CRH2輔助供電系統(tǒng)1.18

1、1第三章 輔助供電系統(tǒng)第三章 輔助供電系統(tǒng) 第一節(jié) 輔助供電系統(tǒng)構(gòu)成與功能 一、概述 二、輔助供電系統(tǒng)工作原理 第二節(jié) CRH2動車組輔助供電系統(tǒng) 一、概述 二、工作原理 2一、概述 第一節(jié) 輔助供電系統(tǒng)構(gòu)成與功能 輔助供電系統(tǒng)為動車組上除牽引動力系統(tǒng)之外的所有用電設(shè)備提供電力，是動車組技術(shù)的重要組成部分，各型動車組的輔助供電系統(tǒng)各有特色。v 輔助供電系統(tǒng)具有以下特點(diǎn) 輔助供電系統(tǒng)的供電母線在動車組全列車貫通。 輔助供電系統(tǒng)的負(fù)載種類多，需要提供的電源規(guī)格多，布線復(fù)雜。 輔助變流器向輕量化、小體積發(fā)展，近年均采用IGBT元件和高頻電力電子技術(shù)來提高效率和可靠性。第三章 輔助供電系統(tǒng)3v輔助供電

2、系統(tǒng)功能 動車組是電力牽引列車，電力均來自AC25KV牽引供電電網(wǎng)，經(jīng)受電弓進(jìn)入牽引變壓器原邊繞組，再由牽引變壓器的次級繞組或主變流器的直流環(huán)節(jié)進(jìn)入輔助變流器。 輔助供電系統(tǒng)為空氣壓縮機(jī)、冷卻通風(fēng)機(jī)、油泵/水泵電機(jī)、空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)、采暖、照明、旅客信息系統(tǒng)、控制、廣播、列車無線等設(shè)備提供電源。 上述負(fù)載要求輔助供電系統(tǒng)具有包括三相AC380V母線、AC220V母線、DC110V母線等輸出。 第三章 輔助供電系統(tǒng)4二、輔助供電系統(tǒng)工作原理 根據(jù)工作原理可以將輔助供電系統(tǒng)分為兩類：牽引變壓器輔助供電繞組供電模式牽引變流器直流環(huán)節(jié)輔助供電模式。 第三章 輔助供電系統(tǒng)v牽引變壓器輔助供電繞組供電模式 在

3、這類輔助供電系統(tǒng)中，由牽引變壓器的輔助供電繞組提供電源，具有代表性的為CRH2動車組。在CRH2動車組中，輔助供電系統(tǒng)由牽引變壓器3次繞組的AC400V提供電源，AC25kV的高壓電輸入牽引變壓器，經(jīng)過降壓變成AC400V，再輸入輔助電源裝置，經(jīng)過處理后，從輔助電源裝置輸出5路電源，為列車的各設(shè)備供電。 5 第三章 輔助供電系統(tǒng)CRH2動車組輔助供電系統(tǒng)工作原理示意圖 v牽引變壓器輔助供電繞組供電模式 6二、輔助供電系統(tǒng)工作原理 第三章 輔助供電系統(tǒng)v牽引變流器直流環(huán)節(jié)輔助供電模式 在這類輔助供電系統(tǒng)中，由牽引變流器直流環(huán)節(jié)提供電源，具有代表性的有CRH1動車組、 CRH3動車組、 CRH5動

4、車組。 CRH1動車組（CRH3動車組） CRH1動車組從AC25kV高壓電經(jīng)牽引變壓器降壓后輸入牽引變流器，輔助供電系統(tǒng)由牽引變流器的直流環(huán)節(jié)1650VDC電壓供電，經(jīng)過處理后得到三相380VAC和110VDC兩路電源，為列車的各設(shè)備供電。 CRH3動車組的輔助供電與CRH1動車組的輔助供電相似，由牽引變流器的直流環(huán)節(jié)DC3000V電壓供電，經(jīng)過處理后得到三相380VAC和110VDC兩路電源。7 第三章 輔助供電系統(tǒng)CRH1動車組輔助供電系統(tǒng)工作原理示意圖 v牽引變流器直流環(huán)節(jié)輔助供電模式8二、輔助供電系統(tǒng)工作原理 第三章 輔助供電系統(tǒng)v牽引變流器直流環(huán)節(jié)輔助供電模式 CRH5動車組 AC

5、25kV高壓電經(jīng)牽引變壓器降壓后輸入牽引變流器，輔助供電系統(tǒng)由牽引變流器上的3600VDC中間直流環(huán)節(jié)電壓供電，經(jīng)過處理后得到三相380VAC 和24VDC兩路電源。9 第三章 輔助供電系統(tǒng)CRH5動車組輔助供電系統(tǒng)工作原理示意圖 v牽引變流器直流環(huán)節(jié)輔助供電模式牽引變壓器牽引變壓器牽引變流器牽引變流器DC 3600V10一、概述 第二節(jié) CRH2動車組輔助供電系統(tǒng) CRH2動車組以E2-1000型動車組為原型車，通過全面引進(jìn)設(shè)計制造技術(shù)，由四方股份公司在國內(nèi)制造生產(chǎn)。動車組由8輛車組成，其中4輛動車4輛拖車；首尾車輛設(shè)有司機(jī)室，可雙向駕駛，編成后結(jié)構(gòu)如圖所示。 第三章 輔助供電系統(tǒng)11 動車

6、組在1號、8號車分別設(shè)置一套輔助電源裝置，為空氣壓縮機(jī)、照明、控制、廣播、列車無線等設(shè)備提供電源；在2、4、6號車上分別設(shè)有一個蓄電池箱。 第三章 輔助供電系統(tǒng)12 CRH2車組輔助供電系統(tǒng)由牽引變壓器3次輔助繞組提供電源，采用干線供電方式，按各電源系統(tǒng)貫穿全列車。和牽引變壓器3次線圈直接連接的系統(tǒng)中，連接有空調(diào)裝置、換氣裝置以及ATP主控電源。輔助電源裝置的輸入為400V，該設(shè)備作為電源向以下五個系統(tǒng)提供電源：第三章 輔助供電系統(tǒng) 1）非穩(wěn)壓單相AC100V,向電壓波動較大的負(fù)載供電如電熱水器等； 2）穩(wěn)壓單相AC100V，向空調(diào)控制、顯示器、輔助制動等供電； 3）穩(wěn)壓單相AC200V，向插

7、座等供電； 4）穩(wěn)壓三相AC400V，給牽引相關(guān)的輔助設(shè)備如牽引變壓器、牽引變流器、牽引電動機(jī)的通風(fēng)機(jī)供電，空氣壓縮機(jī)等； 5）穩(wěn)壓DC100V，向車輛的控制電源、車廂照明、蓄電池等供電。13CRH2動車組輔助供電系統(tǒng)圖 14 CRH2輔助供電系統(tǒng): 輔助供電系統(tǒng)采用冗余設(shè)計，在動車組上安裝2臺牽引變壓器，其輔助繞組輸出至輔助電源裝置（APU）的AC400V電壓分別供電給4節(jié)車廂。 當(dāng)一臺牽引變壓器故障時，為了使另一臺正常運(yùn)轉(zhuǎn)，牽引變壓器能夠通過輔助繞組向8節(jié)車廂供電，設(shè)置了用于切換的輔助繞組電源感應(yīng)回路。 當(dāng)輔助繞組電源切換后，空調(diào)裝置半功率運(yùn)行。相鄰單元具有相互支援功能，在動車組上安裝2臺

8、輔助電源裝置，一臺輔助電源裝置供給4節(jié)車廂所需輔助用電。第三章 輔助供電系統(tǒng)15 CRH2輔助供電系統(tǒng): 當(dāng)一臺輔助電源裝置發(fā)生故障時，為了使另一臺正常運(yùn)轉(zhuǎn)的輔助電源裝置能夠向8節(jié)車廂供電，設(shè)置了用于切換的擴(kuò)展供電回路。輔助電源裝置的輸出容量的設(shè)計能夠在故障時用一臺正常運(yùn)轉(zhuǎn)的輔助電源裝置向整列車供電。因此，當(dāng)一臺輔助電源裝置故障時無需減少負(fù)荷。 輔助系統(tǒng)設(shè)有完善的安全接地措施以及自診斷功能和故障保護(hù)功能。在列車信息控制系統(tǒng)和輔助電源裝置之間設(shè)置自診斷功能接口，由列車信息控制系統(tǒng)實(shí)施。 動車組車外車體側(cè)面裝有連接外部電源的插座（AC400V、單相、50Hz），M2車（2號車及6號車）上各有一處。

9、車輛檢修基地設(shè)置有外部電源，可供輔助電路的工作。第三章 輔助供電系統(tǒng)16二、工作原理 本輔助電源裝置（APU）向輔助電路、蓄電池、熒光燈等供電；輸出DC100V向插座、服務(wù)設(shè)備等供電；輸出AC100V和AC220V向牽引系統(tǒng)的相關(guān)通風(fēng)機(jī)輸出三相AC400V的電源裝置，安裝在車體地板下側(cè)。其內(nèi)還設(shè)有向電熱器等供電的AC100V電源用輔助變壓器（ATr）。第三章 輔助供電系統(tǒng)v輔助電源裝置（APU）工作原理 輔助電源由輔助電源裝置（APU）和輔助整流器（ARf）兩個裝置組成，圖中上方虛線框內(nèi)是輔助電源裝置的功能方塊圖，下方虛線框內(nèi)是輔助整流器的功能方塊圖。 17CRH2輔助電源系統(tǒng)圖 18CRH2

10、輔助電源功能方框圖 輔助電源裝置輔助整流器19二、工作原理 第三章 輔助供電系統(tǒng)v輔助電源裝置（APU）工作原理 牽引變壓器 牽引變壓器將架線電壓25kV 變換成輔助電源裝置的輸入電壓AC400V，同時也擔(dān)負(fù)輔助電源裝置對架線的絕緣作用。 輸入濾波回路 輸入濾波回路是降低從架線流入到脈沖整流器/逆變器上的高頻電流。 IGBT 脈沖整流器 脈沖整流器將牽引變壓器的單相交流輸出電壓變換成直流的恒定電壓。控制方式使用了大容量IGBT的脈寬調(diào)制方式（PWM）。 20二、工作原理 第三章 輔助供電系統(tǒng)v輔助電源裝置（APU）工作原理 DC 環(huán)形回路 濾波電容器將穩(wěn)定的直流電壓供給后段的逆變器。 IGBT

11、 逆變器 逆變器將直流電壓變換成為恒頻恒電壓的3 相變流電壓。 AC 濾波回路 AC 濾波回路降低逆變器輸出電壓中的由于切換所產(chǎn)生的高頻電壓、使其輸出畸變很小的正弦波。 輸出接觸器 輸出接觸器3phMK 擔(dān)負(fù)切斷和輔助電源裝置間的負(fù)荷的作用。 21第三章 輔助供電系統(tǒng)vDC100V系統(tǒng)工作原理 輔助整流器箱使用整流器變壓器將APU的400V三相電壓輸出變壓后，通過三相全波整流器，輸出穩(wěn)壓DC100V，向車輛的控制電源、車廂照明、蓄電池、插座、服務(wù)設(shè)備等供電。 DC100V系統(tǒng)可由102、103線兩條線供電。 通常是由103線供電，架線停電時，通過操作應(yīng)急燈切換接觸器，將電源由103線切換到10

12、2線的同時，即可向廣播裝置，應(yīng)急燈等最低限度所需的設(shè)備供電。 22DC100V系統(tǒng)工作原理23動車組的輔助供電負(fù)載圖三、動車組的輔助供電系統(tǒng)的布線24交流電路 輔助電源裝置(APU)，有供給3相400V10%、50Hz的穩(wěn)定化電源的逆變器(SIV)及把牽引變壓器3次繞組電壓進(jìn)行降壓的輔助變壓器(ATr)的1種電源。 此外，整流器箱(ARf Box)的內(nèi)部設(shè)置有接受SIV的輸出電力，向302線及202線提供單相220v及100v10、50Hz的穩(wěn)定化電源的恒壓變壓器(CVT)。 2514號車交流布線示意圖2658號車交流布線示意圖CVTARfATrSIVAPUTo Other UnitMTrT2

13、c(8)M1s(7)M2(6)T1k(5)CPA/CConCDHeA/CConCDHeA/CBMBMConCDHeCPA/CConCDBDHe27直流電路 直流電源系統(tǒng)中，由于用電設(shè)備的不同，需要的直流電源的電壓不同，車輛布線中已經(jīng)加以考慮。設(shè)置了102線、103線、103B線、115線、118A線 等六條直流貫穿線。 2814號車直流布線示意圖2958號車直流布線示意圖30四、蓄電池的運(yùn)用說明（）在停電時，應(yīng)具備能夠使輔助設(shè)備等工作30 分鐘以上的容量。（）設(shè)置具備足夠容量的蓄電池組，供緊急狀態(tài)時使用。作為應(yīng)急用電力，至少應(yīng)持續(xù)工作2 小時。蓄電池組在運(yùn)行時通過線路充電。（）當(dāng)來自車輛外部的供電停止時，僅通過蓄電池應(yīng)能夠向車廂內(nèi)照明、列車無線通信、廣播裝置、前后車外標(biāo)識燈以及緊急換氣（從國產(chǎn)化階段的第18 列編組開始采用）等裝置提供2小時以上的供電。31 停電時由蓄電池提供電能的裝置 蓄電池承受負(fù)荷時的狀態(tài)可以考慮為以下兩種情況：第1種情況： 架線停電、或者兩臺APU 發(fā)生故障時（技術(shù)條件：能夠工作30 分鐘以上的裝置）作為架線停電時的負(fù)荷，相當(dāng)于115 線以外的DC