動車組牽引傳動系統(tǒng)

1、動車組動車組牽引牽引 傳傳 動動 系系 統(tǒng)統(tǒng)C C、CRHCRH動車組牽引傳動系統(tǒng)動車組牽引傳動系統(tǒng)第四章第四章 動車組牽引傳動系統(tǒng)動車組牽引傳動系統(tǒng)2一、一、CRH1CRH1動車組牽引傳動系統(tǒng)動車組牽引傳動系統(tǒng) CRH1 動車組動車組 該動車組由該動車組由青島四方一龐巴迪一鮑爾鐵路運(yùn)輸青島四方一龐巴迪一鮑爾鐵路運(yùn)輸設(shè)備有限公司設(shè)備有限公司（BSP）提供，國外合作伙伴是龐巴）提供，國外合作伙伴是龐巴迪運(yùn)輸瑞典迪運(yùn)輸瑞典AB（BT）。）。BSP動車組是以龐巴迪公動車組是以龐巴迪公司為瑞典國家鐵路和地方鐵路開發(fā)的司為瑞典國家鐵路和地方鐵路開發(fā)的“Regina”動動車組為原型車經(jīng)改變設(shè)計而成的。車組

2、為原型車經(jīng)改變設(shè)計而成的。 第四章第四章 動車組牽引傳動系統(tǒng)動車組牽引傳動系統(tǒng)3CRH1列車基本單元列車基本單元 M3TbMc1M1Tp1Mc2M2Tp2TBU3TBU3TBU1TBU1TBU2TBU2第四章第四章 動車組牽引傳動系統(tǒng)動車組牽引傳動系統(tǒng)4牽引傳動系統(tǒng)的能量傳遞與轉(zhuǎn)換牽引傳動系統(tǒng)的能量傳遞與轉(zhuǎn)換 CRH1的受電弓從接觸網(wǎng)接受的受電弓從接觸網(wǎng)接受25KV 50Hz高壓交流電能，高壓交流電能，經(jīng)過安裝在車底架上的主變壓器降成經(jīng)過安裝在車底架上的主變壓器降成900V 50Hz交流電，交流電， 降降壓后的交流電經(jīng)網(wǎng)側(cè)變流器轉(zhuǎn)換成壓后的交流電經(jīng)網(wǎng)側(cè)變流器轉(zhuǎn)換成1650V DC直流電能，該直

3、流電能，該直流電再由牽引逆變器轉(zhuǎn)換成可變頻率可變電壓的三相交流直流電再由牽引逆變器轉(zhuǎn)換成可變頻率可變電壓的三相交流電送給牽引電機(jī)，將電能轉(zhuǎn)換成牽引列車的機(jī)械能。電送給牽引電機(jī)，將電能轉(zhuǎn)換成牽引列車的機(jī)械能。第四章第四章 動車組牽引傳動系統(tǒng)動車組牽引傳動系統(tǒng)5牽引傳動系統(tǒng)的能量傳遞與轉(zhuǎn)換過程示意圖牽引傳動系統(tǒng)的能量傳遞與轉(zhuǎn)換過程示意圖 牽引逆變器主變壓器牽引逆變器高壓側(cè)變流器第四章第四章 動車組牽引傳動系統(tǒng)動車組牽引傳動系統(tǒng)6列車控制與管理系統(tǒng)列車控制與管理系統(tǒng)TCMS CRH1是以是以MITRAC通用計算機(jī)為核心的列車控制與管通用計算機(jī)為核心的列車控制與管理系統(tǒng)理系統(tǒng)TCMS（Train Co

4、ntrol and Management System）。）。MITRAC計算機(jī)系統(tǒng)以摩托羅拉計算機(jī)系統(tǒng)以摩托羅拉68k微處理器為基礎(chǔ)，該系微處理器為基礎(chǔ)，該系統(tǒng)的機(jī)械和電氣設(shè)計均適應(yīng)溫度范圍是統(tǒng)的機(jī)械和電氣設(shè)計均適應(yīng)溫度范圍是-40C+70C，并承，并承受強(qiáng)烈震動沖擊的牽引環(huán)境。受強(qiáng)烈震動沖擊的牽引環(huán)境。MITRAC及其前身及其前身TRACS從從1985年就已經(jīng)運(yùn)營服務(wù)，并隨著新電子產(chǎn)品（如微處理器、年就已經(jīng)運(yùn)營服務(wù)，并隨著新電子產(chǎn)品（如微處理器、存貯器等）的更新而不斷換代，該系統(tǒng)目前在世界各地的幾存貯器等）的更新而不斷換代，該系統(tǒng)目前在世界各地的幾種不同車上都有使用。種不同車上都有使用。

5、第四章第四章 動車組牽引傳動系統(tǒng)動車組牽引傳動系統(tǒng)7牽引傳動及計算機(jī)控制系統(tǒng)示意圖牽引傳動及計算機(jī)控制系統(tǒng)示意圖 高壓側(cè)變流器計算機(jī)系統(tǒng)智能顯示司機(jī)操作 牽引逆變器主變壓器牽引逆變器第四章第四章 動車組牽引傳動系統(tǒng)動車組牽引傳動系統(tǒng)8 TCMSTCMS接受司機(jī)的接受司機(jī)的指令信息指令信息，經(jīng)過轉(zhuǎn)換與運(yùn)算以后發(fā)給主，經(jīng)過轉(zhuǎn)換與運(yùn)算以后發(fā)給主回路電器系統(tǒng)執(zhí)行實施能量轉(zhuǎn)換過程，控制列車運(yùn)行；回路電器系統(tǒng)執(zhí)行實施能量轉(zhuǎn)換過程，控制列車運(yùn)行；TCMSTCMS還檢測列車運(yùn)行的實際狀態(tài)信息，對該狀態(tài)信息進(jìn)行處理和還檢測列車運(yùn)行的實際狀態(tài)信息，對該狀態(tài)信息進(jìn)行處理和判斷，一方面顯示給司機(jī)、乘務(wù)人員和維護(hù)人員了

6、解列車的判斷，一方面顯示給司機(jī)、乘務(wù)人員和維護(hù)人員了解列車的運(yùn)行情況，另一方面對出現(xiàn)的異常情況進(jìn)行報警和應(yīng)急處理。運(yùn)行情況，另一方面對出現(xiàn)的異常情況進(jìn)行報警和應(yīng)急處理。 可以說可以說牽引主回路牽引主回路是列車運(yùn)行的是列車運(yùn)行的驅(qū)干驅(qū)干，TCMSTCMS系統(tǒng)系統(tǒng)是列車是列車運(yùn)行的運(yùn)行的靈魂靈魂。第四章第四章 動車組牽引傳動系統(tǒng)動車組牽引傳動系統(tǒng)9牽引傳動系統(tǒng)主電路構(gòu)成牽引傳動系統(tǒng)主電路構(gòu)成 CRH1CRH1的牽引傳動系統(tǒng)以的牽引傳動系統(tǒng)以列車基本單元（列車基本單元（TBUTBU）為基本單為基本單位，具體組成如下：位，具體組成如下： TBU1TBU1Mc1Mc1（駕駛動車駕駛動車1 1）- -Tp

7、1Tp1（帶弓拖車帶弓拖車1 1）- -M1M1（中中間動車間動車1 1）； TBU2TBU2Mc2Mc2（駕駛動車駕駛動車2 2）- -Tp2Tp2（帶弓拖車帶弓拖車2 2）- -M1M1（中中間動車間動車2 2）；）； TBU3TBU3M3M3（中間動車中間動車3 3）- -TbTb（帶吧臺拖車）帶吧臺拖車） CRH1CRH1的的8 8 輛車中包括輛車中包括5 5 輛動車輛動車( Mc1( Mc1、M1M1、Mc2Mc2、M2M2、M3)M3)和和3 3 輛拖車輛拖車( Tp1( Tp1、Tp2Tp2、Tb)Tb)，動車組有兩個受電弓，分別，動車組有兩個受電弓，分別位于位于Tp1Tp1和和

8、Tp2Tp2車上，正常工作時只有車上，正常工作時只有一個受電弓升起一個受電弓升起。 第四章第四章 動車組牽引傳動系統(tǒng)動車組牽引傳動系統(tǒng)10牽引傳動系統(tǒng)主電路構(gòu)成牽引傳動系統(tǒng)主電路構(gòu)成 LBVTSAESCTSALBVTSAESCTSALBVTSAESM3TbMc1M1Tp1Mc2M2Tp2Mc2Tp2M2TbM3M1Tp1Mc1LCMCMCACBCBA2FCTCTCTLF3TICETTMMTLBPTLCMCMCAC3TTM2FICBCBAIC3TTMMCMCAC2FLCETLFMTIC3TTMMCMCACBCBABCBABCBA2FLFETMTLCLBPTLCMCMCAC3TTM2FICCRH1

9、CRH1的主電路框架的主電路框架 第四章第四章 動車組牽引傳動系統(tǒng)動車組牽引傳動系統(tǒng)11牽引傳動系統(tǒng)主電路構(gòu)成牽引傳動系統(tǒng)主電路構(gòu)成 動車組有三個相對獨立的主牽引系統(tǒng)均并行工作，當(dāng)一個動車組有三個相對獨立的主牽引系統(tǒng)均并行工作，當(dāng)一個牽引系統(tǒng)發(fā)生故障時，可以自動切斷故障源，列車?yán)^續(xù)運(yùn)行。牽引系統(tǒng)發(fā)生故障時，可以自動切斷故障源，列車?yán)^續(xù)運(yùn)行。 五個動車有五個變流器箱，分別位于每個動車的底架上。五個動車有五個變流器箱，分別位于每個動車的底架上。網(wǎng)側(cè)變流器網(wǎng)側(cè)變流器LCMLCM（Line Converter ModuleLine Converter Module，將高壓整流成為直將高壓整流成為直流環(huán)

10、節(jié)電壓）和電機(jī)變流器流環(huán)節(jié)電壓）和電機(jī)變流器MCMMCM（Motor Convertor Module, Motor Convertor Module, 將直流環(huán)節(jié)電壓逆變成為頻率可變電壓可變的三相交流電供給將直流環(huán)節(jié)電壓逆變成為頻率可變電壓可變的三相交流電供給牽引電機(jī)）都裝在變流器箱中；一個電機(jī)變流器給兩臺牽引電牽引電機(jī)）都裝在變流器箱中；一個電機(jī)變流器給兩臺牽引電機(jī)并聯(lián)供電機(jī)并聯(lián)供電；一個變流器箱的網(wǎng)側(cè)變流器除了向兩個電機(jī)逆變一個變流器箱的網(wǎng)側(cè)變流器除了向兩個電機(jī)逆變器供電外，還向一個器供電外，還向一個輔助逆變器輔助逆變器和一個蓄電池充電器饋電。和一個蓄電池充電器饋電。 第四章第四章 動車

11、組牽引傳動系統(tǒng)動車組牽引傳動系統(tǒng)12TBU1TBU1單元的牽引電路框圖單元的牽引電路框圖 第四章第四章 動車組牽引傳動系統(tǒng)動車組牽引傳動系統(tǒng)13二、二、CRH2CRH2動車組牽引傳動系統(tǒng)動車組牽引傳動系統(tǒng) CRH2(CRH2(四方四方/ /川崎動車組川崎動車組) ) 該動車組由該動車組由南車四方機(jī)車車輛股份有限公司南車四方機(jī)車車輛股份有限公司與國外合與國外合作伙伴作伙伴川崎重工川崎重工提供。四方動車組是以日本新干線提供。四方動車組是以日本新干線E21000型型動車組為原型車經(jīng)改變設(shè)計而成的。動車組為原型車經(jīng)改變設(shè)計而成的。 動車組采用動車組采用8輛編組，輛編組，4動動4拖拖，由兩個動力單元組成

12、。，由兩個動力單元組成。每個動力單元由每個動力單元由2個動車和個動車和 2個拖車（個拖車（T-M M-T）組成。）組成。第四章第四章 動車組牽引傳動系統(tǒng)動車組牽引傳動系統(tǒng)14 CRH 2 編組結(jié)構(gòu)圖第四章第四章 動車組牽引傳動系統(tǒng)動車組牽引傳動系統(tǒng)151 1、CRH2CRH2動車組牽引系統(tǒng)的組成動車組牽引系統(tǒng)的組成 牽引電路系統(tǒng)以牽引電路系統(tǒng)以M 1 車、車、M 2 車的車的2 輛為輛為1 個單元為基個單元為基礎(chǔ)。電源由接觸網(wǎng)通過礎(chǔ)。電源由接觸網(wǎng)通過受電弓受電弓從單相交流從單相交流25kV、50Hz的接的接觸網(wǎng)電壓來獲得，觸網(wǎng)電壓來獲得， 通過通過VCB與牽引變壓器的與牽引變壓器的1 次側(cè)繞組

13、連次側(cè)繞組連接。牽引電路開閉由接。牽引電路開閉由VCB來實施。牽引變壓器來實施。牽引變壓器2次繞組側(cè)設(shè)次繞組側(cè)設(shè)有有2個線圈，個線圈， 1次側(cè)的電壓為次側(cè)的電壓為25kV時，時，2次側(cè)繞組電壓則為次側(cè)繞組電壓則為1500 V 。 牽引電路的牽引電路的基本單元基本單元裝置由裝置由1 1臺牽引變壓器臺牽引變壓器 2 2 臺主臺主變流裝置（變流裝置（C/IC/I）8 8臺牽引電機(jī)臺牽引電機(jī)構(gòu)成。由構(gòu)成。由1 1臺主變流裝置控臺主變流裝置控制制4 4臺牽引電機(jī)，在臺牽引電機(jī)，在牽引牽引時向牽引電機(jī)提供電力、在時向牽引電機(jī)提供電力、在制動制動時時進(jìn)行電力再生控制。此外，進(jìn)行電力再生控制。此外， 還具有保

14、護(hù)功能。還具有保護(hù)功能。第四章第四章 動車組牽引傳動系統(tǒng)動車組牽引傳動系統(tǒng)16牽引系統(tǒng)的組成：牽引系統(tǒng)的組成：第四章第四章 動車組牽引傳動系統(tǒng)動車組牽引傳動系統(tǒng)17牽引主電路：牽引主電路： 由由4號車號車或者或者6號車號車的的受電弓受電弓受電，通過車頂上的特高受電，通過車頂上的特高壓導(dǎo)線，經(jīng)由壓導(dǎo)線，經(jīng)由VCB后被送到后被送到2號號車或者車或者6號車號車的的主變壓器主變壓器。車頂上安裝有保護(hù)接地裝置（車頂上安裝有保護(hù)接地裝置（EGS），運(yùn)行中，需要緊急），運(yùn)行中，需要緊急讓變電所區(qū)間內(nèi)的所有車輛停車時，讓其動作，使架線接讓變電所區(qū)間內(nèi)的所有車輛停車時，讓其動作，使架線接地短路。地短路。EGS的

15、操作必須按照鐵道部的規(guī)定執(zhí)行。的操作必須按照鐵道部的規(guī)定執(zhí)行。第四章第四章 動車組牽引傳動系統(tǒng)動車組牽引傳動系統(tǒng)18牽引主電路：牽引主電路：第四章第四章 動車組牽引傳動系統(tǒng)動車組牽引傳動系統(tǒng)19CRH2CRH2牽引傳動系統(tǒng)基本組成牽引傳動系統(tǒng)基本組成 高壓電器設(shè)備高壓電器設(shè)備 高壓電器主要作用是完成從接觸網(wǎng)到牽引變壓器的供電。主要包括：高壓電器主要作用是完成從接觸網(wǎng)到牽引變壓器的供電。主要包括：受電弓、主斷路器、避雷器、電流互感器、接地保護(hù)開關(guān)等。受電弓、主斷路器、避雷器、電流互感器、接地保護(hù)開關(guān)等。 DSA250型受電弓型受電弓該受電弓為單臂型結(jié)構(gòu)，額定電壓該受電弓為單臂型結(jié)構(gòu)，額定電壓/電

16、流為電流為25kV/1000A，接觸壓力，接觸壓力705N,弓頭寬度約弓頭寬度約1950mm，具有自動降弓功能，具有自動降弓功能，適應(yīng)接觸網(wǎng)高度為適應(yīng)接觸網(wǎng)高度為53006500mm，列車運(yùn)行速度，列車運(yùn)行速度250km/h。 CB201C-G3型主斷路器型主斷路器主斷路器為真空型，額定開斷容量為主斷路器為真空型，額定開斷容量為100MVA，額定電流，額定電流AC200A，額定斷路電流，額定斷路電流3400A，額定開斷時間小于，額定開斷時間小于0.06s，采用電磁控制空氣操作。，采用電磁控制空氣操作。 LA204或或LA205型避雷器型避雷器額定電壓為額定電壓為AC42kV，動作電壓為，動作電

17、壓為AC57kV以下，限制電壓為以下，限制電壓為107kV。 TH-2型高壓電流互感器型高壓電流互感器變流比為變流比為200/5A，用于檢測牽引變壓器原，用于檢測牽引變壓器原邊電流值。邊電流值。 SH2052C型接地保護(hù)開關(guān)型接地保護(hù)開關(guān)額定瞬時電流為額定瞬時電流為6000A（15周），電磁控周），電磁控制空氣操作，具有安全連鎖。制空氣操作，具有安全連鎖。 第四章第四章 動車組牽引傳動系統(tǒng)動車組牽引傳動系統(tǒng)20 牽引變壓器牽引變壓器 TM210型牽引變壓器，一個基本動力單元型牽引變壓器，一個基本動力單元1個，全列共計個，全列共計2個。采用殼式結(jié)構(gòu)、車體下吊掛、油循環(huán)強(qiáng)迫風(fēng)冷方式。具有個。采用殼

18、式結(jié)構(gòu)、車體下吊掛、油循環(huán)強(qiáng)迫風(fēng)冷方式。具有1個原邊繞組（個原邊繞組（25kV，3060kVA）、）、2個牽引繞組（個牽引繞組（1500V，21285kVA），一個輔助繞組（），一個輔助繞組（400V，490kVA）。）。 第四章第四章 動車組牽引傳動系統(tǒng)動車組牽引傳動系統(tǒng)21 牽引變流器牽引變流器 CI11型牽引變流器，一個基本動力單元型牽引變流器，一個基本動力單元2個，全列共計個，全列共計4個。個。采用車下吊掛、液體沸騰冷卻方式。主電路結(jié)構(gòu)為電壓型采用車下吊掛、液體沸騰冷卻方式。主電路結(jié)構(gòu)為電壓型3電平電平式，由脈沖整流器、中間直流電路、逆變器構(gòu)成，不設(shè)式，由脈沖整流器、中間直流電路、逆變

19、器構(gòu)成，不設(shè)2次諧振次諧振濾波裝置和網(wǎng)側(cè)諧波濾波器，采用濾波裝置和網(wǎng)側(cè)諧波濾波器，采用 PWM方式控制。中間直流方式控制。中間直流電壓為電壓為2600V3000V（隨起牽引電機(jī)輸出功率進(jìn)行調(diào)整）。（隨起牽引電機(jī)輸出功率進(jìn)行調(diào)整）。牽牽引逆變器輸出電壓引逆變器輸出電壓0 02300V2300V，頻率，頻率0 0220Hz220Hz可控的三相交流電供可控的三相交流電供給異步牽引電動機(jī)。給異步牽引電動機(jī)。 1個牽引變流器采用矢量控制原理控制個牽引變流器采用矢量控制原理控制4臺并聯(lián)的牽引電機(jī)。臺并聯(lián)的牽引電機(jī)。 第四章第四章 動車組牽引傳動系統(tǒng)動車組牽引傳動系統(tǒng)22 牽引電機(jī)牽引電機(jī) MT205型牽引

20、電機(jī)，每節(jié)動力車型牽引電機(jī)，每節(jié)動力車4個（并聯(lián)），一個基本個（并聯(lián)），一個基本動力單元動力單元8個，全列共計個，全列共計16個。牽引電機(jī)為個。牽引電機(jī)為4極三相鼠籠式異極三相鼠籠式異步電機(jī)，采用架懸、強(qiáng)迫風(fēng)冷方式，通過彈性齒型聯(lián)軸節(jié)連步電機(jī)，采用架懸、強(qiáng)迫風(fēng)冷方式，通過彈性齒型聯(lián)軸節(jié)連接傳動齒輪。接傳動齒輪。 第四章第四章 動車組牽引傳動系統(tǒng)動車組牽引傳動系統(tǒng)232 2、CRH2CRH2牽引傳動系統(tǒng)主電路牽引傳動系統(tǒng)主電路 受電弓從接觸網(wǎng)受電弓從接觸網(wǎng)25kV25kV、50Hz50Hz單相交流電網(wǎng)受電，通過主單相交流電網(wǎng)受電，通過主斷路器斷路器VCBVCB連接到連接到牽引變壓器牽引變壓器原邊

21、繞組。主電路開閉由原邊繞組。主電路開閉由VCBVCB控控制。牽引變壓器牽引繞組設(shè)兩組，原邊繞組電壓為制。牽引變壓器牽引繞組設(shè)兩組，原邊繞組電壓為25kV25kV時，時，牽引繞組電壓為牽引繞組電壓為1500V1500V。牽引變流器在。牽引變流器在M1M1、M2M2車上，由一臺四車上，由一臺四象限脈沖整流器和逆變器及中間直流回路構(gòu)成，運(yùn)行時除實象限脈沖整流器和逆變器及中間直流回路構(gòu)成，運(yùn)行時除實施牽引電動機(jī)電力供應(yīng)和制動時的再生制動外，還具備相應(yīng)施牽引電動機(jī)電力供應(yīng)和制動時的再生制動外，還具備相應(yīng)的保護(hù)功能。的保護(hù)功能。第四章第四章 動車組牽引傳動系統(tǒng)動車組牽引傳動系統(tǒng)24CRH2CRH2牽引傳動

22、系統(tǒng)主電路牽引傳動系統(tǒng)主電路 逆變器脈沖整流器牽引電機(jī)濾波電容器牽引變流器X4受電弓真空斷路器逆變器脈沖整流器濾波電容器牽引變流器X4M1車牽引電機(jī)M2車牽引變壓器動車組主電路簡圖 第四章第四章 動車組牽引傳動系統(tǒng)動車組牽引傳動系統(tǒng)25 牽引電動機(jī)采用牽引電動機(jī)采用三相鼠籠式感應(yīng)電機(jī)三相鼠籠式感應(yīng)電機(jī)，其軸端設(shè)置速度傳感器，用于，其軸端設(shè)置速度傳感器，用于檢測轉(zhuǎn)速（轉(zhuǎn)子頻率），對牽引和制動特性進(jìn)行實時控制；當(dāng)出現(xiàn)故障時，檢測轉(zhuǎn)速（轉(zhuǎn)子頻率），對牽引和制動特性進(jìn)行實時控制；當(dāng)出現(xiàn)故障時，M1M1車和車和M2M2車可分別使用，另外，整個基本單元可使用車可分別使用，另外，整個基本單元可使用VCBVC

23、B切除，而不會影響切除，而不會影響其它單元工作。其它單元工作。 制動系統(tǒng)有兩套。一套是制動系統(tǒng)有兩套。一套是電制動電制動，將牽引電機(jī)轉(zhuǎn)換成發(fā)電機(jī)形式工作，將牽引電機(jī)轉(zhuǎn)換成發(fā)電機(jī)形式工作，即再生制動；一套是即再生制動；一套是空氣制動空氣制動，將電指令轉(zhuǎn)換成空氣指令送入制動缸起制，將電指令轉(zhuǎn)換成空氣指令送入制動缸起制動作用。當(dāng)列車速度較高時，實施電制動，在低速時實施空氣制動，制動動作用。當(dāng)列車速度較高時，實施電制動，在低速時實施空氣制動，制動方式轉(zhuǎn)換均由微機(jī)控制系統(tǒng)控制完成。當(dāng)司機(jī)通過司機(jī)臺上的制動控制器方式轉(zhuǎn)換均由微機(jī)控制系統(tǒng)控制完成。當(dāng)司機(jī)通過司機(jī)臺上的制動控制器實施制動指令時，制動電信號首先到達(dá)車輛計算機(jī)系統(tǒng)，再傳入制動控制實施制動指令時，制動電信號首先到達(dá)車輛計算機(jī)系統(tǒng)，再傳入制動控制系統(tǒng)。制動控制系統(tǒng)根據(jù)列車速度，自動實行空氣制動與電制動。電氣制系統(tǒng)。制動控制系統(tǒng)根據(jù)列車速度，自動實行空氣制動與電制動。電氣制動系統(tǒng)的組成與牽引系統(tǒng)一致。動系統(tǒng)的組成與牽引