陈姝 孙洪庆
中车长春轨道客车股份有限公司， 高级工程师 长春 130062
摘要：城铁车辆辅助供电系统母线扩展供电方式应用广泛，基于辅助逆变器的控制策略不同和扩展供电电路器件设置不同，整车扩展供电策略也存在一定的差异，现对整车扩展策略的方式进行比对并对车辆安全性进行说明。
关键词：扩展供电 辅助逆变器 控制策略 安全性
缩写词：扩展供电接触器--KMK;辅助逆变器--APS;网络控制单元--VCU;输出接触器--KMA
辅助供电系统是列车上至关重要的功能系统。它用作车辆空调、电热采暖、照明、空压机、各系统控制电路及列车监视系统、车载信号和通信设备等电源，是列车系统不可缺少的一部分。辅助系统的可靠运行直接影响车辆的可用性。
1、辅助供电系统母线供电方式
辅助供电系统常用的母线构成方式主要有三种：一种为扩展供电方式，一种为并联供电方式，另一种是交叉供电方式。扩展供电是指中压母线上设置一个用于扩展的接触器，正常情况下，每个辅助变流器给与其连接的中压负载供电，当某个辅助变流器故障时，会通过扩展接触器的切换，转换成其他辅助变流器扩展供电。并联供电方式是所有辅助变流器同时输出到干线，给中压负载提供电源，当其中一个辅助变流器故障时，不用任何切换操作，就可以实现冗余功能。交叉供电是两路交流母线贯穿列车，分别于两个辅助逆变器相连，将每个车厢的交流负载根据功率平均分为两组，分别由两个辅助逆变器供电；对于牵引和辅助逆变器冷却风机等重要设备，两个辅助逆变器均为其供电，以便在一个辅助逆变器故障时起到冗余的作用。
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2、扩展供电的应用
扩展供电母线方式具有设备成本低、易于维护、控制策略简单、设备数量少、设备布置容易、母线布置少等优势，在现有的城铁车辆市场中占据近一半份额。
3、扩展供电的控制策略（有电压检测继电器）
扩展供电电路的功能是列车上当其中一台辅助电源出现故障时，自动切换到另一台正常运行的辅助电源向全列车6辆车的基本负载供电并保证列车的正常运行。基本负载是指切除一半空调压缩机负载后的全部负载。
扩展供电采用网络控制，其工作原理如下：
3.1正常工作模式
1)主电路
本车APS与另车APS启动后，各车APS的输出接触器KMA闭合， KMK仍处在断开状态。两车APS各自向本单元车辆辅助系统供电。
2)控制电路
控制电路操作如下：
两车APS均正常工作---各APS给VCU发出“OK”信号---延时一定时间后，各车KMA闭合---扩展指令为低电平。
b)控制继电器 K13开---KMK开---两车APS各自向本单元车辆辅助系统供电。
即使“APS-OK”由于某种原因误动作引起控制继电器K13吸合，只要三相电压检测继电器K11、K12检测到两APS装置有交流输出，K11、K12都吸合，扩展供电接触器KMK也不能吸合，各单元的辅助负载分别由各自APS装置供电。
3.2故障发生模式
APS故障状态时，扩展电路工作。
1）主电路
在这种情况下，本车APS将停止工作，它车APS仍继续工作，KMK闭合。因此，本车的APS负载将通过KMK由它车APS供电。
2）控制电路
控制电路操作如下：
本车APS给VCU发出“故障”信号---VCU发出全列车APS空调负载减载指令。
延时一定时间后，VCU发出扩展指令（高电平）---KMK闭合---本车APS的负载将通过KMK由它车APS供电,同时KMK给VCU回馈“扩展状态回馈”信号。
3.3故障恢复模式
当本车APS恢复正常时，控制电路操作如下：
本车APS给VCU发出“OK”信号---VCU发出的扩展指令为低电平－--KMK立即断开---本车APS输出接触器KMA闭合---VCU断开空调负载减载 指令。
在扩展供电恢复的过程中，需要断开KMK，当KMK发生“卡合故障”无法正常断开时：
（1）APS对输出接触器KMA后端母线的电压进行检测；
（2）当KMA后端母线存在380V电压时，KMA由于电气互锁保护而无法闭合；此时列车级仅有一个APS工作，整列车有辅助供电，基本负载工作。
4、扩展供电的控制策略（无电压检测继电器）
4.1正常工作模式
1)主电路
本车APS与另车APS启动后，各车APS的输出接触器KMA闭合， KMK仍处在断开状态。两车APS各自向本单元车辆辅助系统供电。
2)控制电路
控制电路操作如下：
a）两车APS均正常工作---各APS给VCU发出“OK”信号---延时一定时间后，各车KMA闭合---扩展指令为低电平。
b)KMK开---两车APS各自向本单元车辆辅助系统供电。
4.2故障发生模式
APS故障状态时，扩展电路工作。
1）主电路
在这种情况下，本车APS将停止工作，它车APS仍继续工作，KMK闭合。因此，本车的APS负载将通过KMK由它车APS供电。
2）控制电路
控制电路操作如下：
本车APS给VCU发出“故障”信号---VCU发出“APS隔离”信号---VCU发出全列车APS空调负载减载指令。
延时一定时间后，VCU发出扩展指令（高电平）---KMK闭合---本车APS的负载将通过KMK由它车APS供电,同时KMK给VCU回馈“扩展状态回馈”信号。
4.3故障恢复模式
当本车APS恢复正常时，控制电路操作如下：
本车APS给VCU发出“OK”信号---VCU发出的扩展指令为低电平－--KMK立即断开---VCU取消“APS隔离”信号---本车APS输出接触器KMA闭合---VCU取消空调负载减载指令。
在扩展供电恢复的过程中，需要断开KMK，当KMK发生“卡合故障”无法正常断开时：
（1）如果KMK的辅助触点指示其闭合，那么两个APS将被停止。该动作完成后，VCU可命令KMK闭合，这时取消到另一个APS的“APS隔离”信号并允许此APS启动。 此时列车级仅有一个APS工作，半列车有辅助供电。
5、总结
基于扩展供电主电路的器件设置不同和辅助逆变器不同的控制策略，网络系统采用不同的控制策略实现扩展供电的功能，并且同时保证扩展供电的安全性和可靠性。
参考文献
［1］刘恩朋.浅谈北京地铁14号线辅助供电系统［J］.科技视界，2015.
［2］康亚庆.地铁车辆辅助系统两种供电网络的分析［J］.现代轨道交通 ，2012.
［3］陶生桂.城市地铁与轻轨车辆辅助系统综述［J］.电力机车技术，2013.