-動車輔助供電系統(tǒng)課件

1、引進動車組的九大關(guān)鍵技術(shù)牽引控制系統(tǒng)牽引電機制動系統(tǒng)牽引與輔助變流器牽引變壓器轉(zhuǎn)向架列車網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)鋁合金、不銹鋼車體動車組系統(tǒng)集成1動車組 輔助供電系統(tǒng)動車組輔助供電系統(tǒng) 輔助供電系統(tǒng)為動車組除牽引動力系統(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。國內(nèi)外各型動車組的輔助供電系統(tǒng)各有特色。本講座詳細介紹動車組輔助供電系統(tǒng)的構(gòu)成、功能、工作原理。 2動車組 輔助供電系統(tǒng)主要內(nèi)容 第一節(jié) 輔助供電系統(tǒng)構(gòu)成與功能 第二節(jié) CRH1動車組輔助供電系統(tǒng) 第三節(jié) CRH2動車組輔助供電系統(tǒng) 第四節(jié) CRH5動車組輔助供電系統(tǒng) 3一、概述 第一節(jié) 輔助供電系統(tǒng)構(gòu)成與功能 隨著動車組技術(shù)的發(fā)展和

2、運輸質(zhì)量要求的提高，輔助供電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式也逐漸多樣化，總的來講：功能逐漸增加，技術(shù)指標及可靠性的要求也越來越高。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(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。動車組 輔助供電系統(tǒng)4輔助供電系統(tǒng)的構(gòu)成 輔助供電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)根據(jù)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(shè)備供電。 輔助變流器由輸入濾波器、斬波器、逆

3、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(yīng)急電源。 動車組 輔助供電系統(tǒng)5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(wǎng)，經(jīng)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(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。 動車組 輔助供電系統(tǒng)6二、輔助供電系統(tǒng)工作原理 根據(jù)工作原理可以將輔助供

4、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。 動車組 輔助供電系統(tǒng)牽引變壓器輔助供電繞組供電模式 在這類輔助供電系統(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4路交流和1路直流電源，為列車的各設(shè)備供電。 7 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 牽引變壓器輔助供電繞組供電模式 8動車組 輔助供電系統(tǒng)牽引變流器直流環(huán)節(jié)輔助供電

5、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、 CRH5動車組。 CRH1動車組 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。 9 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 牽引變流器直流環(huán)節(jié)輔助供電模式10動車組 輔助供電系統(tǒng)牽引變流器直流環(huán)節(jié)輔助供電模式 CRH5動車組 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)由牽引變流器上的3600VDC中間直流環(huán)節(jié)電壓供電，經(jīng)過處

6、理后得到三相380VAC，向所有三相負載提供電源，如空調(diào)系統(tǒng)、牽引系統(tǒng)通風和空氣壓縮機等；另外，設(shè)置充電機提供直流電源。 11 動車組 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 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流器12一、概述 第二節(jié) 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(nèi)部技術(shù)轉(zhuǎn)移，由BSP公司在國內(nèi)制造生產(chǎn)。動車組由8輛車組成，5動3拖，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。編成后結(jié)構(gòu)如圖所示。 動車組 輔助供電系統(tǒng)13輔助電源系統(tǒng)有三種不同的運行模式 1.普通運行模式:

7、普通牽引動工況下，從25千伏電網(wǎng)獲取電能。2.回送模式: 是指在沒有25千伏電網(wǎng)電壓時以牽引電機作為發(fā)電機，僅提供牽引/制動所需的輔助三相電源和蓄電池充電電源。3.外部電源供電模式 ：外部電力連接器 14 CRH1在動車下分別設(shè)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(jīng)設(shè)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(wǎng)側(cè)變流器單元（LCM）9 輔助變流器11由網(wǎng)側(cè)變流器單元（LCM）9輸出的直流環(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，為列車負載設(shè)備提供電源。 動車組 輔助供電系統(tǒng)15 CRH1動車組輔助供

8、電系統(tǒng)工作原理圖16. 受電弓. 接地開關(guān). 主電路斷路器. 電壓測量變壓器. 電涌放電器. 電流互感器. 線路濾波器. 主變壓器. 網(wǎng)側(cè)變流器0.電動機變流器1.輔助變流器2.濾波器/變壓器3.外電源切換觸點4.外部三相電源5.牽引電機20.電池充電器21.電池開關(guān)22.電池23.直流供電觸點17 在每一個動車上設(shè)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。 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(此時牽引電機做再生制動維持系統(tǒng)中間電壓)。

9、 輔助系統(tǒng)外接供電時采用3380V, 50Hz地面電源。 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。動車組 輔助供電系統(tǒng)18 當外接三相電源同車內(nèi)三相母線連接后，車內(nèi)輔助逆變器立即斷開。外接電源插座的位置為每個基本單元車組中的拖車每側(cè)一個。 每一個基本單元車組有兩個充電器和兩組蓄電池。兩個充電器和兩組蓄電池都同蓄電池母線相連。充電器和蓄電池設(shè)置于動力車（Mc和M）內(nèi)。 蓄電池充電器將輔助電源三相電壓轉(zhuǎn)化為110V DC電壓。蓄電池電壓通過110V DC母線傳輸，母線同充電器和蓄電池相連，避免產(chǎn)生環(huán)流，在蓄電池與母線連線上設(shè)有一個功率二極管，從而避免通過母線向其充電。動車組 輔助供電

10、系統(tǒng)19CRH1端外部電力連接器 每個前端車有一個125A (IEC) 的插頭 車端連接器動車組 輔助供電系統(tǒng)20車側(cè)邊外部電力連接器(8個連接器設(shè)計適用所有125A輸入 ) 每輛TP車的兩側(cè)有一個KC20的插座、 每輛TB車的兩側(cè)有兩個KC20的插座。 MC1TP1M1M3TBM2TP2MC2連接器動車組 輔助供電系統(tǒng)21輔助電源系統(tǒng)的框圖如圖所示，其核心是靜止變流裝置，主要的功能單元有：（1）交流部分：輔助逆變器、3-相變壓器、3-相濾波器、接地故障指示、三相外部電源連接接觸器、三相外部電源相序監(jiān)視邏輯；（2）直流部分：電池充電器、電池、用于電源總線分配的接觸器。（3）兩條貫穿整列車的公共

11、電源母線：一是輔助逆變器并聯(lián)供電的公共3相交流母線；另一條是蓄電池充電器并聯(lián)連接的公共蓄電池電壓母線。 2223二、技術(shù)指標 輔助逆變器的任務(wù)是輸出三相電3220/380V, 50Hz，并將其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： 動車組 輔助供電系統(tǒng) l列車采暖 l 通風與空調(diào)系統(tǒng) l變流器和變壓器的冷卻 l蓄電池充電器24輔助逆變器的技術(shù)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9

12、0kg25CRH1動車組輔助供電系統(tǒng)設(shè)備與容量 CRH1設(shè)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673kW378kVA82kVAr491 kW576 kVA301 kVAr268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(zhuǎn)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(diào)HVAC功率減小一半，其余三輛車客室的空調(diào)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

13、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 kVAr278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(zhuǎn)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(diào)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 kVAr288種不同工況下的

14、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(zhuǎn)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 kVAr298種不同工況下的供電系統(tǒng)容量 當400V總線上短路發(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

15、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 kVAr308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

16、kVAr318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(nèi)水箱）、不受控制的負荷（不能斷開的負荷）、司機室空調(diào)、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 kVAr328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

17、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：一般負載正常工作，5輛車客室的空調(diào)HVAC功率減小一半，其余三輛車客室的空調(diào)HVAC循環(huán)交替的全功率工作。338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 kVAr34三、 380VAC輔助供電系統(tǒng)工作原理 380VAC

18、輔助供電系統(tǒng)的工作原理圖。 輔助逆變器單元（ACM）同網(wǎng)側(cè)變流器單元（LCM）的輸出直流環(huán)節(jié)1650VDC連接，它的任務(wù)是將輸入的1650VDC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(chǎn)生所需要的三相輸出電壓。包括濾波器電容、門驅(qū)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(chǎn)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(shè)備隔離。動車組 輔助供電系統(tǒng)35 CRH1動車組380VAC輔助供電系統(tǒng)外控電池1650v直流直流電流檢測交流電流

19、檢測給MVB的信號光耦隔離IGBTDCU溫度檢測門驅(qū)動36380VAC輔助供電系統(tǒng) 在ACM中設(shè)有一個電源裝置，為控制單元(DCU)、門驅(qū)動單元（GDU）及電壓和電流傳感器供電。 GDU的主要任務(wù)是控制大功率器件IGBT的開與關(guān)。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(diào)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。 動車組 輔助供電

20、系統(tǒng)37MCM, IGBT 變流器組成GDU Gate DriveUnitOpto fibre signalFrom/To MCMControl UnitUVWU相IGBT-模塊DC +DC -+ 24 V DC0 V DC+ 24 V DC0 V DC220V電壓380V電壓W相V相光纖信號From/To MCMControl UnitGDU門驅(qū)動單元38IGBT = Insulated Gate Bipolar Transistor絕緣門兩極晶體管GDU = Gate Drive Unit 門(Gate)驅(qū)動單元IGBT示意符號GDU控制門 GDU39電源發(fā)射極門極集電極螺釘軟件接口光輸出

21、光輸入40413-DCU信號U相輸出高電平IGBT模塊U相模塊GDU開GDU關(guān)IGBT模塊工作模式1動車組 輔助供電系統(tǒng)423-DCU信號U相輸出低電平IGBT模塊U相模塊GDU開GDU關(guān)IGBT模塊工作模式2動車組 輔助供電系統(tǒng)43380VAC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(nèi)。變壓器和濾波器箱內(nèi)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?qū)⑤o助逆變器斷開。每個三相電源系統(tǒng)都高電阻接地。

22、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(nèi)。如果出現(xiàn)一處接地故障，不影響輔助系統(tǒng)供電。 設(shè)一個控制繼電器，監(jiān)控輔助系統(tǒng)和車體之間的電阻。三相母線設(shè)置接地開關(guān)，接地開關(guān)包含在基本聯(lián)鎖系統(tǒng)中。 動車組 輔助供電系統(tǒng)44110VDC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(shè)置于動力車（Mc和M）內(nèi)。 蓄電池充電器20將輔助逆變器11輸出的三相380VAC電壓轉(zhuǎn)化為110VDC電壓后，一路連接列車110VDC母線，另一路給蓄電池充電。 蓄電池充電器是一個IGBT變流器，工作原理圖。 動車組 輔助供電系統(tǒng)45 CRH1動車

23、組110VDC輔助供電系統(tǒng)充電器輔助逆變器濾波器/變壓器蓄電池直流供電觸點46CRH1蓄電池充電器電路原理冷卻輸入濾波軟啟動整流控制板整流+濾波逆變門控變壓整流+濾波輸出供電模塊控制模塊47動車組 輔助供電系統(tǒng)CRH1蓄電池系統(tǒng)的組成 CRH1動車組蓄電池系統(tǒng)正常狀態(tài)下，向列車內(nèi)的控制系統(tǒng)、應(yīng)急照明、應(yīng)急通風、無線電等系統(tǒng)供電。 蓄電池系統(tǒng)包括五個蓄電池和五個充電器，均與主蓄電池總線并聯(lián)連接。 蓄電池采用鎳鎘電池，使用容量為200安培小時。即使在蓄電池總線陰極和陽極之間出現(xiàn)短路時也可以工作。 與主蓄電池總線并聯(lián)有兩條較小的蓄電池線。這兩條線的功能是：提供啟動電路和應(yīng)急電路。481.電池箱2.熔

24、斷器3.電池開關(guān)4.充電機5.電池觸點6.插座7.接地電阻8.接地繼電器9.緊急供電開關(guān)11.二極管49返回50如圖所示，電池通過熔斷器和隔離開關(guān)與電池充電器并聯(lián)接到電池母線上，電池接觸器1控制整個直流母線。蓄電池接觸器1閉合后能將蓄電池和電池充電器連接到電池母線上，如果要激活TCMS系統(tǒng)，該接觸器必須閉合；蓄電池接觸器2閉合后可給旅客信息顯示屏及旅客電源插座板的DC/AC逆變器供電，如果外部電源中斷，該接觸器在蓄電池緊急供電2分鐘后斷開；蓄電池接觸器3閉合后向牽引變流器的控制計算機供電，如果外部電源中斷，該接觸器在蓄電池緊急供電30分鐘后斷開。如圖所示51一、概述 第三節(jié) CRH2動車組輔助

25、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(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動4拖；首尾車輛設(shè)有司機室，可雙向駕駛，編成后結(jié)構(gòu)如圖所示。 動車組 輔助供電系統(tǒng)52 動車組在1號、8號車分別設(shè)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(shè)備提供電源；在2、4、6號車上設(shè)有蓄電池箱。 CRH2輔助供電系統(tǒng)與用電設(shè)備組成的方框圖 動車組 輔助供電系統(tǒng)53 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

26、氣裝置以及ATP主控電源。輔助電源裝置（APU）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：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)定三相AC400V系統(tǒng)；穩(wěn)定DC100V系統(tǒng)。54 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(guān)的輔助設(shè)備

27、（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。 動車組 輔助供電系統(tǒng)55CRH2動車組輔助供電系統(tǒng)圖 56 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。 當一臺牽引變壓器故障時，為了使另一臺正常運轉(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。 當輔助繞組電源切換后，空調(diào)裝置半功率運行。相鄰單元具有相互支援功能，在動車組上安裝2臺輔助電源裝置，一臺輔助電源裝置供給4節(jié)車廂所需輔

28、助用電。動車組 輔助供電系統(tǒng)57 CRH2輔助供電系統(tǒng): 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(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轉(zhuǎn)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。 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。車輛檢修基地設(shè)置有外部電源，可供輔助電路的工作。

29、動車組 輔助供電系統(tǒng)58二、技術(shù)指標 動車組 輔助供電系統(tǒng)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。 輸入額定值 額定電壓：（）單相； 電壓變動范圍：（連續(xù)）， （分鐘）。 形式 輔助電源裝置： ；輔助整流器： 。 59二、技術(shù)指標 動車組 輔助供電系統(tǒng)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(shù)：（延遲）； 輸出類別 60CRH2輔助電源裝置（APU）輸出種類 類別交流3相交流單相直流(輔助整流器箱）內(nèi)置ATr(不穩(wěn)定）輸出額定電壓AC400VAC100VAC220VDC100VAC100V額

30、定輸出123kVA12kVA12kVA58kW22kVA電壓精度+10%-10%同左同左+10%-10%+26%-41%頻率50Hz1%同左同左50Hz失真率5%以下AC輸出電壓瞬間變動（ATr除外）+5%、-5%（AC400V輸出）（輸入電壓AC400V，負載變動在70%100%）電壓瞬間變動時的穩(wěn)定時間1個循環(huán)（20ms）以下其他效率在90%以上*輸入電壓-37%時、AT電壓精度-41% 61二、技術(shù)指標 動車組 輔助供電系統(tǒng)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。62二、技術(shù)指標 動車組 輔助供電系統(tǒng)溫度上

31、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（）：（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。 63二、技術(shù)指標 動車組 輔助供電系統(tǒng)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：）。64三、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(wù)設(shè)備等供電；輸出AC100V和AC220V向牽引系統(tǒng)的相關(guān)通風機輸

32、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）。動車組 輔助供電系統(tǒng)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。 65CRH2輔助電源功能方框圖 輔助電源裝置輔助整流器返回66三、工作原理 動車組 輔助供電系統(tǒng)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

33、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?？刂品绞绞褂昧舜笕萘縄GBT的脈寬調(diào)制方式（PWM）。 如圖所示67三、工作原理 動車組 輔助供電系統(tǒng)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(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 擔負切斷和輔助電源裝置間的負荷的作用。 如圖所示68三、工作

34、原理 動車組 輔助供電系統(tǒng)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(diào)電阻 可調(diào)電阻使直流輸出電壓具有如圖所示的下垂特性。如圖所示69三、工作原理 動車組 輔助供電系統(tǒng)輔助電源裝置（APU）工作原理 輔助整流器（ARf） （2）可調(diào)電阻 可調(diào)電阻使直流輸出電壓具有如圖所示的下垂特性。70動車組 輔助供電系統(tǒng)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)輸出變壓器、輔助變壓器等

35、構(gòu)成。輔助整流器柜由整流器變壓器、輔助整流器構(gòu)成。 71輔助電源裝置（APU）電路示意圖72輔助電源裝置的接線圖輸入部分接線圖73輸出部分接線圖74動車組 輔助供電系統(tǒng)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400

36、V三相電壓輸出變壓后，通過三相全波整流器，輸出DC100V。 75動車組 輔助供電系統(tǒng)輔助電源裝置（APU）工作原理 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(gòu)成。 動車組上清掃用電源插座使用AC220V,在每輛車上配置2個，不設(shè)DC24V及DC36V的直流電源插座。輔助電源裝置的輸出滿足JIS E 6402。 動車組車體側(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。車輛檢修基地設(shè)置有外部電源，可供輔助電路的工作。76動車組 輔助供電系統(tǒng)輔助電源裝置（APU）動作說明動作說明 （1）起動條件l 控

37、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(zhuǎn)的位置上。77返回接通IVK2接通IVK1接通ACK1脈沖整流器輸入電壓接通脈沖整流器閘控脈沖整流器輸出電壓78動車組 輔助供電系統(tǒng)（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)并接通ACK1（見） l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） 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

38、后斷開IVK2、接通脈沖整流器的閘控。（見） 。如圖所示79返回80動車組 輔助供電系統(tǒng)輔助電源裝置（APU）動作說明（續(xù)） 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3phMK，輸出交流電。如圖所示81動車組 輔助供電系統(tǒng)輔助電源裝置（APU）動作說明（3）運轉(zhuǎn)狀態(tài)的顯示 CPU 初始化后、在基板的LED 上顯示下面運轉(zhuǎn)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(guān)、閘控都在未接通

39、的狀態(tài)）。 l H-10： 接通IVK2 的狀態(tài)。 l H-20： 接通IVK1 的狀態(tài)。 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82動車組 輔助供電系統(tǒng)輔助電源裝置（APU）動作說明在H-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83動車組 輔助供電系統(tǒng)輔

40、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(zhuǎn)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。84動車組 輔助供電系統(tǒng)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(jù)有無再起動分為輕故障和重故障兩大類。 保護的種類動 作輕故障APU 停止后進行自動重新啟動。監(jiān)視發(fā)生輕故障后60 秒鐘以內(nèi)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。重故障APU 停止，不自動重新啟動。85

41、動車組 輔助供電系統(tǒng)輔助電源裝置（APU）故障保護工作原理 動車組沿襲原型車的設(shè)計，各供電系統(tǒng)上均設(shè)置有各自獨立的接地開關(guān)。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)實施。輔助電源裝置的故障保護功能有20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）86動車組 輔助供電系統(tǒng)輔助電源裝置的故障分類重故障1：8項重故障2：3項輕故障：9項輔助電源裝置的故障檢測圖87動車組 輔助供電

42、系統(tǒng)DC100V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102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。 88DC100V系統(tǒng)工作原理89動車組 輔助供電系統(tǒng)CRH2蓄電池的基本參數(shù) CRH2動車組采用陰極吸收式鉛酸蓄電池，蓄電池額定容量為100Ah（20h放電率）； 列車無線系統(tǒng)采用鎘鎳蓄電池，蓄電池額定容

43、量為60Ah（5h放電率）全列共設(shè)5組控制蓄電池(整列進口、散件組裝和國產(chǎn)化階段前17列車共設(shè)3組控制蓄電池)，蓄電池組容量可維持應(yīng)急用電量兩小時。90動車組 輔助供電系統(tǒng)CRH2蓄電池箱91動車組 輔助供電系統(tǒng)試驗說明 試驗規(guī)格適用JIS E6402，試驗項目表92輔助電源裝置試驗項目 序號試驗項目形式試驗驗收檢驗構(gòu)造檢查、接線檢查絕緣電阻的測量及絕緣強度試驗操作電路及保護動作的確認試驗穩(wěn)定特性試驗起動試驗輸出電壓波形攝影負載變動試驗電源急變試驗電壓中斷、再增壓試驗效率測定噪音試驗溫度上升試驗輸出短路試驗輸出調(diào)整的測量振動試驗重量測量施加干擾試驗（按照 ）灑水試驗不平衡負載試驗93一、概述

44、第四節(jié) CRH5動車組輔助供電系統(tǒng) CRH5動車組以SM3型動車組為原型車，動車組由8輛車組成，其中5輛動車3輛拖車，分成兩個動力單元，一個動力單元由3個動車和1個拖車（M-M-T-M）組成，另一個動力單元由2個動車和2個拖車（T-T-M-M）組成，首尾車輛設(shè)有司機室，可雙向駕駛，編組后結(jié)構(gòu)如圖所示。 動車組 輔助供電系統(tǒng)94一、概述 CRH5動車組輔助供電系統(tǒng)由輔助變流器、蓄電池、充電機等組成，每列車設(shè)有5臺輔助變流器，每輛動車一臺，和牽引變流器安裝在一起，每列車設(shè)8組蓄電池和電池充電機，每輛車一套。 AC25kV高壓電經(jīng)設(shè)置在拖車上的牽引變壓器降壓成1770V后，輸入每輛動車中的牽引變流器。 輔助變流器將牽引變流器DC3600V的中間直流電壓變換成AC380V后，為空氣壓縮機、冷卻通風機、油泵/水泵電機、空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)、采暖、照明、旅客信息系統(tǒng)等設(shè)備提供電源。動車組 輔助供電系統(tǒng)95 CRH5輔助供電系統(tǒng)采用干線供電方式，供電