CRH2型动车组牵引传动系统工作原理及控制
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关于CRH2型动车组牵引变流器工作原理及常见故障分析作者:王洪涛来源:《中国科技博览》2018年第34期[摘要]本文介绍了CRH2型动车组动力单元中牵引变流器的结构及工作原理,动车组运用过程中常见故障,并详细介绍了故障处理方法。
[关键词]CRH2型动车组;牵引变流器;常见故障中图分类号:TD540 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2018)34-0033-01一、高压及牵引控制系统概述动车组由动车、拖车组成,其中动车含有牵引驱动系统,拖车不含牵引等高压系统。
动车组通过车顶受电弓将25kv、50Hz单相交流电引致牵引变压器,牵引变压器将单相交流电转化为牵引变流器及客室、风机、辅助控制用电设备等。
动力单元列车一般含有一台牵引变压器,每台牵引变压器供两台牵引变流器工作;每辆动车含有一台牵引变流器,每台牵引变流器驱动4台牵引电机。
牵引工况下,牵引变流器将接触网25kv、50Hz单相交流电转化为牵引电机所需电源,驱动牵引电机;制动工况下,牵引变流器将牵引电机转化的电能反馈给接触网。
牵引电机一般采用3相鼠笼型感应电机,牵引电机非传动端安装有速度传感器,传感器将采集的数据提供给牵引变流器及制动控制装置。
其中拖车通过轴端速度传感器采集速度信号,提供给本车制动控制装置。
二、牵引变流器工作原理牵引变流器包括主电路设备、控制电路、冷却系统组成,其中主电路包括电平脉冲整流模块、中间直流电路、三电平逆变模块、交流接触器、充电单元、继电器单元等;控制电路包括无触点控制装置、门极电源等;冷却设备包括主风机、辅助风机、热交换器等。
整流部分将单相交流电转化为中间直流电压,逆变部分将中间直流电压转化为三相交流电,供牵引电机使用。
2.1 整流部分整流部分包括单相3级PWM脉冲整流模块,其将牵引变压器二次侧电压1500V、50Hz整流成中间直流电压。
通过无触点控制装置的IPM选通控制,实现输出直流电压2600~3000V定电圧控制、牵引变流器原边侧电压电流功率因数1控制。
CRH2型动车组牵引输出原理
一、什么时候输出牵引?
9号线得电,输出牵引。
二、牵引输出原理分析?
图1 牵引输出原理图
(1)正常牵引输出:
主控投入→MCPR得电,常开触点闭合;车组0位加载→PCR继电器得电,常开触点闭合;制动缓解→B1FR、ATCKB1R、PCOR失电常闭触点闭合,B0FR、TBR、NBR、EBR得电常开触点闭合。
主控投入、0位加载、制动缓解→9号线得电,车组输出牵引。
(2)启动试验牵引输出:
主控投入→MCPR得电,常开触点闭合;车组0位加载→PCR继电器得电,常开触点闭合;紧急制动缓解→NBR、EBR 得电常开触点闭合;制动手柄不在B1位ATCKB1R失电常闭触点闭合;ATP制动缓解→PCOR失电常闭触点闭合;制动手柄置于B7位或快速位→B7FR得电常开触点闭合;右旋启动
试验→STS闭合。
主控投入、0位加载、紧急制动缓解、ATP制动缓解、制动手柄置于B7或快速位、右旋启动试验→9号线得电,车组输出牵引。
(3)正常牵引输出与启动试验的区别:
正常牵引输出不短接B1FR常闭触点、TBR常开触点,而启动试验时短接B1FR常闭触点、TBR常开触点。
三、牵引无法输出,启动试验正常,原因是什么,怎么处理?
总配A板上的B1FR、TBR故障,更换总配A板。
第六章 CRH2 型动车组牵引传动系统第一节概述一、CRH2 牵引传动系统基本组成CRH2 动车组牵引传动系统主要由受电弓(包括高压电器设备)、牵引变压器、四象限变流器、牵引逆变器和牵引电机组成。
1.高压电器设备高压电器主要作用是完成从接触网到牵引变压器的供电。
主要包括:受电弓、主断路器、避雷器、电流互感器、接地保护开关等。
CRH2 动车组采用 DSA250 型受电弓。
该受电弓为单臂型结构,额定电压/电流为 25kV/1000A,接触压力 70±5N,弓头宽度约 1950mm,具有自动降弓功能,适应接触网高度为 5300~6500mm,列车运行速度 250km/h。
CRH2 动车组采用 CB201C-G3 型主断路器。
主断路器为真空型,额定开断容量为 100MVA,额定电流 AC200A,额定断路电流 3400A,额定开断时间小于 0.06s,采用电磁控制空气操作。
CRH2 动车组采用 LA204 或 LA205 型避雷器。
额定电压为 AC42kV (RMS),动作电压为 AC57kV 以下(V1mA,DC),限制电压为107kV。
由氧化锌(ZnO)为主的金属氧化物组成,是非线性高电阻体的无间隙避雷器。
CRH2 动车组采用 TH-2 型高压电流互感器。
变流比为 200/5A,用于检测牵引变压器原边电流值。
CRH2 动车组 SH2052C 型接地保护开关。
额定瞬时电流为6000A(15 周),电磁控制空气操作,具有安全连锁。
2.牵引变压器 CRH2 动车组采用的是 TM210 型牵引变压器,一个基本动力单元 1 个,全列共计 2 个。
采用壳式结构、车体下吊挂、油循环强迫风冷方式。
具有 1 个原边绕组(25kV,3060kVA)、 2 个牵引绕组(1500V,2×1285kVA),一个辅助绕组(400V,490kVA)。
3.牵引变流器 CRH2 动车组采用的是 CI11 型牵引变流器,一个基本动力单元 2 个,全列共计 4 个。
CRH2浅析1、引言 (1)2、CRH2牵引系统构成 (1)3、三点式(IGBT器件)主电路 (4)4、交直交机车辅助电路系统 (10)1、引言CRH2型电动车组是由铁道部向日本川崎重工引进并由我国的专家将之国产化的高速列车。
牵引变流器由单相三电平脉冲整流器、中间直流环节和三相电平三电平逆变器组成。
牵引过程中,从变压器过来的1500V交流通过由脉冲整流器变为2600V~3000V直流,再由三电平逆变器变为电压和频率都可调的交流供牵引电机使用。
再生制动过程为牵引的反过程,将动能转化为电能返回电网。
其中单相三电平脉冲整流器控制方法为瞬态直接电流控制,采用SPWM调制,三相三电平逆变器控制方法为矢量控制采用SVPWM调制。
2、CRH2牵引系统构成动车组由南车四方机车车辆股份有限公司与日本合作伙伴川崎重工提供,原型车为日本新干线E2-1000型动车组。
动车组采用8辆编组,4动4拖,由两个动力单元组成。
每个动力单元由2个动车和 2个拖车(T-M –M-T)组成。
(1)CRH2动车组牵引系统的组成接触网25kV、50Hz单相交流经受电弓通过VCB(主断路器)接入牵引变压器,牵引变压器次边设有2个线圈,电压均为1500V 。
①动力单元组成1台牵引变压器、2台变流装置(C/I)、8台牵引电机。
1台变流装置控制4台牵引电机。
见图7-43所示。
②牵引传动主电路由图可见:由4号车(或者6号车)的受电弓受电,通过车顶上的特高压导线,经由VCB后被送到2号、6号车的主变压器。
注意:车顶装有保护接地装置(EGS),运行中需紧急让变电所区间内的所有车辆停车时,让其动作,使架线接地短路。
EGS的操作必须按照铁道部的规定执行。
(2)CRH2牵引传动系统主电路设备①高压电器设备作用:完成从接触网到牵引变压器的供电。
组成:受电弓、主断路器、避雷器、电流互感器、接地保护开关等。
DSA250型受电弓:单臂型结构,额定电压/电流为25kV/1000A,接触压力70±5N,弓头宽度约1950mm,具有自动降弓功能,适应接触网高度为5300~6500mm,列车运行速度250km/h。
第六章 CRH2 型动车组牵引传动系统第一节概述一、CRH2 牵引传动系统基本组成CRH2 动车组牵引传动系统主要由受电弓(包括高压电器设备)、牵引变压器、四象限变流器、牵引逆变器和牵引电机组成。
1.高压电器设备高压电器主要作用是完成从接触网到牵引变压器的供电。
主要包括:受电弓、主断路器、避雷器、电流互感器、接地保护开关等。
CRH2 动车组采用 DSA250 型受电弓。
该受电弓为单臂型结构,额定电压/电流为 25kV/1000A,接触压力 70±5N,弓头宽度约 1950mm,具有自动降弓功能,适应接触网高度为 5300~6500mm,列车运行速度 250km/h。
CRH2 动车组采用 CB201C-G3 型主断路器。
主断路器为真空型,额定开断容量为 100MVA,额定电流 AC200A,额定断路电流 3400A,额定开断时间小于 0.06s,采用电磁控制空气操作。
CRH2 动车组采用 LA204 或 LA205 型避雷器。
额定电压为 AC42kV (RMS),动作电压为 AC57kV 以下(V1mA,DC),限制电压为107kV。
由氧化锌(ZnO)为主的金属氧化物组成,是非线性高电阻体的无间隙避雷器。
CRH2 动车组采用 TH-2 型高压电流互感器。
变流比为 200/5A,用于检测牵引变压器原边电流值。
CRH2 动车组 SH2052C 型接地保护开关。
额定瞬时电流为6000A(15 周),电磁控制空气操作,具有安全连锁。
2.牵引变压器 CRH2 动车组采用的是 TM210 型牵引变压器,一个基本动力单元 1 个,全列共计 2 个。
采用壳式结构、车体下吊挂、油循环强迫风冷方式。
具有 1 个原边绕组(25kV,3060kVA)、 2 个牵引绕组(1500V,2×1285kVA),一个辅助绕组(400V,490kVA)。
3.牵引变流器 CRH2 动车组采用的是 CI11 型牵引变流器,一个基本动力单元 2 个,全列共计 4 个。
一、CRH2型200KM动车组概要1.概述由四方机车车辆股份有限公司为主机厂牵头为中国铁道部生产的时速200公里动力分散型电力动车组(动力分散是与动力集中相对应的两种动车组的动力布置方式,动力集中方式指整个动车组的动力只集中在头尾两节机车如中华之星或一节机车上如蓝箭动车组采用推挽是的牵引方式,前拉后推;动力分散方式是指将动车组的动力布置在动车组的所有或若干节车辆上,这样做的好处在于动车组的黏着性能好,起动、制动速度快,可靠性好-某节车故障只损失小部分动力,缺点是动力装置总重量较重,检修维护量大、噪音较大),是以日本新干线E2-1000番为原形车,引进日本川崎重工、三菱电机、日立公司(日立公司和北车永济厂生产10列车的牵引变流器)等公司的技术生产的。
新干线E2-1000番川崎—四方时速200公里电力动车组共计要生产3包(当时中国铁道部按包为单位招标,每包20列,共计60列480节)。
其中3列为原装进口车,6列为进口成套设备的组装车,51列为关键零部件进口,在中国生产和总装的国产车。
之所以日方以日本新干线E2-1000系“疾风号”动车组为原型车参与中国铁道部的时速200公里动车组招标,是因为该动车组的基本情况在现有的新干线动车组中最接近中国铁道部的招标要求。
E2-1000番是50Hz区间专用车。
在技术上,采用了IGBT(绝缘栅双极型场效应管)等先进元器件和动力分散结构的E2-1000也是比较符合中国的实际情况。
该动车组为动力分散型电力动车组,4动4拖编组,定员610人,运营时速200公里,最高时速250公里。
时代集团和时菱公司作为三菱公司的技术受让方,负责51列国产车的牵引变流器(CI)、列车信息控制装置(MON)和辅助电源装置(APU和ARF)的大部分生产,其中时代集团制造中心负责CI和MON的生产。
中国日系200公里动车组CRH2动车组在北京环环行铁道两列8辆的编组也可以通过重联的形式组成16辆的大编组合并运行。
CRH2型动车组牵引传动概述7.1.1牵引传动系统的组成CRH2型动车组编组形式为8辆编组,动力配置为4M-F4T,即Tlc-M2-M1-T2-Tlk-M2-Mls-T2c,其中相邻的两辆动车为1个基本动力单元。
每个动力单元具有独立的牵引传动系统。
CRH2型动车组采用交流传动系统,主要由受电弓(包括高压电器设备)、牵引变压器、脉冲整流器、中间环节、牵引逆变器、牵引电动机、齿轮传动等组成。
动车组受电弓从接触网获得AC25000V/50Hz电源,为了满足动车组牵引特性的要求,牵引电动机需要电压频率均可调节的三相交流电源。
牵引传动系统组成原理参见图7.1。
7.1.2牵引传动系统能量变换及传递列车牵引运行是将电能转换成机械能,能量变换与传递的途径如图7.2黑色箭头所示;再生制动运行是将机械能转换成电能,能量变换与传递的途径如图7.2白色箭头所示。
列车牵引运行时:受电弓将接触网AC25kV单相工频交流电,经过相关的高压电气设备传输给牵引变压器,牵引变压器降压输出1500V单相交流电供给牵引变流器,脉冲整流器将单相交流电变换成直流电,经中间直流电路将DC2600~3000V的直流电输出给牵引逆变器,牵引逆变器输出电压/频率可调的三相交流电源(电压:O~2300V;频率:0~220Hz)驱动牵引电动机,牵引电动机的转矩和转速通过齿轮变速箱传递给轮对驱动列车运行。
实现电能到机械能的转换。
再生制动时:控制牵引逆变器使牵引电动机处于发电状态,牵引逆变器工作于整流状态,牵引电动机发出的三相交流电被整流为直流电并对中间直流环节进行充电,使中间直流环节电压上升。
脉冲整流器工作于逆变状态,中间直流回路直流电被逆变为单相交流电,该交流电通过牵引变压器、真空断路器、受电弓等高压设备反馈给接触网,从而实现机械能到电能的转换。
7.1.3牵引传动系统主电路牵引传动系统主电路结构原理简图如图7.3所示,主电路原理图如图7.4所示。
动车组由受电弓从接触网接受25kV,50Hz单相交流电,通过真空断路器(VCB)连接到牵引变压器原边绕组。
CRH2A型动车组牵引系统工作原理及故障处理摘要:在当前经济快速发展的时代,交通设施的的建设为们人们提供了很大的便利性。
对于CRH2A行动车组来说,其高效稳定的运营对人们提高工作生活质量发挥了一定的作用。
而且通过不断的深入研究,动车组的各种配置越来越智能化、精细化,但在各种器具组合起来运行过程中,也容易产生各种各样的故障。
因此,本文主要对其牵引系统电机温度高故障处理进行简述。
关键词:牵引系统;关键部件;故障处理引言:近年来,动车的出现使得人们在出行时,又多了一种可以选择的出行工具,这种工具速度快、服务好,使得人们非常满意,而且其也在一定意义上促进了我国交通事业的发展。
同时其在不断深入研究过程中,也得到了良好的发展和进步。
对于CRH2A行动车组牵引系统保持正常运行的状态,是人们乐于见到的。
因此,本文主要对CRH2A型动车组牵引系统进行研究,使人们进一步了解其工作原理,以对此类型动车组有一个良好的认识。
一、CRH2A型动车组牵引系统简述(一)牵引系统动车组有两个独立的动力单元,分别为:M1+M2,M3+M4。
每个动力单元车分别设置牵引变压器、牵引变流装置、牵引电机,且设置数量分别为1、2、8。
第二类装置在运行过程中,具备为牵引电动机提供供电的功能,在制动过程中,也能将因为这个过程而产生的电能传输回电网。
另外,除了上述两种功能作用之外,其也具备保护功能。
牵引电动机种类较多,对于CRH2A型动车组来说,其使用的是相鼠笼式感应电动机,且其还配备着速度传感器,作用为对转子频率进行检测,同时也能将信息的传递给相应的接收信息的设备,为牵引变换装置与制动控制器[1]。
(二)牵引系统部件第一,牵引变压器。
此型号动车组牵引变压器存在两个独立的绕组,都分别连接着一台牵引变流装置,表现出弱耦合性、高电抗性,使得牵引变换装置在运行过程中处于稳定状态。
此外,对于绕组增容来说,每一个都分别设置有2个线圈,且线圈为并联结构。
为了使设备重量满足要求标准,1、2次线圈应用的是铝制材质,可以达到减轻重量的目的。
第三章牵引系统第一节概述主牵引系统主要由受电弓、牵引变压器、牵引变流器及牵引电机组成。
受电弓通过电网接入25kV的高压交流电,输送给牵引变压器,降压成1500V的交流电。
降压后的交流电再输入牵引变流器,通过一系列的处理,变成电压和频率均可控制的三相交流电,输送给牵引电机,通过电机的转动而牵引整个列车。
图 3-1 主牵引系统示意图主牵引基本动力单元由1台牵引变压器、2台牵引变流器、8台牵引电机构成,1台牵引变流器驱动4台牵引电机。
四台牵引电机并联使用。
四台牵引电机特性差异控制在±5%以内,以便电流负荷分配均匀。
动车组有两个相对独立的主牵引动力单元。
正常情况下,两个牵引单元均工作。
当设备故障时,M1车和M2车可分别使用。
另外,整个基本单元可使用VCB切除,不会影响其它单元工作。
一、系统原理主电路简图如图3-2所示,受电弓从接触网25kV、50Hz单相交流电源受电,通过主图 3-2 主电路简图断路器VCB连接到牵引变压器原边绕组上。
主电路开闭由VCB控制。
牵引变压器牵引绕组设两组,原边绕组电压25kV时,牵引绕组电压1500V。
主电路系统以M1车、M2车的两辆车为1个单元。
主电路系统原理参见图3-2主电路简图。
更详细的可参见附图中的《主电路接线图》。
二、系统布置主牵引系统车底电气设备布置参见图3-3。
2、6号车车下各设一台牵引变压器,而2号车(M2)、3号车(M1)、6号车(M2)、7号车(M1s)的车底下均悬挂一台牵引变流器,及车下转向架分别安装4台牵引电机。
其中4号车和6号车车顶均设受电弓、保护接地开关EGS、故障隔离开关一套,2号车和6号车的车下均设高压机器箱;2、3、4号车之间和5、6号车之间的车顶上设置高压电缆连接器,为了方便摘挂,在4、5号车之间的车顶上,设置了高压电缆用倾斜型电缆连接器。
三、车辆编组车辆编组如图3-3所示。
图 3-3 车辆编组图四、设备构成主电路设备构成如表3-1所示。
CRH2型动车组牵引传动系统工作原理及控制技师参评论文CHR2型动车组牵引传动系统工作原理及控制CRH2型动车组牵引传动系统设备配置及工作原理概论牵引传动系统是CRH2型高速动车组的动力来源。
整个系统动力均匀分布于整列动车组的四个基本单元之中,形成了一个完整的组合的动力源。
巨有牵引功率大、启动平稳、快速快捷、有效抑制空转和滑行保护到位等特性,并与多个系统连锁控制,实现运行平稳,多级调速和准确停车。
一、牵引传动系统的组成CRH2型高速动车组以四动四托为编组,其中2,3,6,7号车为动车,1,4,5,8号车是拖车,配备两个牵引系统,首尾两车各设有司机室可双向行驶。
正常情况下两个牵引系统均工作,当某一系统发生故障时可自动切断故障源继续行驶。
CRH2型高速动车组采用动力分散交流传动模式,主要有受电弓,牵引变压器,脉冲整流器,中间环节,牵引变流器,牵引电动机,齿轮传动等组成。
二、牵引传动系统的主要设备配置:车顶设备配置各车辆间的主电路均采用高压电缆和高压电缆连接器连接。
高压电缆连接器分为直线型,5度倾斜型,T型等几种,通过这些高压电缆连接器接通高压电缆。
供电设备配置在4,6号车前部车顶,主要有受电弓和接地保护开关等。
:车底设备配置动车组牵引传动系统车底设备主要有网侧高压电气设备,牵引变压器,牵引变流器,牵引电动机等设备组成。
全列共计2台牵引变压器,4台牵引变流器,16台牵引电动机。
牵引变压器位于2,6号车底,牵引变流器和牵引电动机皆配置在2,3,6,7号车底。
三、动车组牵引传动系统主要设备:受电弓动车组受电弓是从接触网获得电能的主要设备,也是动车组主电路的高压设备之一。
受电弓主要通过列车运行时压缩空气进入升弓装置气囊升起受电弓,使受电弓滑板与接触线接触而获电;绛弓时排出气囊内压缩空气使受电弓落下。
:接地保护开关受电弓和接地保护开关安装在同一车辆上。
接地保护开关通过把特高压电源接地,防止对车体施加特高电压。
CHR2型动车组牵引传动系统工作原理及控制CRH 2型动车组牵引传动系统设备配置及工作原理概论牵引传动系统是CRH 2型高速动车组的动力来源。
整个系统动力均匀分布于整列动车组的四个基本单元之中,形成为了一个完整的组合的动力源。
巨有牵引功率大、启动平稳、快速快捷、有效抑制空转和滑行保护到位等特性,并与多个系统连锁控制,实现运行平稳,多级调速和准确停车。
一、牵引传动系统的组成CRH2型高速动车组以四动四托为编组,其中2,3,6,7号车为动车,1,4,5,8号车是拖车,配备两个牵引系统,首尾两车各设有司机室可双向行驶。
正常情况下两个牵引系统均工作,当某一系统发生故障时可自动切断故障源继续行驶。
CRH2型高速动车组采用动力分散交流传动模式,主要有受电弓,牵引变压器,脉冲整流器,中间环节,牵引变流器,牵引电动机,齿轮传动等组成。
技 师 参评论文二、牵引传动系统的主要设备配置2.1:车顶设备配置各车辆间的主电路均采用高压电缆和高压电缆连接器连接。
高压电缆连接器分为直线型,5度倾斜型,T型等几种,通过这些高压电缆连接器接通高压电缆。
供电设备配置在4,6号车前部车顶,主要有受电弓和接地保护开关等。
2.2:车底设备配置动车组牵引传动系统车底设备主要有网侧高压电气设备,牵引变压器,牵引变流器,牵引电动机等设备组成。
全列共计2台牵引变压器,4台牵引变流器,16台牵引电动机。
牵引变压器位于2,6号车底,牵引变流器和牵引电动机皆配置在2,3,6,7号车底。
三、动车组牵引传动系统主要设备3.1:受电弓动车组受电弓是从接触网获得电能的主要设备,也是动车组主电路的高压设备之一。
受电弓主要通过列车运行时压缩空气进入升弓装置气囊升起受电弓,使受电弓滑板与接触线接触而获电;绛弓时排出气囊内压缩空气使受电弓落下。
3.2:接地保护开关受电弓和接地保护开关安装在同一车辆上。
接地保护开关通过把特高压电源接地,防止对车体施加特高电压。
当主电路发生电流异常或者接触网电压异常等事故时,强制性地操作保护接地开关,把接触网接地,使接地电流流向接触网,变电站供电系统中的隔离开关跳闸,接触网处于无电压状态,以保护动车组不受损坏。
第三章 牵引系统第一节 概 述主牵引系统主要由受电弓、牵引变压器、牵引变流器及牵引电机组成。
受电弓通过电网接入25kV 的高压交流电,输送给牵引变压器,降压成1500V 的交流电。
降压后的交流电再输入牵引变流器,通过一系列的处理,变成电压和频率均可控制的三相交流电,输送给牵引电机,通过电机的转动而牵引整个列车。
主牵引基本动力单元由1台牵引变压器、2台牵引变流器、8台牵引电机构成,1台牵引变流器驱动4台牵引电机。
四台牵引电机并联使用。
四台牵引电机特性差异控制在±5%以内,以便电流负荷分配均匀。
动车组有两个相对独立的主牵引动力单元。
正常情况下,两个牵引单元均工作。
当设备故障时,M 1车和M 2车可分别使用。
另外,整个基本单元可使用VCB 切除,不会影响其它单元工作。
一、系统原理主电路简图如图3-2所示,受电弓从接触网25kV 、50Hz 单相交流电源受电,通过主图 3-2 主电路简图牵引变压器 逆变器 滤波电容器 脉冲整流器脉冲整流器 滤波电容器 逆变器图 3-1 主牵引系统示意图断路器VCB连接到牵引变压器原边绕组上。
主电路开闭由VCB控制。
牵引变压器牵引绕组设两组,原边绕组电压25kV时,牵引绕组电压1500V。
主电路系统以M1车、M2车的两辆车为1个单元。
主电路系统原理参见图3-2主电路简图。
更详细的可参见附图中的《主电路接线图》。
二、系统布置主牵引系统车底电气设备布置参见图3-3。
2、6号车车下各设一台牵引变压器,而2号车(M2)、3号车(M1)、6号车(M2)、7号车(M1s)的车底下均悬挂一台牵引变流器,及车下转向架分别安装4台牵引电机。
其中4号车和6号车车顶均设受电弓、保护接地开关EGS、故障隔离开关一套,2号车和6号车的车下均设高压机器箱;2、3、4号车之间和5、6号车之间的车顶上设置高压电缆连接器,为了方便摘挂,在4、5号车之间的车顶上,设置了高压电缆用倾斜型电缆连接器。
CHR2型动车组牵引传动系统工作原理及控制CRH2型动车组牵引传动系统设备配置及工作原理概论牵引传动系统是CRH2型高速动车组的动力来源。
整个系统动力均匀分布于整列动车组的四个基本单元之中,形成了一个完整的组合的动力源。
巨有牵引功率大、启动平稳、快速快捷、有效抑制空转和滑行保护到位等特性,并与多个系统连锁控制,实现运行平稳,多级调速和准确停车。
一、牵引传动系统的组成CRH2型高速动车组以四动四托为编组,其中2,3,6,7号车为动车,1,4,5,8号车是拖车,配备两个牵引系统,首尾两车各设有司机室可双向行驶。
正常情况下两个牵引系统均工作,当某一系统发生故障时可自动切断故障源继续行驶。
CRH2型高速动车组采用动力分散交流传动模式,主要有受电弓,牵引变压器,脉冲整流器,中间环节,牵引变流器,牵引电动机,齿轮传动等组成。
二、牵引传动系统的主要设备配置2.1:车顶设备配置各车辆间的主电路均采用高压电缆和高压电缆连接器连接。
高压电缆连接器分为直线型,5度倾斜型,T型等几种,通过这些高压电缆连接器接通高压电缆。
供电设备配置在4,6号车前部车顶,主要有受电弓和接地保护开关等。
2.2:车底设备配置动车组牵引传动系统车底设备主要有网侧高压电气设备,牵引变压器,牵引变流器,牵引电动机等设备组成。
全列共计2台牵引变压器,4台牵引变流器,16台牵引电动机。
牵引变压器位于2,6号车底,牵引变流器和牵引电动机皆配置在2,3,6,7号车底。
三、动车组牵引传动系统主要设备3.1:受电弓动车组受电弓是从接触网获得电能的主要设备,也是动车组主电路的高压设备之一。
受电弓主要通过列车运行时压缩空气进入升弓装置气囊升起受电弓,使受电弓滑板与接触线接触而获电;绛弓时排出气囊内压缩空气使受电弓落下。
3.2:接地保护开关受电弓和接地保护开关安装在同一车辆上。
接地保护开关通过把特高压电源接地,防止对车体施加特高电压。
当主电路发生电流异常或接触网电压异常等事故时,强制性地操作保护接地开关,把接触网接地,使接地电流流向接触网,变电站供电系统中的隔离开关跳闸,接触网处于无电压状态,以保护动车组不受损坏。
此外,作业维修人员在对高压设备箱检查维修时为确保人员安全,接地保护开关与高压设备箱采取联动锁定措施,将受电弓预先接地,即使万一受电弓升起,也能防止触电事故的发生。
3.3:高压设备箱高压设备箱安装在2,6号车低架下,内置:真空断路器,避雷器,地板下电缆连接盒等主要器件。
高压设备箱内安装的各部件可单独装卸也可整体装卸。
高压设备箱上装有避雷器,侧面装有真空断路器,地板下电缆盒及指示灯。
防止作业维修人员在设备检查时高压触电,高压设备箱与接地保护开关进行联动锁定。
3.4:真空断路器(VCB)真空断路器配置在高压设备箱内用来断开和接通25KV电路,并作为故障状态的保护器件,兼有断路器和开关两种作用。
当牵引变压器牵引侧以后的电路发生故障时,能迅速,安全,准确及时地切断电路。
真空断路器与牵引变压器配套使用,每列动车组配置2台真空断路器,每台真空断路器控制一台牵引变压器。
3.5:牵引变压器牵引变压器是动车组上的重要部件,用来把25KV高压电变换为供给牵引变流器及其它用电设备工作所适合的电压。
牵引变压器除了具有坚固的机械结构且体积小,质量小,电磁线电密大,用量小的优点外,还具有牵引绕组电抗相等保证牵引绕组侧负荷均等的特点。
牵引变压器的两个独立的牵引绕组,每个牵引绕组与一台牵引变流器连接,相互干扰小,使动车组运行稳定。
3.6:牵引变流器牵引变流器由单相三电平脉冲整流器,中间直流电路,三电平逆变器,真空交流接触器等主电路设备以及牵引控制装置,控制电源等组成。
每辆动车配置一台牵引变流器,每台牵引变流器驱动4台并联牵引电动机。
3.7:牵引电动机牵引电动机是动车组的动力来源。
全列共配置16台三相异步电动机均匀分布在动车组的2,3,6,7号车底。
每辆动车配置4台牵引电动机,每台额定功率300KW,最高转速6120r/min,最高实验转速7040r/min。
牵引电动机采用转向架架悬方式,机械通风冷却,平行齿轮弯曲轴万向接头方向驱动,具有良好的牵引性能而且功率大谐波干扰小。
四、牵引传动系统的主要工作性能及特点4.1:牵引传动系统能量转换与传递动车组牵引运行是将电能与机械能转换与传递的过程。
再生制动运行是将机械能转换成电能的过程。
从而形成闭合的能量转换链条。
牵引运行时:受电弓将接触网AC 25KV单项工频交流电,经过相关的高压电气设备传输给牵引变压器,牵引变压器降压后输出1500V 单相交流电供给牵引变流器,脉冲整流器将单相交流电变换成直流电,经中间直流电路将DC 2600-3000V的直流电输出给牵引逆变器,牵引逆变器输出电压/频率可调的三相交流电源(电压:0—2300V;频率:0—220HZ)驱动牵引电动机,牵引电动机的转矩和转速通过齿轮变速箱传递给轮对驱动列车运行。
实现电能到机械能的转换。
再生制动时,控制牵引逆变器使牵引电动机处于发电状态,牵引逆变器工作于整流状态,牵引电动机发出的三相交流电被整流为直流电并对中间直流环节经行充电,使中间直流环节电压上升。
脉冲整流器工作于逆变状态,中间直流回路直流电被逆变成单相交流电,该交流电通过牵引变压器,真空断路器(VCB),受电弓等高压设备反馈给接触网,从而实现机械能到电能的转换。
4.2:牵引传动系统主电路结构原理动车组由受电弓从接触网接受25KV,50HZ单相交流电,通过真空断路器(VCB)连接到牵引变压器原边绕组。
牵引变压器牵引绕组输出AC1500V,50HZ电源输入脉冲整流器。
脉冲整流器由单相三电平PWM变流器,交流接触器K组成。
采用无触点控制装置实现对输出直流电压2600—3000V恒压控制,牵引变压器原边单位功率因数的控制以及故障保护。
再生制动时牵引变流器经过牵引变压器反馈电能。
牵引逆变器采用VVVF的控制方式,整流器输入给支撑电容器的直流电压,依据无接点控制装置控制信号,输出变频变压的三相交流电对4台并联牵引电动机进行速度力矩控制。
再生制动时牵引电动机发出三相交流电,经整流后向支撑电容器输出直流电压。
4.3:牵引传动系统的主要特点CRH2型动车组在牵引变压器,牵引变流器,牵引电动机,控制策略等方面有显着的特点。
(1):牵引变压器采用壳式结构,车体下吊挂安装,油循环强迫风冷。
牵引绕组为两个独立绕组,确保牵引绕组的高电抗,弱耦合性。
(2):牵引变流器主电路采用两开关功率器件串联与中点带钳位二极管的方案,功率开关器件采用IPM智能功率模块或IBGT模块。
其中IPM是将IGBT功率器件驱动电路,保护电路登封装在一个模块的新型电子器件,是IGBT集成化,智能化的一种应用方式。
具有驱动功率小,吸收回路简单,器件本身具有检测和保护功能,可以采用多个并联以增大电流容量。
(3):采用单相三电平PWM脉冲整流器,直流母线电压和容量提高一倍。
减小了谐波失真,保证了变流器输入侧电流波形一定的正弦度,从而减小了对通信系统的谐波干扰。
(4):牵引变流器中间直流环节不设二次谐波滤波装置,减轻了牵引变流器和牵引变压器的质量。
(5):逆变器采用三电平拓扑结构,与其它逆变器相比,端电压波形包含较少的谐波分量。
在同一周期内三电平逆变器有27种工作状态,减小相邻电路状态转换时引起的电压和电流波动,从而降低了损耗,提高牵引电动机效率,减少转矩脉动。
(6):牵引电动机具有良好的牵引性能,可以实现宽范围的平滑调速,使机车启动时发出较大的启动转矩;牵引电动机可靠性高,同直流电动机比较,没有因换向引起的电气损耗和机械损耗,没有环火,运行可靠性进一步提高;耐振动,耐风雪,在多尘,潮湿等恶劣环境下正常运行;电机过载能力强;转速高,功率/质量比高,利于电动机悬挂;转矩—速度特性较好,可抑制空转提高黏着利用率。
(7):牵引电动机采用矢量控制策略,控制方式简单,使整个牵引传动系统具有良好的动态性能和控制精度。
五、CRH2型动车组牵引控制牵引控制主要是动车组牵引运行过程中的主控制继电器操作有效控制,运行方向控制,恒速运行控制,牵引设备控制等。
5.1:主控制继电器操作有效控制主控制继电器决定司机操作是否有效,每端司机室内有一个主控制继电器,只有在主控制继电器闭合时,其操作有效。
当在动车组其中一端司机室进行主控操作时,通过连锁控制,另一端司机室的操作无效,这样保证了只能在一端司机室行驶。
5.2:运行方向控制动车组运行方向控制的主要手段是利用安装在司机室内的方向控制器。
方向控制器(又称方向手柄)在T1车和T4车各有一套。
方向手柄有3个位置:“前”位,“关”位和“后”位。
“前”位时,向前继电器得电动作;“后”位时,向后继电器得电动作;“关”位时两个继电器均不动作。
方向控制器控制牵引方向(向前或向后)指令条件和牵引指令继电器条件。
方向(向前或向后)指令条件;主控制继电器MRC励磁,方向手柄在“前”位时,线4加压,向监控器传递向前指令。
方向手柄在“后”位时,线5加压,向监控器传递向后指令。
方向手柄不在“关”位,而是在“前”位或“后”位时,换向开关前R或后R得电,对应的常开触点闭合,牵引指令继电器R得电动作。
牵引指令继电器R得电动作后,牵引指令才能发出。
5.3:牵引控制器与方向控制器连锁控制;牵引控制器又称主控制器(MC),主要功能是生成牵引指令的级位指令,同时生成牵引指令条件和恒速运行指令条件。
牵引控制器与方向控制器连锁,牵引方向手柄在“前”位或“后”位时,牵引指令控制器 R得电动作。
操作牵引控制器时,根据牵引控制器手柄的位置不同,不同的线加压形成了10级的牵引指令输入至监控中央装置,通过网络向牵引变流器传送牵引指令。
5.4:恒速运行主控制器手柄在2级以上时,若其它条件满足时,恒速继电器CSR得电动作,与定速开关并联的常开触点闭合且处于自保状态。
牵引方向手柄不在空档位。
制动手柄在“运行”位。
ATP常用制动无效:NBR励磁;ATC常用制动无效:定速关闭开关没有按下:定速关闭SW 为OFF。
由此可见,制动较牵引更优先级,从而保证了行车安全。
上述条件满足时,当CSR得点动作后,其常开触点闭合,线23得电加压,将恒速控制信号传给监控中央装置。
5.5:动车组牵引系统主要设备控制与管理;5.5.1:受电弓连锁控制与管理;受电弓装置在动车组4,6号车上,在正常情况和列车不连挂的情况下,只能由一个受电弓升起供电,当一个受电弓升起时,通过升弓联锁继电器(PANIR)连锁,另一个受电弓上升指令不能发出。
受电弓的升降操作通过设置在司机室操纵台和司机配电盘上的升/降开关进行控制或通过信息显示器触摸屏键进行切除和升弓操作。
动车组的4,6号车均设置了升弓联锁继电器PANIR,当4号车受电弓升起后,该车的升弓联锁继电器励磁,通过连锁电路断开6号车的升弓电路,这样4号车的受电弓升起后,即使对6号车的受电弓进行升弓操作也不会升起6号车的受电弓。