動車組牽引與控制原理講義

動車組牽引與控制原理如30R動車組牽引與控制原理功能：表示動作的功能。不必要時可以省略。也可以重復(fù)。（CO=CutOff、R=Reserve）功能例如下表所示。動車組牽引與控制原理變流器電路（單臺電機）“交－直－交”動車組牽引與控制原理CRH2主電路簡圖動車組牽引與控制原理第二節(jié)CRH2A主電路一、概述8節(jié)標準編組中為4動4拖的結(jié)構(gòu)，以2動2拖為一個動力單元，一個動力單元的牽引傳動系統(tǒng)主要由網(wǎng)側(cè)高壓電氣設(shè)備、1個牽引變壓器、2個牽引變流器、8臺牽引電動機組成。（相關(guān)的電路圖為1DY、2DY、6DY、7DY。）動車組牽引與控制原理主電路設(shè)備構(gòu)成1號車T12號車M13號車M24號車T25號車T36號車M37號車M48號車T4受電弓PAN11真空斷路器VCB及避雷器Arr11變壓器MTr11變流器CI1111牽引電機M4444動車組牽引與控制原理二、主電路1、25KV特高壓電路車輛編組如圖所示。參見圖6DY動車組牽引與控制原理特高壓連接設(shè)備構(gòu)成特高壓連接設(shè)備2號車M13號車M24號車T25號車T36號車M37號車M4受電弓11接地開關(guān)11電纜組件21212跳線11111變流器1111主斷路器11牽引變壓器11動車組牽引與控制原理電源是25kV、50Hz單相交流電，使用安裝在4號車、6號車的受電弓的其中一個（2個受電弓中的1個通常處在降弓折疊狀態(tài)）從接觸網(wǎng)上受電，2號車與6號車之間用25kV特高壓電纜貫通連接。（受電弓為DSA250型，額定電流為1000A，接觸壓力為70±5N。具有自動降弓功能，列車運行速度為200km/h。動車組牽引與控制原理M1/M3車上裝有牽引變壓器，通過特高壓電纜而貫通連接在各車的25kV特高壓電源，經(jīng)由各車的特高壓接頭、主斷路器VCB，連接到牽引變壓器原邊繞組上。動車組牽引與控制原理2、保護接地開關(guān)(EGS)受電弓和保護接地開關(guān)安裝在同一車輛上。保護接地開關(guān)通過把特高壓電源接地，來防止對車體施加特高電壓。由于主斷路器（VCB）的原因引起不能阻斷主電路的事故電流時，或在接觸網(wǎng)電壓異常時，強制性地操作保護接地開（EGS），把接觸網(wǎng)接地，把接地電流流向接觸網(wǎng)，讓變電所的隔離開關(guān)跳閘，能使接觸網(wǎng)處于無電壓的狀態(tài)。此外，在對高壓設(shè)備箱內(nèi)部進行檢查時，為確保維修人員的安全，通過接地保護開關(guān)和高壓設(shè)備箱間的聯(lián)動的鎖定裝置，預(yù)先把受電弓接地，即使萬一受電弓上升，也能防止觸電事故的發(fā)生。（一般檢修時先將接地開關(guān)轉(zhuǎn)至接地位才能拔出對應(yīng)鑰匙去開啟高壓設(shè)備箱即安全連鎖，以確保安全。）保護接地開關(guān)通過車輛的車內(nèi)按鈕開關(guān)進行操作。動車組牽引與控制原理3、主斷路器(VCB)CRH2A動車主斷路器是真空斷路器，額定開斷容量是100MVA，額定電流為200A，額定斷路電流為3400A。額定開斷時間小于0.06S。安裝主斷路器（VCB）的目的是:在牽引變壓器二次側(cè)以后的電路發(fā)生故障時，能夠迅速、安全、可靠地阻斷過電流。在正常時，也是對主電路的開閉進行操作的開關(guān)，它兼有斷路器和開關(guān)的2種作用，是動車上的電源開關(guān)和總的保護電器。動車組牽引與控制原理4、避雷器Arr一個動力單元配一個避雷器，全列共計2個。額定電壓為42kv，動作電壓為57kv以下，限制電壓為107kv，由氧化鋅主體的金屬氧化物構(gòu)成，是非線性高電阻的無間隙避雷器。作用原理:避雷器與牽引變壓器并聯(lián)，網(wǎng)壓正常時，避雷器電阻很大，時主電路影響較小，當雷擊過電壓或浪涌電壓過來時，呈低阻態(tài)，將雷擊電壓導(dǎo)入大地，同時避雷器的電壓限制特性也可限制其高電壓的數(shù)值，防止將雷擊過電壓加到設(shè)備上。動車組牽引與控制原理5、牽引變壓器2次電路一個動力單元1個，采用殼式結(jié)構(gòu)、車體下吊裝、油循環(huán)風冷。有1個原邊繞組（25KV,3060KVA),2個牽引繞組(1500V,2*1285KVA)。其中2個繞組S1、S2（1501，1502）；S3、S4（1503、1504）為牽引繞組，是向列車驅(qū)動電路(牽引變流器)提供電力。剩下的a、b（701、751）是向動車組的照明、空調(diào)等輔助電路、控制電路、通信電路等提供電力，也稱為3次繞組(400v,490KVA)。動車組牽引與控制原理6、牽引變流器CI一個基本動力單元2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3電平式，由脈沖整流器、中間直流電路、逆變器構(gòu)成。作用：接受來自主變壓器的交流電，經(jīng)過交直交變換成三相電壓、頻率可調(diào)的交流電，向牽引電動機提供電力。制動時，吸收電動機產(chǎn)生的再生電能反饋給電網(wǎng)或中間直流環(huán)節(jié)，目前一般都是送回中間直流回路（電容）來進行再生制動。動車組牽引與控制原理牽引變流器采用三電平四象限脈沖整流器，將單相交流電變換成直流電儲存到支撐電容FC中，再由逆變器將直流電轉(zhuǎn)換成電壓頻率皆可調(diào)的三相交流電，給四臺牽引電動機1M11，1M12，1M13，1M14。牽引電動機采用速度、轉(zhuǎn)矩控制方式，牽引變流器中的逆變器采用矢量控制方式，整流器采用的是PWM(脈沖寬度調(diào)制)控制。中間直流回路的電壓為2600~3000V。隨牽引電機輸出功率進行調(diào)整。牽引變流器輸入為1285KVA（AC1500V,857A,50HZ）,中間直流環(huán)節(jié)容量為1296KW（DC3000V,432A）,牽引變流器輸出為1475KVA（3xAC2300,424A，0~220HZ）。動車組牽引與控制原理牽引變流器的電力電子器件采用3300 V/1200A等級的IGBT器件，冷卻介質(zhì)為氟化碳。模塊具有互換性。動車組牽引與控制原理CRH2A每節(jié)動車上有四臺牽引電動機三（相鼠籠式感應(yīng)電機），分別安裝在兩個轉(zhuǎn)向架上。牽引電動機的技術(shù)參數(shù)：牽引電動機的功率為300KW，額定電壓為2000V，額定電流為106A，轉(zhuǎn)差率0.014，型號為MT205型。同一個轉(zhuǎn)向架的兩臺牽引電動機背向裝置，因此轉(zhuǎn)向相反，如圖中1M11，1M12轉(zhuǎn)向相反（因為圖中1M11換了相序）每根軸的反驅(qū)動側(cè)（傳動齒輪的另一側(cè)）裝有速度傳感器，檢測速度并用于控制逆變器的輸出，為電動機的速度控制、扭矩控制或制動控制時起作用。7、牽引電動機動車組牽引與控制原理8、接地電路設(shè)備連接（圖7DY）動車組頭車車體中部設(shè)接地電阻Re和浪涌保護裝置SPS(T1、T4車Re通過GB接到SPS），1、4軸設(shè)抱軸式接地裝置GB。車底接地電纜將接地電阻和接地裝置連接。浪涌裝置和接地裝置也通過車底接地電纜連接。動車主回路的接地裝置安裝在動車軸傳動齒輪非車輪側(cè)，主變壓器的接地線被連接到各驅(qū)動軸相對應(yīng)的中轉(zhuǎn)端子柜上，再連接到接地電刷經(jīng)車軸、車輪、地線流回牽引變電所。動車之間為減少動車線發(fā)出的噪音對控制線的影響以及考慮不同車體間的等電位變化問題，用接地線來把各車體間連接起來。動車組牽引與控制原理主電路電流路徑：（參考圖2DY）受電弓PAN受電弓轉(zhuǎn)換開關(guān)PanDCCS接地開關(guān)EGS地25012501x2500高壓電纜去每一節(jié)車電流互感器CT1主斷VCB主變MTr接地電刷GBRe車體動車組牽引與控制原理9、預(yù)充電電路為防止牽引變流器1次側(cè)電源投入用接觸器(K)投入時的過大沖擊電流，在K投入前對濾波電容器進行充電。（啟動時通過內(nèi)置充電電阻的充電變壓器從輔助電路進行初期充電，充電時間約1秒，充電電壓約為1414~1770），具體過程如下(3DY)終端給出CHKR投入信號使CHKR線圈得電，輸出充電用接觸器(CHK線圈得電)，CHK主觸頭閉合濾波電容器充電充電用接觸器(CHK)斷開K投入動車組牽引與控制原理9、主電路的保護1）原邊過流保護由高壓電流互感器CT1和一次側(cè)過流繼電器ACOCR1、ACOCR2組成.CT1的變流比為200/5。CT1插入在25kV(特高壓)的輸入側(cè)。主變之前，可檢測出主變一次側(cè)的電流并將電流傳給一次側(cè)過流繼電器ACOCR1、ACOCR2,若原邊電流過流，即超過了設(shè)定值，則這兩種過流繼電器會動作，并發(fā)出信號讓主斷路器斷閘，主接觸器K斷開。動作值為280A±10%（CT1二次側(cè)的動作電流為7A）處理：接通復(fù)位開關(guān)和OCTN（原邊過流斷路器），重新合主斷。動車組牽引與控制原理ACOCR1、ACOCR1分別可以在正半周或負半周導(dǎo)通。動車組牽引與控制原理2）牽引變壓器二次側(cè)過電流保護由ACCT(交流電流互感器，或稱電流變壓器）來檢測牽引牽引繞組電流，當電流值達到2300±3%時，將變流器切除，經(jīng)檢測過流故障消失恢復(fù)正常值1S后，變流器可恢復(fù)工作。當電流值達到2700±5%，封鎖變流器，斷開主接觸器K，并跳開主斷路器。故障現(xiàn)象消失后不能自動復(fù)位。動車組牽引與控制原理3）中間直流回路電壓保護過電壓保護：由DCPT1、DCPT2來檢測保護。當DCPT1或DCPT2檢測電壓達到1700±3%時（注意：此時DCPT1或DCPT2檢測的是1/2倍的中間回路電壓值），變流器被封鎖，故障消失后1S鐘可恢復(fù)。當DCPT1或DCPT2檢測電壓達到1900±5%時，會封鎖變流器并斷開主接觸器K,過電壓抑制可控硅單元(OVTh)工作。（OVTh單元由可控硅、緩沖器(snubber)阻抗器、緩沖器(snubber)電容、柵級驅(qū)動基板、直流電壓檢測器等構(gòu)成。當檢測到支撐電容器的過電壓，且控制電源為Off時,可控硅（圖中DVTh1、DVTh2開通）為ON，讓支撐電容器放電。動車組牽引與控制原理欠電壓保護：當DCPT1或DCPT2檢測到中間電壓小于2000±3%時（注意：此值是整個中間回路電壓值），逆變器被封鎖（注意并沒有封鎖整流器），故障消失后1S鐘可恢復(fù)。（注意：空檔時、變流器閘控斷開時、閘控啟動3秒內(nèi)都不檢測）。當DCPT1或DCPT2檢測到中間電壓小于1300±5%時，會封鎖變流器并斷開主接觸器K。故障消失后1S鐘可恢復(fù)。（注意：空檔時、K斷開時都不檢測）。動車組牽引與控制原理電壓波動異常保護：當檢測到直流電壓波動達到±250V±5%，逆變器的閘控開關(guān)會斷開，逆變器停止工作。故障消失后1S鐘可恢復(fù)。（注意：空檔時不檢測，閘控啟動時允許為±100V）。動車組牽引與控制原理4）牽引電機電流檢測由CTU、CTV、CTW分別檢測U、V、W、三相電流，當電流過大或電流不平衡時，就會把脈沖整流器?逆變器閘控開關(guān)斷開，并斷開主接觸器K。動車組牽引與控制原理5）、接地保護：接地定義：電氣設(shè)備或電路因絕緣損壞、飛弧或其他意外情況使帶電部分與金屬部分接觸種類：死接地：帶電部分與車體鋼結(jié)構(gòu)直接接觸?；罱拥兀郝懵秾?dǎo)電部分通過空氣對鋼結(jié)構(gòu)放電或通過絕緣物表面對鋼結(jié)構(gòu)爬電。危害：短路或設(shè)備燒損。動車組牽引與控制原理處理：確認只有一點接地的情況下，將接地開關(guān)打到故障位，主電路經(jīng)由一大電阻接地，維持機車的故障運行。動車組牽引與控制原理CRH2主電路的接地保護由接地電阻GRR，接地電流變壓器GCT及接地開關(guān)GS1組成。當主電路中有接地發(fā)生時，接地電路構(gòu)成回路使流過GCT的電流達到動作值，跳主斷及接觸器K。接地故障處理完成后，要按復(fù)位開關(guān)并重新合主斷路器。接地故障應(yīng)急處理方式：在確認只有一點接地的情況下，將接地開關(guān)GS1轉(zhuǎn)到故障位。動車組牽引與控制原理三、輔助電源電路參見圖1DY、12DY、20DY。輔助電路電源從圖1DY中的牽引變壓器MTr的3次繞組得到。M1-2、M3-6車的牽引變壓器的3次繞組電源AC400V、50Hz分別通過交流接觸器ACK1被連接到貫穿線704、754線系統(tǒng)。設(shè)置在T2-4-5車的延長供電用的電磁接觸器ACK2平時斷開（見圖12DY的6/B），以防止來自M1-2號車和M3-6號車兩個系統(tǒng)的電源的混接觸。在兩輛先頭車輛T1-1、T2-8上各設(shè)置輔助電源裝置(APU)1臺，在8輛編組上共設(shè)置2臺，從上述貫穿線704、754線系統(tǒng)獲得電源。動車組牽引與控制原理動車組牽引與控制原理動車組牽引與控制原理輔助電源裝置(APU)，有供給3相400V±10%、50Hz的穩(wěn)定化電源的逆變器(SIV)及僅僅把牽引變壓器3次繞組電壓進行降壓的輔助變壓器(ATr)的2種電源。此外，整流器箱(ARfBox)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100V±10％、50Hz的穩(wěn)定化電源的恒壓變壓器(CVT)。動車組牽引與控制原理從圖中可以看出各車單相380的負載主要有：空調(diào)裝置，換氣裝置，司機室空調(diào)，電開水爐。兩頭車T1-1、T4-8上設(shè)有輔助電源裝置APU，APU接受3次繞組的單相400V的電源后

經(jīng)過輔助變壓器ATR得到單相100V,50HZ,電源給251號線經(jīng)過輔助變流器SIV產(chǎn)生經(jīng)過輔助變壓器SIV3相400V交流電給771，781，791線

輔助整流箱ARf

302線（單相AC220V）202線（單相AC100V）103線（DC100V）動車組牽引與控制原理704·754線系統(tǒng)及771·781·791線3相電源系統(tǒng)，在一側(cè)電源發(fā)生故障時，為了能夠?qū)崿F(xiàn)擴展供電，在T2-4車設(shè)置電磁接觸器ACK2和BKK。為了避免這兩路電源發(fā)生混接，正常時這些電磁接觸器處于斷開位。動車組牽引與控制原理總結(jié)，輔助電源電路輸入單相400V、50HZ，704，754.

輸出

三相AC400V，771、781、791單相AC220V，302單相AC100V，202單相AC100V，251DC100V，103102103B115（Batk2閉合時）動車組牽引與控制原理各種不同的電源所帶的負載有：看圖12DY704、705：771、781、791：302：202:251：102:103：103B：115：動車組牽引與控制原理動車組牽引與控制原理動車組牽引與控制原理動車組牽引與控制原理102線系統(tǒng)從蓄電池直接供電，平時被加壓，在BatK1ON與103線連接，蓄電池從輔助整流器ARf得到浮動充電。當蓄電池電壓異常下降時，由電壓檢測電路檢測，BatN2(蓄電池斷路器）變?yōu)镺FF狀態(tài)，(