示意图
3结束语
劳尔电车的供电系统采用双套平行供电系统，在一套系统出现故障的同时，另一套系统产生电量在降级作业情况下，也可供给全车使用。此类设计符合当今现代有轨电车发展趋势。
面对资源短缺、环境保护等问题，未来电动车辆势必成为主流交通工具此类供电系统在现代电车的应用前景将是十分广阔的。
参考文献：
[1]周庆瑞，施翊，新型有轨电车及其创新的供电制式，2008（06）
[2]柴适.有轨电车供电新技术，2011（04）
【关键词】IGBT；供电系统；现代电车
1现代有轨电车的发展及特点
有轨电车悠久的历史甚至超过了地铁，20世纪30年代逐渐成为主要交通工具。但二战之后，工业飞速发展，汽车逐步成为人类的主要交通工具，早期有轨电车由于缺少核心竞争力在路权争夺中逐步败下阵来。20世纪八、九十年代，有轨电车以现代化、环保、人性化、安全、舒适的设计受到世界各地的青睐。现代电车已成为提升城市形象、品味的得力助手，并作为一道流动的风景线迎接八方来客。现代电车节能、环保；采用模块化设计以备客流量上升后，灵活增加编组；低地板方便乘客乘车。
图1天津TRANSLOHR现代电车实物图
2劳尔电车供电系统的介绍
2.1引流装置受电弓
受电弓安装乘客模块顶部用于接收电流。受电弓采用的是单弓类型。它的底架通过绝缘装置被固定在机车顶部。下部的连接杆和支柱接在底架上。上部的连接杆通过球形轴承与下部的连接杆连接。连接杆是钢制的。在它的顶部，受电弓被铝制支柱托着，并与它的底架保持平行。受电弓的抬升操作由鼓风机和链子实现。降下操作靠地球引力完成，并带有声响。受电弓的升降动作是垂直的运动。在底部它通过气体插销与底架锁闭。电流流经钢制连接杆。柔软的电缆将连接杆和枢轴连接。
2.2.避雷器
非线性电阻安装在受电弓上。用于防护高压回路的过载电压。
它连于线电压和地之间以限制电压峰值对地放电的能量。该装置主要部分的由具有明显非线性特性的金属氧化物组成。如果终端电压小于电路允许最大电压，该装置会作用产生高电阻和几百微安的电流，主要取决于电容影响。对较高电压，该装置电阻迅速减小，峰值电流（通过导轨）接地释放，因此，高压回路不会超过额定安全电压值。只要通过终端的电压在允许范围内，它就变回高电阻，阻止电流接地。
2.3.主回路断路器
它是双向信号电控的开关，具有电吹弧和过载电流直接释放的功能。该装置设计安装于车顶部。防护电器设备中过载电流的出现。
2.4.高压盒
HV盒有以下设备构成：
·四相触点用于3x400VAC50Hz辅助线路的重组。如果两个辅助逆变器中有一个发生故障，那么它就会产生唯一的由正常辅助逆变器供电的辅助线路。
·线电流/电压读取装置，接入逆变器供电线路中。
·差动继电器用于测试出入机车电流的差异。如果差异大于90A，就会报警。
·终端带用于使750VDC在车内流通，并回流到集电靴。
2.5.电流回流
机车供电的回流从接触网到导轨，是通过集电靴实现的。集电靴是碳铜材料构成，它连接于支持受电弓的连接模块上的导向装置。集电靴是规格化的，所以它们每个都对整个机车的回流持续约5秒。每个集电靴设计承受的正常电流为220A，最大电流为860A（在只有一个集电靴回流的极限情况下）。
2.6.各级供电的功能
三套不同车载电路系统用于提供不同供电功能：
2.6.1750VDC供电系统
750VDC电路系统经过受电弓引流，高压盒分配后主要用于供给车上两端牵引逆变装置的400V逆变器及牵引逆变器使用，可变换成适合车上各设备需要的电源，并直接给乘客模块的取暖设备供电。
2.6.23x400VAC50Hz供电系统
该供电系统由两个辅助的变流器提供。这两个整流器为故障安全的設备提供冗余性电源，维持机车的运营。故障安全的设备包括：牵引电路的辅助部分，制动气体单元的压缩机。
三相电气设备都受短路保护器保护。提供3x400VAC50Hz的变流器的供电模块的设计原理和牵引变流器模块的相同。它使用IGBT技术，通过高频转换减少发送到线路中干扰。与牵引设备一样，半导体也是冷凝水降温的。
IGBT的传导命令是由IGBT控制板以PWM信号形式提供的。控制板由变流器的控制命令系统控制，该系统与机车CAN网络。供电模块受到输入熔丝的保护，在发生故障时，自动断开电路。每个辅助的变流器在它的输出中，配有变压器已提供3相系统与线性电压间的绝缘。
另外，在变流器输出中有一个滤波器提供与使用设备兼容的波形。
2.6.324VDC电路系统
这个电路系统由3x400VAC50Hz辅助电路系统中的两个24V变流器供电。两个变流器的使用可以保证故障安全设备的供电，维持机车的运营。如果这两个变流器都发生了故障，那么备用电池的24V供电一段时间。在停车场，电池可以通过外接充电器充电，充电器接入车辆电池24V插孔。
所有的设备都有断路器的保护。24V变流器的正常功率为10Kw。充电器由两个5kW的模块平行布线构成。输入中的三相电压通过三相二极管电桥被调整。直流被送到2个相同的平行布线模块中。这些模块是DC/DC全波IGBT变流器，配有高频变压器构成的绝缘台。输出电流被调整滤波。
2.7.24V备用电池和启动器电池
备用和启动电池设计为公公系统供电（司机/CCS，与乘客的通信），在机车故障时，可提供1个小时的紧急照明。
24V电池由18个密封的铅块组成，免维修，无需加水，使用寿命长。电池块是铁路系统广泛使用的类型。24V备用电池安装固定于焊接的钢架上，靠近变流器盒。在停车场，电池可以通过24V的插座用充电器进行充电。打开缓冲器可见24V插座。
图2劳尔现代电车供电系统示意图
3结束语
劳尔电车的供电系统采用双套平行供电系统，在一套系统出现故障的同时，另一套系统产生电量在降级作业情况下，也可供给全车使用。此类设计符合当今现代有轨电车发展趋势。
面对资源短缺、环境保护等问题，未来电动车辆势必成为主流交通工具此类供电系统在现代电车的应用前景将是十分广阔的。
参考文献：
[1]周庆瑞，施翊，新型有轨电车及其创新的供电制式，2008（06）
[2]柴适.有轨电车供电新技术，2011（04）