動車組裝備_第二章_第二節(jié)_輔助供電系統(tǒng)

1、1動車組輔助供電系統(tǒng)第二節(jié) 主要內容 一 輔助電氣系統(tǒng)設備與容量 二 CRH1動車組輔助供電系統(tǒng) 三 CRH2動車組輔助供電系統(tǒng) 2(一)概述 一 輔助電氣系統(tǒng)設備與容量 隨著動車組技術的發(fā)展和運輸質量要求的提高，輔助供電系統(tǒng)的結構形式也逐漸多樣化，總的來講：功能逐漸增加，技術指標及可靠性的要求也越來越高。v 輔助供電系統(tǒng)具有以下特點 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)的負載種類多，需要提供的電源規(guī)格多，布線復雜。 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來提高效率和可靠性。第二章 動車組輔助供電系統(tǒng) 3v輔助供電系統(tǒng)的構成 輔助供電系統(tǒng)的

2、結構根據負載需要的電源規(guī)模來決定，動車組的輔助供電系統(tǒng)一般由輔助變流器、蓄電池、充電機等組成。 輔助供電系統(tǒng)采用干線供電方式，為動車組上除牽引動力系統(tǒng)之外的所有用電設備供電。 輔助變流器由輸入濾波器、斬波器、逆變器、輸出濾波器和控制單元組成，一般和牽引變流器安裝在一個機箱中。 蓄電池和充電機提供不停電的應急電源。 第二章 動車組輔助供電系統(tǒng) 4v輔助供電系統(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，經受電弓進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)進入輔助變流器。 輔助供電系統(tǒng)為空氣壓縮機、冷卻通風機、油泵/水泵電機、空氣調節(jié)系統(tǒng)、采暖、照明、旅

3、客信息系統(tǒng)、控制、廣播、列車無線等設備提供電源。 上述負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。 第二章 動車組輔助供電系統(tǒng) 5第二章 在決定供電系統(tǒng)的總容量時，必須考慮電氣負載的需要功率、功率因數、效率等因素。 一般的電氣設備如電動機，在其產品目錄和說明書上都標有它的額定功率和效率。 該額定功率是指電動機在正常工作狀態(tài)下，本身軸上所具有的有效機械功率。 因此，電動機的需要功率（real power）等于效率除有效機械功率，單位一般用kW表示。 6n負載的功率因數是針對交流電路而言的，其大小由負載的視在功率（apparent power）除需要

4、功率得到。n視在功率等于負載的電壓與電流的乘積，單位一般用kVA表示。n供、配電系統(tǒng)中沒有被利用的電能用無功功率（reactive power）表示。n在決定供電系統(tǒng)的總容量時，最保守的方式是把所有負載的需要功率之和作為系統(tǒng)容量，但是這樣將供電系統(tǒng)成本很高。因此要考慮負載的功率利用系數 第二章7n在某一段時間內，一組同時工作的負載，其平均需要功率與系統(tǒng)為該負載提供的總安裝功率之比稱為負載的功率利用系數n確定方法：n根據負載的功率因數、平均電網電壓、負載與負載之間工作的組合方式進行分析n在負載電路中安裝電度表，測定一個或總負載在一定時期內的實際消耗功率數，然后除以實際的系統(tǒng)安裝功率第二章8n由于

5、車輛的所有負載不可能同時工作，因此在滿足車輛電氣負載正常工作的前提下，應該盡量減小系統(tǒng)總安裝功率n總安裝功率確定方法：n（1）根據負載的最大消耗功率組合方式進行確定n 總容量=(P需功率利用系數)n（2）通過試驗，測試整車負載功率利用系數，然后計算車輛系統(tǒng)總容量n 總容量=P需整車整車功率利用系數第二章9第二章v（一）CRH1動車組輔助供電系統(tǒng)設備與容量 CRH1動車組在每一個動車上設一個輔助逆變器和濾波裝置。輔助逆變器的輸出通過隔離變壓器和接觸器同三相列車供電母線相連接。輔助供電系統(tǒng)的故障狀態(tài)和冗余措施的控制可以通過列車控制網絡系統(tǒng)（TCMS）進行監(jiān)視和控制。列車過分相的短暫過程中，輔助系統(tǒng)

6、可不斷電維持正常運行。輔助系統(tǒng)各負載也可以從外部三相電源輸入獲取。 外接供電時采用3380 V, 50Hz地面電源。外接電源插座的位置為每個基本單元車組中的拖車上。當外接電源連接后，輔助逆變器自動斷開。 向底架上的設備供電的主要配電系統(tǒng)和配電盤設在底架內的配電箱內。司機室設備的配電盤置于司機室內。 10第二章vCRH1動車組輔助供電系統(tǒng)設備與容量 BSP設計人員計算了8種不同工況下的供電系統(tǒng)容量。 1正常運行 正常運行狀態(tài)下，冬季和夏季的用電需要功率、視在功率和無功功率列于下表。冬季負荷夏季負荷需要功率視在功率無功功率需要功率視在功率無功功率673kW678kVA82kVAr491 kW576

7、 kVA301 kVAr11第二章 BSP設計人員計算了8種不同工況下的供電系統(tǒng)容量。 2一個ACM發(fā)生故障 當一個ACM發(fā)生故障時，控制系統(tǒng)將自動將供電系統(tǒng)轉換到“一個ACM發(fā)生故障”模式：一般負載正常工作，5輛車客室的空調HVAC功率減小一半，其余三輛車客室的空調HVAC循環(huán)交替的全功率工作。 這種情況下的冬季和夏季的用電需要功率、視在功率和無功功率列于下表。冬季負荷夏季負荷需要功率視在功率無功功率需要功率視在功率無功功率544kW551kVA82kVAr414 kW482 kVA247 kVAr12第二章 BSP設計人員計算了8種不同工況下的供電系統(tǒng)容量。 3至少有兩個ACM可用 當兩個

8、或者三個ACM發(fā)生故障時，控制系統(tǒng)將自動將供電系統(tǒng)轉換到“至少兩個ACM可用”模式：七輛車的客室HVAC(除了用于廢排風扇的)斷開，司機室空調在沒有司機的車輛中斷開，所有強迫通風的電加熱器斷開。 冬季負荷夏季負荷需要功率視在功率無功功率需要功率視在功率無功功率247kW258kVA76kVAr226 kW267 kVA142 kVAr13第二章 BSP設計人員計算了8種不同工況下的供電系統(tǒng)容量。 4400V總線上發(fā)生短路 在400V總線上發(fā)生短路時，控制系統(tǒng)將自動將供電系統(tǒng)轉換到“400V總線上發(fā)生短路”模式：發(fā)生短路車輛的一半負荷將斷開（在短路處），車輛另一半負荷的客室HVAC的供電量減少一

9、半。 當短路發(fā)生在MC2、TP2 、M2線路時，冬季和夏季的用電需要功率、視在功率和無功功率列于下表。冬季負荷夏季負荷需要功率視在功率無功功率需要功率視在功率無功功率304kW310kVA59kVAr240 kW279 kVA142 kVAr14第二章 BSP設計人員計算了8種不同工況下的供電系統(tǒng)容量。 4400V總線上發(fā)生短路 當短路發(fā)生在MC1、TP1、 M1、 M3、 TB線路時，冬季和夏季的用電需要功率、視在功率和無功功率列于下表。 冬季負荷夏季負荷需要功率視在功率無功功率需要功率視在功率無功功率193kW198kVA45kVAr158 kW186 kVA97 kVAr15第二章 BS

10、P設計人員計算了8種不同工況下的供電系統(tǒng)容量。 5回送時由外部三相電纜供電 當列車處于回送狀態(tài)（無受電弓），由車輛通過前端的外部供電插頭供電時，采用“回送時由外部三相電纜供電”模式：負載為所有的蓄電池充電器（限電）、不受控制的負荷(不能斷開的負荷)、一個空氣壓縮機。 這種情況下的冬季和夏季的用電需要功率、視在功率和無功功率列于下表。冬季負荷夏季負荷需要功率視在功率無功功率需要功率視在功率無功功率53kW63kVA35kVAr47 kW58 kVA35 kVAr16第二章 BSP設計人員計算了8種不同工況下的供電系統(tǒng)容量。 6回送時由牽引電機發(fā)電 當列車處于回送狀態(tài)（無受電弓），由車輛牽引發(fā)電機

11、處于制動狀態(tài)再生供電時，采用“回送時由牽引電機發(fā)電”模式：負載為全部的蓄電池充電器、防寒（除了客室內水箱）、不受控制的負荷（不能斷開的負荷）、司機室空調、一個空氣壓縮機。 這種情況下的冬季和夏季的用電需要功率、視在功率和無功功率列于下表。冬季負荷夏季負荷需要功率視在功率無功功率需要功率視在功率無功功率103kW109kVA36kVAr50 kW62 kVA35 kVAr17第二章 BSP設計人員計算了8種不同工況下的供電系統(tǒng)容量。 7牽引其它車并提供其三相電源 當本列車牽引另一列動車組并向其提供電能時，采用“牽引它車并提供其三相電源”模式，其基本情況與 “一個ACM發(fā)生故障”模式相同：一般負載

12、正常工作，5輛車客室的空調HVAC功率減小一半，其余三輛車客室的空調HVAC循環(huán)交替的全功率工作。18第二章 BSP設計人員計算了8種不同工況下的供電系統(tǒng)容量。 8.外電源供電 當動車組同任一拖車的外部電源插頭相連，采用“外電源供電”模式：防寒（除了客室區(qū)腳蹬加熱器和水箱）、蓄電池充電器（限電）、不受控制的負荷 （不能斷開的負荷）、單負載最高負荷時可操作。 冬季負荷夏季負荷需要功率視在功率無功功率需要功率視在功率無功功率75kW78kVA24kVAr56 kW65 kVA33 kVAr19第二章v（二）CRH2動車組輔助供電系統(tǒng)設備與容量 CRH2動車組設置2臺輔助電源裝置（APU），分別向4

13、輛車提供輔助電源。當一臺輔助電源裝置發(fā)生故障時，可通過另一臺輔助電源裝置向全列車提供輔助電源。 輔助電源裝置（APU）由APU輸入輔助整流器、PWM三相輸出逆變器、逆變器輸出變壓器、CVCF輸出變壓器、輔助變壓器等構成。 APU的輸入電源是牽引變壓器輔助繞組輸出的AC400V，通過可控硅混合電橋變換成為直流電。該直流電通過PWM三相逆變器變換成為交流電，通過逆變器輸出變壓器提供AC400V三相50Hz電源。 輔助整流器柜由整流器變壓器、輔助整流器構成。20第二章vCRH2動車組輔助供電系統(tǒng)設備與容量 CVCF輸出變壓器將AC400V三相電源變換成單相AC220V、AC100V的穩(wěn)壓電源。 輔助

14、變壓器將牽引變壓器輔助繞組的AC400變換成另一單相AC100V電源。 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DC100V。 輔助整流裝置采用自冷式，由整流器變壓器、整流二極管單元、用于實現(xiàn)輸出電壓下降特性的電阻等構成。 21第二章vCRH2動車組輔助供電系統(tǒng)設備與容量 動車組上設AC220V電源插座，不設DC24V及DC36V的插座。 輔助電源裝置的輸出滿足JIS E 6402。 全列共設3組蓄電池，蓄電池組容量可維持應急用電量兩小時。運行過程中，蓄電池組可在線路上充電。22第二章vCRH2動車組輔助供電系統(tǒng)設備與容量 輔助系統(tǒng)采用冗余設計

15、： 1、在動車組上安裝2臺牽引變壓器，其輔助繞組輸出的AC400V電壓分別供電給4節(jié)車廂。當一臺牽引變壓器故障時，為了使另一臺正常運轉，牽引變壓器能夠通過輔助繞組向8節(jié)車廂供電，設置了用于切換的輔助繞組電源感應回路。當輔助繞組電源切換后，空調裝置半功率運行。 2、輔助電源裝置，每臺輔助電源裝置給4節(jié)車廂供電。當一臺輔助電源裝置發(fā)生故障時，為了使另一臺正常運轉的輔助電源裝置能夠向8節(jié)車廂供電，設置了用于切換的擴展供電回路。 輔助電源裝置的輸出容量的設計能夠在故障時用一臺正常運轉的輔助電源裝置向整列車供電。因此，當一臺輔助電源裝置故障時無需減少負荷。23第二章vCRH2動車組輔助供電系統(tǒng)設備與容量

16、 輔助電源裝置（APU）輸入輸出參數輸入輸出1輸出2輸出3輸出4輸出5AC400VDC100V10%單相AC100V1 0 % ，50Hz單相AC220V1 0 % ，50Hz三相AC400V1 0 % ，50Hz單相AC100V+26-41%，50Hz116kW12kVA11.3kVA123kVA22kVA24第二章vCRH2動車組輔助供電系統(tǒng)設備與容量 輔助電源裝置（APU）出現(xiàn)故障時，系統(tǒng)供電容量 APU的5個電壓輸出額定容量均大于1臺APU停止運行時的負載功率。 動車組車外車體側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。 車輛檢修基地設

17、置有外部電源，可供輔助電路的工作。 25輔助電源裝置（APU）4號車負載5號車負載整列合計負載APU額定容量DC100V(ARf)24.4 kw23.3 kw47.8 kw58kw2臺=116kw AC100V(CVT)-夏3.4 kw3.6 kw7.1 kw12kW1號車APU停止時停止7.1 kw 12kW8號車APU停止時7.1 kw停止 12kW AC220V(CVT)-夏1.9 kw6.3 kw8.1 kw12kW1號車APU停止時停止8.1 kw 12kW8號車APU停止時8.1 kw停止 12kW AC100V(ATr)-夏2.9 kw2.4 kw22kWAC100V(ATr)-

18、冬11.8 kw11.2 kw 22kW AC400V（SIV）57.8 kw65.2 kw123 kw123kW1號車APU停止時停止123 kw 123kW26(一)概述 二 CRH1動車組輔助供電系統(tǒng) CRH1動車組以Regina型動車組為原型車，通過公司內部技術轉移，由BSP公司在國內制造生產。動車組由8輛車組成，其中5輛動車3輛拖車，組成3個列車單元，每個列車單元都有其完整的380V交流輔助供電和110V蓄電池供電。首尾車輛設有司機室，可雙向駕駛，編成后結構如圖所示。 第二章 動車組輔助供電系統(tǒng) 27第二章 動車組輔助供電系統(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，

19、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、 CRH5動車組。 CRH1動車組 AC25kV高壓電經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，經過處理后得到三相380VAC和110VDC兩路電源，為列車的各設備供電。 28 第二章 動車組輔助供電系統(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29 CRH1在動車下分別設置一套輔助電源裝置， CRH1動車組輔助供電系統(tǒng)工作原理圖。 AC25kV高壓電經設置在拖車上的牽引變壓器8降壓后輸入相鄰動車牽引變流器的網側變流器單元（LCM）9 輔助變流器11由

20、網側變流器單元（LCM）9輸出的直流環(huán)節(jié)1650VDC電壓供電，經過處理后得到三相380VAC和110VDC兩路電源，為列車負載設備提供電源。 第二章 動車組輔助供電系統(tǒng) 301. 受電弓2. 接地開關3. 主電路斷路器4. 電壓測量變壓器5. 電涌放電器6. 電流互感器7. 線路濾波器8. 主變壓器9. 網側變流器10.電動機變流器11.輔助變流器12.濾波器/變壓器13.外電源切換觸點14.外部三相電源15.牽引電機20.電池充電器21.電池開關22.電池23.直流供電觸點31 在每一個Mc和M車上設有一個輔助逆變器和濾波裝置。 輔助逆變器輸出通過隔離變壓器和接觸器同列車三相供電母線相連接

21、。 輔助供電系統(tǒng)的故障狀態(tài)和冗余措施的控制可以通過列車控制管理系統(tǒng)（TCMS）進行監(jiān)視和控制。 列車過分相的短暫過程中，輔助系統(tǒng)可不斷電維持正常運行。 輔助系統(tǒng)各負載也可以從外部三相電源輸入獲取。外接供電時采用3380V, 50Hz地面電源。 設置相位旋轉保護裝置以保護輔助電機，避免其以錯誤的方向運轉。 即使蓄電池完全放電，外接電源也可以啟動蓄電池充電功能。第二章 動車組輔助供電系統(tǒng) 32vCRH1端外部電力連接器 每個前端車有一個125A (IEC) 的插頭 車端連接器車端連接器第二章 動車組輔助供電系統(tǒng) 33(二)技術指標 輔助逆變器的任務是輸出三相電3220/380V, 50Hz，并將其

22、供給到列車上所有的交流負載。輔助逆變器的主要負載如下： 第二章 動車組輔助供電系統(tǒng) l列車采暖 l HVAC l變流器和變壓器的冷卻 l蓄電池充電器輔助逆變器的技術指標為： l輸出電壓 3220/380V,5% l輸出電壓中諧波的最大含量 10% l頻率50Hz,1.0% l一個逆變器的最大輸出功率147 kW, cos = 0,88 l總體尺寸 (高/長/深)350/410/810mm l重量90kg34(三) 380VAC輔助供電系統(tǒng)工作原理 v 380VAC輔助供電系統(tǒng)的工作原理圖。 輔助逆變器單元（ACM）同網側變流器單元（LCM）的輸出直流環(huán)節(jié)1650VDC連接，它的任務是將輸入的1

23、650VDC通過逆變得到220/380V, 50Hz三相交流輸出。輔助系統(tǒng)通過MVB與車輛控制單元通訊。 ACM為三相兩電平IGBT逆變器，產生所需要的三相輸出電壓。包括濾波器電容、門驅動單元（GDU）、電壓和電流傳感器及控制單元等。 三相輸出濾波器包括一個三相電抗器和一個三相電容器，可將輔助逆變器產生的諧波成份過濾掉。三相隔離變壓器將輔助電源和用電設備隔離。第二章 動車組輔助供電系統(tǒng) 35 CRH1動車組輔助供電系統(tǒng)36v380VAC輔助供電系統(tǒng) 在ACM中設有一個電源裝置，為控制單元(DCU)、門驅動單元（GDU）及電壓和電流傳感器供電。 GDU的主要任務是控制大功率器件IGBT的開與關。

24、當電源出現(xiàn)故障或IGBT出現(xiàn)短路過流時，GDU可將IGBT斷開。GDU還可檢測其自身的電源。 控制單元(DCU)通過光纖向GDU傳輸信號，使系統(tǒng)具有較高的抗電氣干擾能力。 ACM采用空間矢量調制法控制。為了在起動和接上較大負載時達到最好的控制效果，采用恒定的電壓頻率比控制，直到達到額定電壓為止。輔助電源三相電壓的幅值通過檢測相電壓實際值進行反饋控制。 第二章 動車組輔助供電系統(tǒng) 37基于IGBT的變流器組成GDUGateDriveUnitOptofibresignalFrom/ToMCMControlUnitUVWU相IGBT-模塊DC +DC -+24VDC0VDC+24VDC0VDC220

25、V電壓380V電壓W相V相光纖信號From/ToMCMControlUnitGDU門驅動單元38IGBT = Insulated Gate Bipolar Transistor絕緣門兩極晶體管絕緣門兩極晶體管GDU = Gate Drive Unit 門門(Gate)驅動單元驅動單元nIGBT示意符號nGDU控制門 CollectorEmitterGateGDU393-DCU信信號號U相輸出相輸出高電平高電平IGBT模塊模塊U相模塊相模塊GDU開開GDU關關IGBT模塊工作模式模塊工作模式1第二章 動車組輔助供電系統(tǒng) 403-DCU信信號號U相輸出相輸出低電平低電平IGBT模塊模塊U相模塊相模

26、塊GDU開開GDU關關IGBT模塊工作模式模塊工作模式2第二章 動車組輔助供電系統(tǒng) 41v380VAC輔助供電系統(tǒng) ACM采用基于微處理器的控制單元。輔助逆變器單元同牽引變流器一起，安裝在同一個機箱內。變壓器和濾波器箱內有隔離變壓器、濾波器、主接觸器和系統(tǒng)接地等。輔助逆變器、濾波器和變壓器的冷卻系統(tǒng)同牽引變流器的冷卻系統(tǒng)合為一體。 輔助供電系統(tǒng)具有完善的故障診斷和保護功能。出現(xiàn)故障時，輔助逆變器接觸器能夠將輔助逆變器斷開。每個三相電源系統(tǒng)都高電阻接地。這種連接都在每個三相輔助系統(tǒng)的“0 V”和車體之間。該連接置于每個基本單元車組的拖車內。如果出現(xiàn)一處接地故障，不影響輔助系統(tǒng)供電。 設一個控制繼

27、電器，監(jiān)控輔助系統(tǒng)和車體之間的電阻。三相母線設置接地開關，接地開關包含在基本聯(lián)鎖系統(tǒng)中。 第二章 動車組輔助供電系統(tǒng) 42v110VDC輔助供電系統(tǒng) 110VDC輔助供電系統(tǒng)工作原理示意圖。 充電器20和蓄電池22設置于動力車（Mc和M）內。 蓄電池充電器20將輔助逆變器11輸出的三相380VAC電壓轉化為110VDC電壓后，一路連接列車110VDC母線，另一路給蓄電池充電。 第二章 動車組輔助供電系統(tǒng) 43 CRH1動車組110VDC輔助供電系統(tǒng)充電器充電器輔助逆變器濾波器/變壓器蓄電池蓄電池直流供電觸點441.電池箱2.熔斷器3.電池開關4.充電機5.電池觸點6.插座7.接地電阻8.接地繼

28、電器9.緊急供電開關11.二極管45CRH1動車組110VDC輔助供電系統(tǒng)n3. 輔助負荷啟動順序n五個ACM在啟動過程中，輔助負荷必須延時順序啟動，以降低系統(tǒng)擔負的啟動電流。多數負荷可通過功能簡化的車輛計算機控制。nl 0 秒1個BCM (Mc1車)、水箱加熱器、水冷器、污物箱加 n 熱器、變流器模塊、變壓器冷卻；nl 2秒+ 1 BCM (M1車), 3個空壓機、排水管；nl 4秒+ 1 BCM (M3車), 1 個司機室HVAC (Mc1車)；nl 6 秒+ 1 BCM (M2車), 1 HVAC (Mc2) 司機室；nl 8秒+ 1 BCM (Mc2車)；nl 10秒+ 1 HVAC

29、客室 (Mc1車)； 46CRH1動車組110VDC輔助供電系統(tǒng)nl 12秒+ 1 HVAC 客室 (Tp1車)；nl 14秒+ 1 HVAC 客室(M1車)；nl 16秒+ 1 HVAC 客室 (M3車)；nl 18秒+ 1 HVAC 客室 (Tb車)；nl 20秒+ 1 HVAC 客室 (M2車)；nl 22秒+ 1 HVAC 客室 (Tp2車)；nl 24秒+ 1 HVAC 客室 (Mc2車)。n除了蓄電池充電器模塊（BCM）以外，其它的負載都應通過車輛計算機單元激活。 47(一)概述 三 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，通過全面引進設計制造技

30、術，由四方股份公司在國內制造生產。動車組由8輛車組成，其中4輛動車4輛拖車；首尾車輛設有司機室，可雙向駕駛，編成后結構如圖所示。 第二章 動車組輔助供電系統(tǒng) 48 動車組在1號、8號車分別設置一套輔助電源裝置（APU），為空氣壓縮機、照明、控制、廣播、列車無線等設備提供電源；在2、4、6號車上分別設有一個蓄電池箱。 第二章 動車組輔助供電系統(tǒng) 49第二章 動車組輔助供電系統(tǒng) v牽引變壓器輔助供電繞組供電模式 CRH2動車組輔助供電系統(tǒng)由牽引變壓器的輔助供電繞組提供電源。 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，經過降壓變成

31、AC400V，再輸入輔助電源裝置，經過處理后，從輔助電源裝置輸出4路交流和1路直流電源，為列車的各設備供電。 50 第二章 動車組輔助供電系統(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 51 CRH2動車組輔助供電系統(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，連接有空調裝置、換氣裝置以及ATP主控電源。輔助電源裝置（APU）的輸入為400V，該設備作為電源向以下五個系統(tǒng)提供電源：第二章 動車組輔助供電系統(tǒng) 非穩(wěn)定單相AC100V系統(tǒng)；穩(wěn)定單相AC100V系統(tǒng)；穩(wěn)定單相AC220V系統(tǒng)；穩(wěn)定

32、三相AC400V系統(tǒng)；穩(wěn)定DC100V系統(tǒng)。52 CRH2輔助供電系統(tǒng): 非穩(wěn)壓單相AC100V系統(tǒng)，由輔助變壓器（ATr）僅將牽引變壓器輔助繞組的AC400V電壓直接降壓至AC100V，向熱水器的加熱器等容許電壓變動的負荷供電。 穩(wěn)壓AC100V、AC220V系統(tǒng)和穩(wěn)壓DC100V系統(tǒng)，使用輔助電源裝置與AC400V實現(xiàn)隔離，并且降壓和穩(wěn)壓。 穩(wěn)壓三相AC400V與牽引系統(tǒng)相關的輔助設備（牽引變壓器、牽引變流器、牽引電機用各送風機等）連接。 穩(wěn)壓DC100V系統(tǒng)向車輛的控制電源、車廂照明、蓄電池等供電。 第二章 動車組輔助供電系統(tǒng) 53CRH2動車組輔助供電系統(tǒng)圖 54(二)技術指標 第二章

33、 動車組輔助供電系統(tǒng) v 方式 電路方式：單相橋式脈沖整流器 三相橋式逆變器方式； 控制方式：逆變器穩(wěn)壓控制方式； 冷卻方式：強制風冷方式。 v 輸入額定值 額定電壓：（）單相； 電壓變動范圍：（連續(xù)）， （分鐘）。 v 形式 輔助電源裝置： ； 輔助整流器： 。 55(二)技術指標 第二章 動車組輔助供電系統(tǒng) v 輸出額定值 額定容量：； 負載程度：連續(xù)，輸出秒，輸出秒； 負載功率因數：（延遲）； 輸出類別 56CRH2輔助電源裝置（APU）輸出種類 類別類別交流交流3相相交流單相交流單相直流直流(輔助整流器箱）輔助整流器箱）內置內置ATr(不穩(wěn)定）輸出不穩(wěn)定）輸出額定電壓額定電壓AC400

34、VAC400VAC100VAC100VAC220VAC220VDC100VDC100VAC100VAC100V額定輸出額定輸出123kVA123kVA12kVA12kVA12kVA12kVA58kW58kW22kVA22kVA電壓精度電壓精度+10%+10%-10%-10%同左同左同左同左+10%+10%-10%-10%+26%+26%-41%-41%頻率頻率50Hz50Hz1%1%同左同左同左同左50Hz50Hz失真率失真率5%5%以下以下ACAC輸出電輸出電壓瞬間變動壓瞬間變動（ATrATr除外除外）+5%+5%、-5%-5%（AC400VAC400V輸出）輸出）（輸入電壓（輸入電壓AC4

35、00VAC400V，負載變動在，負載變動在70%70%100%100%）電壓瞬間變動電壓瞬間變動時的穩(wěn)定時間時的穩(wěn)定時間1 1個循環(huán)（個循環(huán)（20ms20ms）以下）以下其他其他效率在效率在90%90%以上以上* *輸入電壓輸入電壓-37%-37%時、時、ATAT電壓精度電壓精度-41%-41% 57第二章 動車組輔助供電系統(tǒng) v 使用條件 環(huán)境溫度：（外界溫度）； 控制電源 （1）額定電壓：； （2）電壓變動范圍：； （3）所需容量：.，起動時. 毫秒。58第二章 動車組輔助供電系統(tǒng) v 溫度上升范圍 輸入交流電抗器（，）： （通風溫度）； 輸出交流電抗器（）： （通風溫度）； 變壓器（）：

36、（通風溫度）； 變壓器（）：（通風溫度）； 變壓器（）：（通風溫度）； 輔助變壓器（r）：（通風溫度）。注的線圈絕緣部耐熱為時，容許上升溫度為。 59第二章 動車組輔助供電系統(tǒng) v 耐電壓 主電路輸入：（額定電壓：）； 輸出： （額定電壓：）； 輸出： （額定電壓：）； 輸出： （額定電壓：）； 輸出： （額定電壓：）； 控制電路：（額定電壓：）。60(三)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、服務設備等供電；輸出AC100V和AC220V向牽引系統(tǒng)的相關通風機輸出三相AC400V的電源裝置，安裝在車體地板下側。其內還設有向電熱器等供電的A

37、C100V電源用輔助變壓器（ATr）。第二章 動車組輔助供電系統(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，圖中上方虛線框內是輔助電源裝置的功能方塊圖，下方虛線框內是輔助整流器的功能方塊圖。 61CRH2輔助電源功能方框圖 輔助電源裝置輔助整流器返回返回62(三)工作原理 第二章 動車組輔助供電系統(tǒng) v輔助電源裝置（APU）工作原理 牽引變壓器 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，同時也擔負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。 I

38、GBT 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的脈寬調制方式（PWM）。 如圖所示如圖所示63(三)工作原理 第二章 動車組輔助供電系統(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)定的直流電壓供給給后段的逆變器。 IGBT 逆變器 逆變器將直流電壓變換成為恒頻恒電壓的3 相交流電壓。 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 擔負切斷和輔助電源裝置間的負荷的作用。 如圖所示如圖所示64(三)工作原理 第二章 動車

39、組輔助供電系統(tǒng) v輔助電源裝置（APU）工作原理 輔助整流器（ARf） 1）二極管整流電路 整流電路通過二極管3 相全橋電路將APU的AC400V 輸出電壓進行變換、供給DC100V 電壓。 2）可調電阻 可調電阻使直流輸出電壓具有如圖所示的下垂特性。如圖所示如圖所示65(三)工作原理 第二章 動車組輔助供電系統(tǒng) v輔助電源裝置（APU）工作原理 輔助整流器（ARf） 2）可調電阻 可調電阻使直流輸出電壓具有如圖所示的下垂特性。66第二章 動車組輔助供電系統(tǒng) v輔助電源裝置（APU）工作電路原理 APU由APU輸入輔助整流器、PWM三相輸出逆變器、逆變器輸出變壓器、CVCF(穩(wěn)壓穩(wěn)頻)輸出變壓

40、器、輔助變壓器等構成。 輔助整流器柜由整流器變壓器、輔助整流器構成。 67輔助電源裝置（APU）電路示意圖68輔助電源裝置的接線圖輸入輸入部分部分接線接線圖圖(見見表表1-2-16)69輸出輸出部分部分接線接線圖圖70第二章 動車組輔助供電系統(tǒng) v輔助電源裝置（APU）工作原理 APU的輸入電源是牽引變壓器輔助繞組輸出的AC400V，通過可控硅混合電橋變換成為直流電。該直流電通過PWM三相逆變器變換成為交流電，通過逆變器輸出變壓器提供AC400V三相50Hz電源。 CVCF輸出變壓器將AC400V三相電源變換成單相AC220V、AC100V的穩(wěn)壓電源。 輔助變壓器將牽引變壓器輔助繞組的AC40

41、0變換成另一單相AC100V電源。 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DC100V。 71輔助電源控制模塊 72輸入接觸器 73輔助電源控制側 74輔助電源輸出側 75輔助電源接線排 76返回返回（APU）動作說明77第二章 動車組輔助供電系統(tǒng) v 輔助電源裝置（APU）動作說明（1）起動條件 l 控制電源有DC100V（見 ）。 l 無重故障輕故障。 l 脈沖整流器的輸入電壓在AC250V（50Hz）以上。 l 耐壓試驗連接器在運轉的位置上。（2）起動動作 l供給控制電壓后1 秒鐘對CPU 進行初始化(見的脈沖)，接通ACK1（見） l

42、脈沖整流器輸入電壓在250V 以上時作為架線電壓確立、接通逆變器接觸器IVK2、通過充電電阻對濾波電容器進行初期充電（見） 。如圖所示如圖所示78第二章 動車組輔助供電系統(tǒng) v輔助電源裝置（APU）動作說明l 接通IVK2，2 秒鐘后接通IVK1、不用充電電阻對濾波電容器進行直接充電（見 ） 。 l 接通IVK1，2 秒鐘后斷開IVK2、接通脈沖整流器的閘控。（見） l 逆變器的輸入電壓（脈沖整流器的輸出電壓）達到DC600V 時作為輸入電壓確立，1 秒鐘后接通逆變器的閘控。（見） l 接通逆變器的閘控0.3 秒鐘后、逆變器的輸出電壓達到AC400V。 （見） l 接通IVK1，1秒鐘后接通3

43、phMK，輸出交流電。如圖所示如圖所示79第二章 動車組輔助供電系統(tǒng) v 輔助電源裝置（APU）動作說明（3）運轉狀態(tài)的顯示 CPU 初始化后、在基板的LED 上顯示下面運轉狀態(tài)。 l H-00： CPU 初始化后、或靜態(tài)逆變器SIV 停止（所有的開關、閘控都在未接通的狀態(tài)）。 l H-10：DCHK閉合 l H-15：IVK2閉合 l H-20： IVK1閉合 l H-30： 接通脈沖整流器閘控的狀態(tài)。 l H-40： 逆變器輸入電壓確立的狀態(tài)（DC600V 以上）。 l H-50： 接通逆變器閘控的狀態(tài)。如圖所示如圖所示80第二章 動車組輔助供電系統(tǒng) v 輔助電源裝置（APU）動作說明在H

44、-50 狀態(tài)下,最初顯示H-50 ， 然后順序地顯示以下的值。 交流輸出相電流：IU,IV,IW； 交流輸出線間的電壓：UV,VW,WU； 輸出頻率：F； 架線電壓：L； 脈沖整流器輸出電壓：VC； 脈沖整流器輸入電壓：CI。以上顯示完成后，仍然顯示H-00 如圖所示如圖所示81第二章 動車組輔助供電系統(tǒng) v 輔助電源裝置（APU）動作說明（4）停止條件 l 控制電源無DC100V 時。 l 有輕故障、重故障時。 l 耐壓試驗連接器不在運轉位置時。（5）停止動作 有停止條件時，停止以下的全部控制信號： IVK1 接通信號、脈沖整流器接通信號、逆變器接通信號、3phMK 接通信號。82第二章 動

45、車組輔助供電系統(tǒng) v輔助電源裝置（APU）動作說明保護說明 （1）保護的種類 APU 的保護根據有無再起動分為輕故障和重故障兩大類。 保護的種類保護的種類動動 作作輕故障輕故障APU 停止后進行自動重新啟動。監(jiān)視發(fā)生輕故障后停止后進行自動重新啟動。監(jiān)視發(fā)生輕故障后60 秒秒鐘以內是否發(fā)生第二次輕故障，不發(fā)生的情況下則中止鐘以內是否發(fā)生第二次輕故障，不發(fā)生的情況下則中止監(jiān)視繼續(xù)進行通常的動作。監(jiān)視繼續(xù)進行通常的動作。重故障重故障APU 停止，不自動重新啟動。停止，不自動重新啟動。83第二章 動車組輔助供電系統(tǒng) v輔助電源裝置（APU）故障保護工作原理 動車組各供電系統(tǒng)上均設置有各自獨立的接地開關

46、。在列車信息控制系統(tǒng)和輔助電源裝置之間設置自診斷功能接口，由列車信息控制系統(tǒng)實施。輔助電源裝置的故障保護功能有22項： l 輸入過電流（CONVOCD） l 變流器過壓（INVOVD） l 變流器過流（INVFO） l 變流器過載（IAOC） l 輸出過壓（ACOVD） l 輸出低電壓（ACLVD） l 輸出短路（ACOSC） l 檢測接地（GFD）84第二章 動車組輔助供電系統(tǒng) n輔助電源裝置的故障分類n重故障1：7項n重故障2：5項n輕故障：10項輔助電源裝置的故障檢測圖85第二章 動車組輔助供電系統(tǒng)n重故障保護動作n通過一次故障檢測，閘控全部OFF后，為重故障。（不進行自動再起動）nnIVK1、IVK2、3PhMK一起斷開，秒之后DCHK斷開，故障閉鎖。nn通過車上復位（外部復位）、地板下APU的復位（局部復位），或控制電源關閉投入（秒以上），進行再起動操作。 86第二章 動車組輔助供電系統(tǒng)n重故障2保護動作n通過一次故障檢測，閘控全部OFF后，為重故障。nnIVK1、IVK2、3PhMK一起斷開，秒之后DCHK斷開，故障閉鎖。n（IVK1、IVK2、DCHK只在輸入接