-動(dòng)車輔助供電系統(tǒng)課件

1、引進(jìn)動(dòng)車組的九大關(guān)鍵技術(shù)牽引控制系統(tǒng)牽引電機(jī)制動(dòng)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(dòng)車組系統(tǒng)集成1動(dòng)車組 輔助供電系統(tǒng)動(dòng)車組輔助供電系統(tǒng) 輔助供電系統(tǒng)為動(dòng)車組除牽引動(dòng)力系統(tǒng)之外的所有用電設(shè)備提供電力，是動(dòng)車組技術(shù)的重要組成部分。國(guó)內(nèi)外各型動(dòng)車組的輔助供電系統(tǒng)各有特色。本講座詳細(xì)介紹動(dòng)車組輔助供電系統(tǒng)的構(gòu)成、功能、工作原理。 2動(dòng)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(dòng)車組輔助供電系統(tǒng) 第三節(jié) CRH2動(dòng)車組輔助供電系統(tǒng) 第四節(jié) CRH5動(dòng)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(dòng)車組技術(shù)的發(fā)展和

2、運(yùn)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(lái)講：功能逐漸增加，技術(shù)指標(biāo)及可靠性的要求也越來(lái)越高。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(dòng)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(lái)提高效率和可靠性。動(dòng)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(fù)載需要的電源規(guī)模來(lái)決定，動(dòng)車組的輔助供電系統(tǒng)一般由輔助變流器、蓄電池、充電機(jī)等組成。 輔助供電系統(tǒng)采用干線供電方式，為動(dòng)車組上除牽引動(dòng)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(gè)機(jī)箱中。 蓄電池和充電機(jī)提供不停電的應(yīng)急電源。 動(dòng)車組 輔助供電系統(tǒng)5輔助供電系統(tǒng)功能 動(dòng)車組是電力牽引列車，電力均來(lái)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(jí)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(wú)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。 動(dòng)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(dòng)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(dòng)車組。在CRH2動(dòng)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(guò)降壓變成AC400V，再輸入輔助電源裝置，經(jīng)過(guò)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(dòng)車組 輔助供電系統(tǒng)CRH2動(dòng)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(dòng)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(dòng)車組、 CRH5動(dòng)車組。 CRH1動(dòng)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(guò)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(dòng)車組 輔助供電系統(tǒng)CRH1動(dòng)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(dòng)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(dòng)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(guò)處

6、理后得到三相380VAC，向所有三相負(fù)載提供電源，如空調(diào)系統(tǒng)、牽引系統(tǒng)通風(fēng)和空氣壓縮機(jī)等；另外，設(shè)置充電機(jī)提供直流電源。 11 動(dòng)車組 輔助供電系統(tǒng)CRH5動(dòng)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(dòng)車組輔助供電系統(tǒng) CRH1動(dòng)車組以Regina型動(dòng)車組為原型車，通過(guò)公司內(nèi)部技術(shù)轉(zhuǎn)移，由BSP公司在國(guó)內(nèi)制造生產(chǎn)。動(dòng)車組由8輛車組成，5動(dòng)3拖，組成3個(gè)列車單元，每個(gè)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(dòng)車組 輔助供電系統(tǒng)13輔助電源系統(tǒng)有三種不同的運(yùn)行模式 1.普通運(yùn)行模式:

7、普通牽引動(dòng)工況下，從25千伏電網(wǎng)獲取電能。2.回送模式: 是指在沒(méi)有25千伏電網(wǎng)電壓時(shí)以牽引電機(jī)作為發(fā)電機(jī)，僅提供牽引/制動(dòng)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(dòng)車下分別設(shè)置一套輔助電源裝置， CRH1動(dòng)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(dòng)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(guò)處理后得到三相380VAC和110VDC兩路電源，為列車負(fù)載設(shè)備提供電源。 動(dòng)車組 輔助供電系統(tǒng)15 CRH1動(dòng)車組輔助供

8、電系統(tǒng)工作原理圖16. 受電弓. 接地開(kāi)關(guān). 主電路斷路器. 電壓測(cè)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(dòng)機(jī)變流器1.輔助變流器2.濾波器/變壓器3.外電源切換觸點(diǎn)4.外部三相電源5.牽引電機(jī)20.電池充電器21.電池開(kāi)關(guān)22.電池23.直流供電觸點(diǎn)17 在每一個(gè)動(dòng)車上設(shè)有一個(gè)輔助逆變器和濾波裝置。 輔助逆變器輸出通過(guò)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(guò)列車控制管理系統(tǒng)（TCMS）進(jìn)行監(jiān)視和控制。 列車過(guò)分相的短暫過(guò)程中，輔助系統(tǒng)可不斷電維持正常運(yùn)行(此時(shí)牽引電機(jī)做再生制動(dòng)維持系統(tǒng)中間電壓)。

9、 輔助系統(tǒng)外接供電時(shí)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(dòng)蓄電池充電功能。動(dòng)車組 輔助供電系統(tǒng)18 當(dāng)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(kāi)。外接電源插座的位置為每個(gè)基本單元車組中的拖車每側(cè)一個(gè)。 每一個(gè)基本單元車組有兩個(gè)充電器和兩組蓄電池。兩個(gè)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(dòng)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(guò)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(gè)功率二極管，從而避免通過(guò)母線向其充電。動(dòng)車組 輔助供電

10、系統(tǒng)19CRH1端外部電力連接器 每個(gè)前端車有一個(gè)125A (IEC) 的插頭 車端連接器動(dòng)車組 輔助供電系統(tǒng)20車側(cè)邊外部電力連接器(8個(gè)連接器設(shè)計(jì)適用所有125A輸入 ) 每輛TP車的兩側(cè)有一個(gè)KC20的插座、 每輛TB車的兩側(cè)有兩個(gè)KC20的插座。 MC1TP1M1M3TBM2TP2MC2連接器動(dòng)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(biāo) 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(fù)載。輔助逆變器的主要負(fù)載如下： 動(dòng)車組 輔助供電系統(tǒng) l列車采暖 l 通風(fēng)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(biāo)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(gè)逆變器的最大輸出功率 147 kW, cos = 0,88 l總體尺寸 (高/長(zhǎng)/深)350/410/810mm l重量9

12、0kg25CRH1動(dòng)車組輔助供電系統(tǒng)設(shè)備與容量 CRH1設(shè)計(jì)人員計(jì)算了8種不同工況下的供電系統(tǒng)容量。 1正常運(yùn)行 正常運(yùn)行狀態(tài)下，冬季和夏季的用電需要功率、視在功率和無(wú)功功率列于下表。冬季負(fù)荷夏季負(fù)荷需要功率視在功率無(wú)功功率需要功率視在功率無(wú)功功率673kW378kVA82kVAr491 kW576 kVA301 kVAr268種不同工況下的供電系統(tǒng)容量。 2一個(gè)ACM發(fā)生故障 當(dāng)一個(gè)ACM發(fā)生故障時(shí)，控制系統(tǒng)將自動(dòng)將供電系統(tǒng)轉(zhuǎn)換到“一個(gè)ACM發(fā)生故障”模式：一般負(fù)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(wú)功功率列于下表。冬季負(fù)荷夏季負(fù)荷需要功率視在功率無(wú)功功率需要功率視在功率無(wú)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(gè)ACM可用 當(dāng)兩個(gè)或者三個(gè)ACM發(fā)生故障時(shí)，控制系統(tǒng)將自動(dòng)將供電系統(tǒng)轉(zhuǎn)換到“至少兩個(gè)ACM可用”模式：七輛車的客室HVAC(除了用于廢排風(fēng)扇的)斷開(kāi)，司機(jī)室空調(diào)在沒(méi)有司機(jī)的車輛中斷開(kāi)，所有強(qiáng)迫通風(fēng)的電加熱器斷開(kāi)。 冬季負(fù)荷夏季負(fù)荷需要功率視在功率無(wú)功功率需要功率視在功率無(wú)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(shí)，控制系統(tǒng)將自動(dòng)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(fù)荷將斷開(kāi)（在短路處），車輛另一半負(fù)荷的客室HVAC的供電量減少一半。 當(dāng)短路發(fā)生在MC2、TP2 、M2線路時(shí)，冬季和夏季的用電需要功率、視在功率和無(wú)功功率列于下表。冬季負(fù)荷夏季負(fù)荷需要功率視在功率無(wú)功功率需要功率視在功率無(wú)功功率304kW310kVA59kVAr240 kW279 kVA142 kVAr298種不同工況下的供電系統(tǒng)容量 當(dāng)400V總線上短路發(fā)生在MC1、TP1、 M1、 M3、 TB線路時(shí)，冬季和夏季的用電需要功率、視在功率和

15、無(wú)功功率列于下表。 冬季負(fù)荷夏季負(fù)荷需要功率視在功率無(wú)功功率需要功率視在功率無(wú)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(shí)由外部三相電纜供電 當(dāng)列車處于回送狀態(tài)（無(wú)受電弓），由車輛通過(guò)前端的外部供電插頭供電時(shí)，采用“回送時(shí)由外部三相電纜供電”模式：負(fù)載為所有的蓄電池充電器（限電）、不受控制的負(fù)荷(不能斷開(kāi)的負(fù)荷)、一個(gè)空氣壓縮機(jī)。 這種情況下的冬季和夏季的用電需要功率、視在功率和無(wú)功功率列于下表。冬季負(fù)荷夏季負(fù)荷需要功率視在功率無(wú)功功率需要功率視在功率無(wú)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(shí)由牽引電機(jī)發(fā)電 當(dāng)列車處于回送狀態(tài)（無(wú)受電弓），由車輛牽引發(fā)電機(jī)處于制動(dòng)狀態(tài)再生供電時(shí)，采用“回送時(shí)由牽引電機(jī)發(fā)電”模式：負(fù)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(fù)荷（不能斷開(kāi)的負(fù)荷）、司機(jī)室空調(diào)、一個(gè)空氣壓縮機(jī)。 這種情況下的冬季和夏季的用電需要功率、視在功率和無(wú)功功率列于下表。冬季負(fù)荷夏季負(fù)荷需要功率視在功率無(wú)功功率需要功率視在功率無(wú)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(dāng)本列車牽引另一列動(dòng)車組并向其提供電能時(shí)，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(gè)ACM發(fā)生故障”模式相同：一般負(fù)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(dāng)動(dòng)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(fù)荷 （不能斷開(kāi)的負(fù)荷）、單負(fù)載最高負(fù)荷時(shí)可操作。 冬季負(fù)荷夏季負(fù)荷需要功率視在功率無(wú)功功率需要功率視在功率無(wú)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(guò)逆變得到220/380V, 50Hz三相交流輸出。輔助系統(tǒng)通過(guò)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(dòng)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(gè)三相電抗器和一個(gè)三相電容器，可將輔助逆變器產(chǎn)生的諧波成份過(guò)濾掉。三相隔離變壓器將輔助電源和用電設(shè)備隔離。動(dòng)車組 輔助供電系統(tǒng)35 CRH1動(dòng)車組380VAC輔助供電系統(tǒng)外控電池1650v直流直流電流檢測(cè)交流電流

19、檢測(cè)給MVB的信號(hào)光耦隔離IGBTDCU溫度檢測(cè)門驅(qū)動(dòng)36380VAC輔助供電系統(tǒng) 在ACM中設(shè)有一個(gè)電源裝置，為控制單元(DCU)、門驅(qū)動(dòng)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(kāi)與關(guān)。當(dāng)電源出現(xiàn)故障或IGBT出現(xiàn)短路過(guò)流時(shí)，GDU可將IGBT斷開(kāi)。GDU還可檢測(cè)其自身的電源。 控制單元(DCU)通過(guò)光纖向GDU傳輸信號(hào)，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(dòng)和接上較大負(fù)載時(shí)達(dá)到最好的控制效果，采用恒定的電壓頻率比控制，直到達(dá)到額定電壓為止。輔助電源三相電壓的幅值通過(guò)檢測(cè)相電壓實(shí)際值進(jìn)行反饋控制。 動(dòng)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(hào)From/To MCMControl UnitGDU門驅(qū)動(dòng)單元38IGBT = Insulated Gate Bipolar Transistor絕緣門兩極晶體管GDU = Gate Drive Unit 門(Gate)驅(qū)動(dòng)單元IGBT示意符號(hào)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(hào)U相輸出高電平IGBT模塊U相模塊GDU開(kāi)GDU關(guān)IGBT模塊工作模式1動(dòng)車組 輔助供電系統(tǒng)423-DCU信號(hào)U相輸出低電平IGBT模塊U相模塊GDU開(kāi)GDU關(guān)IGBT模塊工作模式2動(dòng)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(gè)機(jī)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(hù)功能。出現(xiàn)故障時(shí)，輔助逆變器接觸器能夠?qū)⑤o助逆變器斷開(kāi)。每個(gè)三相電源系統(tǒng)都高電阻接地。

22、這種連接都在每個(gè)三相輔助系統(tǒng)的“0 V”和車體之間。該連接置于每個(gè)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(gè)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(kāi)關(guān)，接地開(kāi)關(guān)包含在基本聯(lián)鎖系統(tǒng)中。 動(dòng)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(dòng)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(gè)IGBT變流器，工作原理圖。 動(dòng)車組 輔助供電系統(tǒng)45 CRH1動(dòng)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(diǎn)46CRH1蓄電池充電器電路原理冷卻輸入濾波軟啟動(dòng)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(dòng)車組 輔助供電系統(tǒng)CRH1蓄電池系統(tǒng)的組成 CRH1動(dòng)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(fēng)、無(wú)線電等系統(tǒng)供電。 蓄電池系統(tǒng)包括五個(gè)蓄電池和五個(gè)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(shí)。即使在蓄電池總線陰極和陽(yáng)極之間出現(xiàn)短路時(shí)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(dòng)電路和應(yīng)急電路。481.電池箱2.熔

24、斷器3.電池開(kāi)關(guān)4.充電機(jī)5.電池觸點(diǎn)6.插座7.接地電阻8.接地繼電器9.緊急供電開(kāi)關(guān)11.二極管49返回50如圖所示，電池通過(guò)熔斷器和隔離開(kāi)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(gè)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(kāi)；蓄電池接觸器3閉合后向牽引變流器的控制計(jì)算機(jī)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(kāi)。如圖所示51一、概述 第三節(jié) CRH2動(dòng)車組輔助

25、供電系統(tǒng) CRH2動(dòng)車組以E2-1000型動(dòng)車組為原型車，通過(guò)全面引進(jìn)設(shè)計(jì)制造技術(shù)，由四方股份公司在國(guó)內(nèi)制造生產(chǎn)。動(dòng)車組由8輛車組成，其中4動(dòng)4拖；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。 動(dòng)車組 輔助供電系統(tǒng)52 動(dòng)車組在1號(hào)、8號(hào)車分別設(shè)置一套輔助電源裝置（APU），為空氣壓縮機(jī)、照明、控制、廣播、列車無(wú)線等設(shè)備提供電源；在2、4、6號(hào)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(dòng)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(gè)系統(tǒng)提供電源：動(dòng)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?jiǎn)蜗郃C100V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(dòng)的負(fù)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(shí)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(jī)用各送風(fēng)機(jī)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(dòng)車組 輔助供電系統(tǒng)55CRH2動(dòng)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(jì)，在動(dòng)車組上安裝2臺(tái)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(tái)牽引變壓器故障時(shí)，為了使另一臺(tái)正常運(yùn)轉(zhuǎn)，牽引變壓器能夠通過(guò)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(dòng)車組上安裝2臺(tái)輔助電源裝置，一臺(tái)輔助電源裝置供給4節(jié)車廂所需輔

28、助用電。動(dòng)車組 輔助供電系統(tǒng)57 CRH2輔助供電系統(tǒng): 當(dāng)一臺(tái)輔助電源裝置發(fā)生故障時(shí)，為了使另一臺(tái)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(jì)能夠在故障時(shí)用一臺(tái)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(tái)輔助電源裝置故障時(shí)無(wú)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(dòng)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(hào)車及6號(hào)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(dòng)車組 輔助供電系統(tǒng)58二、技術(shù)指標(biāo) 動(dòng)車組 輔助供電系統(tǒng)方式 電路方式：?jiǎn)蜗鄻蚴矫}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(qiáng)制風(fēng)冷方式。 輸入額定值 額定電壓：（）單相； 電壓變動(dòng)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(biāo) 動(dòng)車組 輔助供電系統(tǒng)輸出額定值 額定容量：； 負(fù)載程度：連續(xù)，輸出秒，輸出秒； 負(fù)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(dòng)（ATr除外）+5%、-5%（AC400V輸出）（輸入電壓AC400V，負(fù)載變動(dòng)在70%100%）電壓瞬間變動(dòng)時(shí)的穩(wěn)定時(shí)間1個(gè)循環(huán)（20ms）以下其他效率在90%以上*輸入電壓-37%時(shí)、AT電壓精度-41% 61二、技術(shù)指標(biāo) 動(dòng)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(dòng)范圍：； （3）所需容量：，起動(dòng)時(shí) 毫秒。62二、技術(shù)指標(biāo) 動(dòng)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(fēng)溫度）；輸出交流電抗器（）： （通風(fēng)溫度）；變壓器（）：（通風(fēng)溫度）；變壓器（）：（通風(fēng)溫度）；變壓器（）：（通風(fēng)溫度）；輔助變壓器（r）：（通風(fēng)溫度）。注的線圈絕緣部耐熱為時(shí)，容許上升溫度為。 63二、技術(shù)指標(biāo) 動(dòng)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(fēng)機(jī)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(dòng)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(gè)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(dòng)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(shí)也擔(dān)負(fù)輔助電源裝置對(duì)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(dòng)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(dān)負(fù)切斷和輔助電源裝置間的負(fù)荷的作用。 如圖所示68三、工作

34、原理 動(dòng)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(guò)二極管3 相全橋電路將APU的AC400V 輸出電壓進(jìn)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(dòng)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(dòng)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(dòng)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(guò)可控硅混合電橋變換成為直流電。該直流電通過(guò)PWM三相逆變器變換成為交流電，通過(guò)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(guò)三相全波整流器，輸出DC100V。 75動(dòng)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(shí)現(xiàn)輸出電壓下降特性的電阻等構(gòu)成。 動(dòng)車組上清掃用電源插座使用AC220V,在每輛車上配置2個(gè)，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(dòng)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(hào)車及6號(hào)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(dòng)車組 輔助供電系統(tǒng)輔助電源裝置（APU）動(dòng)作說(shuō)明動(dòng)作說(shuō)明 （1）起動(dòng)條件l 控

37、制電源有DC100V（見(jiàn) ）。l 無(wú)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(yàn)連接器在運(yùn)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(dòng)車組 輔助供電系統(tǒng)（2）起動(dòng)動(dòng)作 l供給控制電壓后1 秒鐘對(duì)CPU 進(jìn)行初始化(見(jiàn)的脈沖)并接通ACK1（見(jiàn)） l脈沖整流器輸入電壓在250V 以上時(shí)作為架線電壓確立、接通逆變器接觸器IVK2、通過(guò)充電電阻對(duì)濾波電容器進(jìn)行初期充電（見(jiàn)） l 接通IVK2，2 秒鐘后接通IVK1、不用充電電阻對(duì)濾波電容器進(jìn)行直接充電（見(jiàn) ） 。 l 接通IVK1，2 秒鐘

38、后斷開(kāi)IVK2、接通脈沖整流器的閘控。（見(jiàn)） 。如圖所示79返回80動(dòng)車組 輔助供電系統(tǒng)輔助電源裝置（APU）動(dòng)作說(shuō)明（續(xù)） l 逆變器的輸入電壓（脈沖整流器的輸出電壓）達(dá)到DC600V 時(shí)作為輸入電壓確立，1 秒鐘后接通逆變器的閘控。（見(jiàn)）l 接通逆變器的閘控0.3 秒鐘后、逆變器的輸出電壓達(dá)到AC400V。 （見(jiàn)）l 接通IVK1，1秒鐘后接通3phMK，輸出交流電。如圖所示81動(dòng)車組 輔助供電系統(tǒng)輔助電源裝置（APU）動(dòng)作說(shuō)明（3）運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)的顯示 CPU 初始化后、在基板的LED 上顯示下面運(yùn)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(kāi)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(dòng)車組 輔助供電系統(tǒng)輔助電源裝置（APU）動(dòng)作說(shuō)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(dòng)車組 輔助供電系統(tǒng)輔

40、助電源裝置（APU）動(dòng)作說(shuō)明（4）停止條件 l 控制電源無(wú)DC100V 時(shí)。 l 有輕故障、重故障時(shí)。 l 耐壓試驗(yàn)連接器不在運(yùn)轉(zhuǎn)位置時(shí)。（5）停止動(dòng)作 有停止條件時(shí)，停止以下的全部控制信號(hào)： IVK1 接通信號(hào)、脈沖整流器接通信號(hào)、逆變器接通信號(hào)、3phMK 接通信號(hào)。84動(dòng)車組 輔助供電系統(tǒng)輔助電源裝置（APU）動(dòng)作說(shuō)明保護(hù)說(shuō)明 （1）保護(hù)的種類 APU 的保護(hù)根據(jù)有無(wú)再起動(dòng)分為輕故障和重故障兩大類。 保護(hù)的種類動(dòng) 作輕故障APU 停止后進(jìn)行自動(dòng)重新啟動(dòng)。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(jìn)行通常的動(dòng)作。重故障APU 停止，不自動(dòng)重新啟動(dòng)。85

41、動(dòng)車組 輔助供電系統(tǒng)輔助電源裝置（APU）故障保護(hù)工作原理 動(dòng)車組沿襲原型車的設(shè)計(jì)，各供電系統(tǒng)上均設(shè)置有各自獨(dú)立的接地開(kāi)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(shí)施。輔助電源裝置的故障保護(hù)功能有20項(xiàng)： l 輸入過(guò)電流（CONVOCD） l 變流器過(guò)壓（INVOVD） l 變流器過(guò)流（INVFO） l 變流器過(guò)載（IAOC） l 輸出過(guò)壓（ACOVD） l 輸出低電壓（ACLVD） l輸出短路（ACOSC） l檢測(cè)接地（GFD）86動(dòng)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(xiàng)重故障2：3項(xiàng)輕故障：9項(xiàng)輔助電源裝置的故障檢測(cè)圖87動(dòng)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(guò)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(shí)，通過(guò)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(shí)，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(dòng)車組 輔助供電系統(tǒng)CRH2蓄電池的基本參數(shù) CRH2動(dòng)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(wú)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(jìn)口、散件組裝和國(guó)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?jī)尚r(shí)。90動(dòng)車組 輔助供電系統(tǒng)CRH2蓄電池箱91動(dòng)車組 輔助供電系統(tǒng)試驗(yàn)說(shuō)明 試驗(yàn)規(guī)格適用JIS E6402，試驗(yàn)項(xiàng)目表92輔助電源裝置試驗(yàn)項(xiàng)目 序號(hào)試驗(yàn)項(xiàng)目形式試驗(yàn)驗(yàn)收檢驗(yàn)構(gòu)造檢查、接線檢查絕緣電阻的測(cè)量及絕緣強(qiáng)度試驗(yàn)操作電路及保護(hù)動(dòng)作的確認(rèn)試驗(yàn)穩(wěn)定特性試驗(yàn)起動(dòng)試驗(yàn)輸出電壓波形攝影負(fù)載變動(dòng)試驗(yàn)電源急變?cè)囼?yàn)電壓中斷、再增壓試驗(yàn)效率測(cè)定噪音試驗(yàn)溫度上升試驗(yàn)輸出短路試驗(yàn)輸出調(diào)整的測(cè)量振動(dòng)試驗(yàn)重量測(cè)量施加干擾試驗(yàn)（按照 ）灑水試驗(yàn)不平衡負(fù)載試驗(yàn)93一、概述

44、第四節(jié) CRH5動(dòng)車組輔助供電系統(tǒng) CRH5動(dòng)車組以SM3型動(dòng)車組為原型車，動(dòng)車組由8輛車組成，其中5輛動(dòng)車3輛拖車，分成兩個(gè)動(dòng)力單元，一個(gè)動(dòng)力單元由3個(gè)動(dòng)車和1個(gè)拖車（M-M-T-M）組成，另一個(gè)動(dòng)力單元由2個(gè)動(dòng)車和2個(gè)拖車（T-T-M-M）組成，首尾車輛設(shè)有司機(jī)室，可雙向駕駛，編組后結(jié)構(gòu)如圖所示。 動(dòng)車組 輔助供電系統(tǒng)94一、概述 CRH5動(dòng)車組輔助供電系統(tǒng)由輔助變流器、蓄電池、充電機(jī)等組成，每列車設(shè)有5臺(tái)輔助變流器，每輛動(dòng)車一臺(tái)，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(jī)，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(dòng)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(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)等設(shè)備提供電源。動(dòng)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