CRH2动车组辅助变流器设计说明--解析

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型动车组牵引变流器故障分析和处理摘要：牵引变流器具有转换直流制和交流制间的电能量，对各种牵引电动机起控制和调节的作用，能够控制机车的运行，是机车中的重要设备，一旦牵引变流器出现故障将会影响机车的正常运行，基于此本文对牵引变流器进行了分析，并针对CRH2型动车组在运行过程中牵引变流器经常会出现的故障进行了分析，并提出了常见故障的处理措施。

关键词：CRH2型动车组；牵引变流器；故障；处理引言牵引变流器作为CRH2型动车组的重要组成部分，它由四台牵引电机电源控制，由脉冲整流器直流平滑电路、真空交流、逆变器、无触点控制装置、接触器主电路设备组成。

它是动车组的传动装置，能够驱动动车组运行，但是牵引变流器在使用过程中经常会出现故障，影响了动车组的稳定、可靠运行，因此需要采取措施解决这些故障，从而保证动车组可靠、安全运行。

1牵引变流器的主要构成及参数CRH2型动车组牵引变流器主要由功率单元、真空交流接触器、交流电压传感器、过压抑制可控硅单元、充电单元、交流电流传感器、电阻单元、控制电源单元和电动送风机、无触点控制装置（变流器控制单元）等构成。

其中，功率单元主要包括：主开关元件IGBT或IPM和滤波电容器，不同形式的功率单元由不同的元件组成，并且元件的数量也不相同。

过压抑制可控硅单元包括：驱动电路和直流电压传感器（DCPT）。

充电单元包括：整流器、变压器、滤波电容器预充电用接触器。

电阻单元包括：放电电阻、过载电压抑制电阻。

电动送风机包括：主/辅助电动通风机，其中辅助电动通风机用于密闭室冷却。

CRH2型动车组的牵引变流器的主要参数有：（1）控制电源和辅助电源的电压为100V直流；（2）整流器和逆变器的输入电压为1650V的交流电压，中间直流电路的电压为3050V直流；（3）三相交流电源电压为400V；（4）每台牵引电机的输出功率为400kW。

2牵引变流器的结构2.1主电路主电路系统一般以两辆车为一个单元，其构成如图1所示，其电源为单相交流，受电弓引入，牵引变压器的原边绕组中主电路的开闭由VCB控制，同时将电流引入其它牵引变流器脉冲整流器中。

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。

关于 CRH2型动车组牵引变流器工作原理及常见故障分析摘要：CRH2 动车组通常会出现闪报错误。

所谓的闪报错误是指在运行过程中发生的错误，这些错误在日常的检查或测试过程中不会再次出现。

为了处理和分析这些错误，可以对动车组内相关产品的工作原理进行深入了解，并与MON屏幕上显示的错误参数结合起来，以做出准确的判断。

还可以下载和分析错误历史记录数据，并根据错误历史记录数据做出合理的推断，找出故障原因。

关键词：CRH2型动车组；牵引变流器；常见故障引言牵引变流器是CRH_2 动车组的重要组成部分，由四个牵引电动机电源控制，由脉冲整流器、直流平滑电路、逆变器、真空交流电、接触器主电路设备和非接触式控制单元组成，控制整个电路设备的操作。

牵引变流器属于动车组的传动单元，其在牵引电路中的主要功能是在直流和交流之间转换电能，并控制和调节各种牵引电动机车的运行。

1牵引变流器的结构概述1.1主电路主电路系统通常以两辆车为单位。

电源为单相交流电，引入受电弓，主电路在一次侧断开和闭合。

牵引变压器的绕组受VCB的控制，与此同时，电流与另一个一起流入牵引转换器的脉冲整流器。

M1和M2两辆车都配备有牵引力转换器，并且除了控制这两辆车的电源和制动系统外，还具有车辆保护功能。

通过根据车辆的驾驶信息控制设备来实现。

脉冲整流器载波的载波相位差操作减少了电流影响对动车运行的干扰。

1.2牵引传感器主要由一个单相交流对直流脉冲积分器组成。

直流与三相交流逆变器可以实现电流控制。

滤波电容器吸收电压波动和输出直流恒定电压的相互作用对牵引变流器产生积极影响，可以管理和控制其工作。

1.3变频器滤波电容器的电压输出是设备主电路的电源。

根据非接触式控制装置，控制键用于选择输出电压和频率，并控制四个并联感应电动机的速度。

通过再生制动系统改变输出，三相交流是输出滤波电容器的输出直流电压。

通过电压控制方法独立控制电流，可以提高转矩控制精度，响应速度和电流控制精度。

CRH2型的辅助供电系统1、辅助电源装置（APU ）概述辅助供电系统采用干线供电方式，电源系统贯穿全车。

每列车设置2台辅助电源装置，安装在1、8号车体彻底下，分别向4辆车提供辅助电源。

当一台辅助电源装置发生故障时，可以通过另一台辅助电源向全列车提供辅助电源。

动车组在2，4，6号车上分别设有一个蓄电池箱，外部车体侧面装有连接外部电源的插座（AC400V 、单相、50HZ ），M2车（2号车及6号车）上各有一处。

车辆检修基地设置有外部电源，可共辅助电路工作。

辅助电源装置有APU 输入辅助整流器、PWM 三相输出逆变器、逆变器输出变压器、CVCF 输出变压器、辅助变压器等组成。

CRH2动车组辅助供电系统由牵引变压器3次辅助绕组提供电源，采用干线供电方式，按各电源系统贯穿全列车。

和牵引变压器3次线圈直接连接的系统中，连接有空调装置，换气装置以及ATP 主控电源。

辅助电源装置向以下5个系统提供电源：非稳压单相AC 100V 系统；稳压单相AC 220V 系统；稳压三相AC 400系统；稳压DC100V 系统。

辅助供电系统包括：非稳压单相AC 100V 系统；稳压单相AC 100V 系统；稳压单相AC 220V 系统；稳压三相AC 400V 系统；稳压DC 100V 系统。

非稳压单相单相稳压单相稳压三相稳压空调、显示器等供暖装置广播、ATPCRH2动车组辅助供电系统工作原理图非稳压单相AC 100V 系统，有辅助变压器（A Tr ）仅将牵引变压器辅助绕组AC 400V 电压直接降压至AC 100V ，向热水器等容许电压变动的符合供电。

稳压AC 100V 、AC 220V 、和稳压DC 100V 需要使用辅助电源装置与AC 400V 隔离，并进行降压和稳压。

稳压三相AC 400V 与牵引系统相关的辅助设备（通风机，牵引变流器等）连接。

DC 100V 系统向机车的控制电源，车厢照明、蓄电池等供电。

2、工作原理APU 的输入电源是牵引变压器三次辅助绕组输出的AC 400V ，通过可控硅混合电桥变换成直流电，该直流电通过PWM 三相逆变器变成交流电，通过逆变器输出变压器提供AC 400V 三相50HZ 电源。

CRH2型动车组牵引变流器CRH2型动车组牵引变流器(以下简称变流器)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、控制电源等控制设备组成。

上述设备安装在1个箱体内，为减轻质量，箱框采用铝合金结构。

每个动车设置一台牵引变流器，每台变流器驱动4台并联牵引电动机。

牵引变流器主电路功能框图参见图7.23，脉冲整流器和逆变器主电路功率模块连接图参见图7.24。

主电路功率开关通状态和输出相电压的关系参照表7.16。

牵引变压器牵引绕组输出的AC1500V、50Hz单相交流电.通过三电平PWM脉冲整流器变换为直流电，经中间直流回路将DC@@@@600～3000V(再生制动时稳定在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(电压为O～2300V，频率为O～220Hz)驱动牵引电动机。

三电平逆变器采用异步调制、5脉冲、3脉冲和单脉冲相结合的控制方式。

变流器取消了中间直流回路的二次滤波环节.牵引变压器不需设置二次滤波电抗器，使得二者质量均得到大幅度降低。

牵引变流器外形如图7.25，结构图如图7.26.外形尺寸如图7.27，内部接线图如图7.28，主要组成部件如表7.17。

箱体中央位置配置脉冲整流器功率模块(2台)和逆变器功率模块(3台)。

牵引，变流器靠列车侧面配置两台电动鼓风机(主鼓风机)，向功率模块冷却器送风。

箱体内部集中设置真空接触器、继电器单元和牵引控制装置等，便于集中检杏。

7.5.1脉冲整流器工作原理和技术参数7.5.1.1概述动车组的脉冲整流器部分由单相三电平电压型PWM脉冲整流器和交流接触器K构成。

可实现交流电网侧功率因数接近1；电网电流尽可能接近正弦，消除谐波，最大限度地提高电网的经济效益，减少电网对周围环境的电磁污染；在电网电压或负载发生变化时，能够维持中间直流电压的稳定，给电动机侧逆变器提供良好的工作条件。

脉冲整流器还可以实现牵引、再生工况间快速平滑地转换，牵引时作为整流器，再生制动时作为逆变器。