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第四章牵引传动系统第一节动车组牵引传动方式CRH2C型动车组采用交流传动系统，动车组由受电弓从接触网获得AC25kV/50Hz电源，通过牵引变压器、牵引变流器向牵引电机提供电压频率均可调节的三相交流电源（如图4-1所示）。
图4-1 牵引传动系统简图一、牵引工况：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：0~2300V；频率：0～220Hz）驱动牵引电机，牵引电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（如图4-2所示）。
图4-2 牵引工况传动简图二、再生制动：一方面，通过控制牵引逆变器使牵引电机处于发电状态，牵引逆变器工作于整流状态，牵引电机发出的三相交流电被整定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；另一方面，脉冲整流器工作于逆变状态，中间直流回路直流电源被逆变为单相交流电，该交流电通过真空断路器、受电弓等高压设备反馈给接触网，从而实现能量再生（如图4-3所示）。
图4-3 再生制动工况传动简图三、牵引电机采用三相鼠笼式牵引电机，其轴端设置速度传感器，实时检测电机转速（转子频率），对牵引和制动进行实时控制。
M1车和M2车传动系统独立控制，某动车故障时，故障动车将被隔离，无故障动车可以继续为列车提供动力；当某个基本单元故障时，可通过VCB 切除故障单元，而不会影响其它单元工作。
图4-4 为牵引系统主电路原理图。
第二节牵引系统构成及工作原理CRH2C型动车组牵引传动系统主要由特高压电器设备和主牵引电气系统组成，特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；主牵引电气系统主要作用是完成交流变频、直流调压、调整牵引电流的大小及相序、输出牵引力等，主要由牵引变压器、四象限变流器、牵引逆变器和牵引电机组成。
说明牵引供电系统的构成及各组成部分的作用【说明牵引供电系统的构成及各组成部分的作用】
牵引供电系统是铁路客运运输系统的核心组成部分，是实现牵引动力的有效传输的重要组成部分。
牵引供电系统的构成及各组成部分的作用，如下：
1、供电系统：供电系统是指从发电厂输送至车辆上的牵引电力系统，包括铁路电力发电厂、变电站、配电线路以及牵引供电设备。
它的功能是将发电厂发出的电能变换为车辆牵引所需的电动力，再通过供电设备输送到车辆上，以满足牵引动力的需要。
2、变电站：变电站是一种电站，用于将高压电能转换为低压或更低压的电能，从而将高压供电线路上的电力转换为低压供电线路上的电动力，以满足牵引动力的需要。
3、牵引变压器：牵引变压器是用于将高压电场转换为低压牵引电力的装置，它的主要功能是将高压供电线路上的电力转换为牵引设备的运行电压，以满足牵引设备运行时所需要的低压电力。
4、牵引控制设备：牵引控制设备是用于控制牵引设备的运行参数，如点火频率、转速和力度等，以实现稳定牵引及可靠运行的装置。
它将由控制中心控制及指挥，以确保列车正确行驶，并避免发生错误或事故。
5、牵引隔离开关：牵引隔离开关是指从发电厂输出的高压电力通过变电站及牵引变压器输送到车辆上时，必须将车辆的多个供电线路隔离开来，以保证车辆的正常运行。
6、车用过滤器：车用过滤器是指将车辆牵引电力通过变电站和牵引变压器输送到车辆上时，需要连接的一种装置，它的功能是将发电厂发出的电能进行过滤，以确保车辆运行的安全性和可靠性。
以上就是牵引供电系统的构成及其各组成部分的作用，要想保障列车牵引顺利安全，供电系统的各部分必须严格按规定运行，以确保安全可靠。
第六节动车组牵引电动机四方动车组采用MT205型牵引电动机，电动机外形图如图4-128，每节动力车4个（并联），一个基本动力单元8个，全列共计16个。
牵引电动机为4极三相鼠笼式异步电动机，采用架悬、强迫风冷方式，通过弹性齿型联轴节连接传动齿轮。
电机额定功率为300kW，额定电压2000V，额定电流106A，转差率0.014，重440kg，电气效率大于94%，机械传动效率为95%。
外形尺寸长720mm，宽697mm ，高629mm。
图4-128 牵引电动机外形一、四方动车组牵引电动机的工作原理、组成牵引电机采用三相交流感应电机，并采用不解体就可供油脂的绝缘轴承。
牵引电机适用于电压源逆变器供电，变频变压（VVVF）调速运用方式。
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。
同时，对轮径差有如下要求。
①同一轮对（左右轮）：1 mm 以内②同一转向架车轮间：3 mm 以内③同一车辆转向架间：3 mm 以内（即管理两轴至四轴间最大轮径差应控制在3mm以内）牵引电机适用于电压源逆变器供电，变频变压（VVVF）调速运用方式。
牵引电机绝缘采用200C级绝缘等级。
所有牵引电机在外形尺寸、安装尺寸和电气性能方面，均能在所有动车的转向架各个轮轴之间完全互换。
电机维修时，仅更换定子或仅更换转子后，仍能保证电机特性的一致性。
牵引电机的连续额定效率为0.94以上。
基本的结构组成如下：●转子：转子为坚固的鼠笼形，采用耐高速旋转的结构。
为确保转子杆的滑动，采用固有电阻大、强度高的铜锌合金（黄铜）。
●定子：为了轻量化，将外框分割并取消铁心外周的框架，采用连结板压住铁心。
电机框架设与转向架连接的安装突起和安装座，框架两侧的连结框（以下称铝托座）采用铝合金铸件制造，实现了进一步轻量化。
●测速发电机：在非传动轴端安装了2个测速发电机，用于逆变器控制和制动控制。
二、四方动车组牵引电动机的主要技术参数及性能轴承采用绝缘轴承，牵引电机采用不解体就可供油脂的轴承结构。
第五节动车组主变流器一、四方动车组变流器的工作原理、组成及结构(一) 原理四方动车组采用牵引变流器（CI11型），一个基本动力单元2个，全列共计4个。
采用车下吊挂、液体沸腾冷却方式。
主电路结构为电压型3电平式，由脉冲整流器、中间直流电路、逆变器构成，不设2次谐振滤波装置和网侧谐波滤波器，采用PWM方式控制；中间直流电压为2600V～3000V（随牵引电机输出功率进行调整），1个牵引变流器采用矢量控制原理控制4台并联的牵引电机。
采用3300V/1200A等级IGBT或IPM元器件，冷却介质采用环保的氟化碳（FX3250）。
模块具有互换性，功率半导体模块的换件时间为两小时以内。
系统具有各类故障诊断与保护功能。
牵引变流器输入为1285kV A （AC1500V，857A，50Hz），中间直流电路为1296kW （DC3000V，432A），牵引变流器输出为1475kV A （3×AC 2300V，424A，0～220Hz）。
外形尺寸（L×W×H）为3240×2400×650mm。
其中变流器为单相电压式3级PWM变换器；逆变器为三相电压式3级PWM变频器。
脉冲整流器效率９７．５％以上（牵引电机额定），逆变器效率９８．５％以上，牵引变流器控制为软件控制，调节装置免维护。
（二）、牵引变流器组成及结构牵引变流器外形如图4-47所示。
图4－48为打开检查罩的状态，图4-49 主变流器吸气侧外观，图4-50 主变流器拆下吸气过滤网的状态。
图4-51为牵引变流器箱外形尺寸及技术说明，图4－52为牵引变流器内部设备的布置情况。
牵引变流器装置中心配置变频功率单元（2台）、逆变功率单元（3台），力求功率单元集中布置。
在此功率单元车辆侧配置有两排气口的两轴形电动通风机，向功率单元冷凝器送风。
真空接触器和继电器单元、无触点控制装置等集中布置，便于检修。
另外，检查面考虑其工作性和密封性，采用板簧式手动型夹紧装置。
牵引变流器的零部件，考虑到其操作、维修方便，采用模块化设计。
例如半导体冷却装置分成变频器用两台，逆变图4-47 主变流器外形图图4-48 主变流器打开检查罩的状态器用三台的单元，分别具有互换性。
控制关联零部件分成无触点控制装置（控制逻辑部）、继电器单元、电源单元等。
牵引变流器的构成设备见表4-21。
半导体冷却装置和电动通风机等大型装置采用下部拆装的结构。
小型控制单元内的各零部件可以采用不同厂家的产品，维修和检查时需要更换的控制单元，其结构和功能必须具有互换性。
牵引变流器箱尺寸为前进方向３１００ｍｍ×枕木方向２４００ｍｍ×高度６５０ｍｍ，质量为１９００ｋｇ，箱内接线规格为①主电路接线：母线或３．５～１５０ｍｍ２ＳＱＷＬ２电线②控制电路接线：０．５～２．０ｍｍ２ＳＱＷＶ０电线或特氟隆电线，③接线布置时分离高低压接线。
按类别分开不同信号线并分别构成不同的线束，以尽可能地避免在信号线之间产生相互干扰。
动车组牵引变流器采用与原型车相同的免维修模块结构。
功率半导体模块的换件时间为两小时以内，模块具有互换性。
对牵引电机的基本要求：特性差异控制在5％以内。
功率半导体采用与原型车额定参数相同的元件：●IGBT或IPM：3300V、1200A●钳位半导体：3300V、1200A图4-49 主变流器吸气侧外观图4-50 主变流器拆下吸气过滤网的状态1、主变换电路的结构及功能主变换装置分别在M1、M2车装载1台。
除了在加速时向主电动机供电、实施制动时的电力再生控制之外，还有保护功能。
此外，将车辆信息控制装置的信息在换流器间进行载波相位差运行，以减少接触网电流的高次谐波。
车轴端装有速度传感器，使用于主变换装置，制动控制装置的速度（旋转频率）检出。
主变换装置是由从单相交流得到直流功率的换流器，从直流电流得到三相交流的逆变器吸收脉冲电压得到直流电压的直流平滑电路（滤波电容）组成。
采用PWM换流器能使输入基波功率因素达到1，这样实现了机器的小型化，降低功率消耗。
此外，换流器、逆变器均采用三级构成，以实现更细的电压控制。
主电路半导体元件采用的是能实现高速开关的IGBT或是IPM，减低了交流电压波形失真，降低了主电动机、主变压器的电磁干扰、扭矩波动。
表4-22给出了主电路元件的导通状态与输出相电压的关系表4-21主变换装置的构成设备14 抑制过电压晶闸管（ＯＶＴｈ）１包括DCPT单元15 门用电源１16 交流电压检出器（ＡＣＰＴ）１17 继电器单元１18 电阻器单元１19 空气过滤器１式20 检查面盖板３种图4－52为牵引变流器内部设备的布置情况（1）换流器部分换流器以主变压器二次侧输出的AC1500V、50Hz为输入。
它由单相三级PWM换流器、交流接触器K组成。
换流器的功能是：通过无接点控制装置的IGBT点弧控制，控制输出电压在2600V~3000V，控制主变压器一次侧的电压、电流功率因素达到1，以及无接点控制装置的保护功能。
在再生制动时，进行逆变换，输入滤波电容的DC3000V，将AC1500V、50Hz供给主变压器侧。
此外，作为输入侧的主电路的接通与断开，使用的是交流接触器K。
图4－53给出了变流器单元的相关尺寸，图4－54为变流器单元的外形图。
图4－53变流器单元的相关尺寸表4－22主电路元件的导通状态与输出相电压的关系输出状态高电位点电位输出中性点电位输出低电位点电位输出ＰＷＭ信号Gsw Gsw＝＋１Gsw＝０Gsw＝－１图4－54 变流器单元的外形Ｕ相P W M 信号G sw U(＋１，０，－１)U V 相ｷＶ相P W M 信号G sw V (＋１，０，－１)图4-55 三级换流器调制方式三级换流器通过滤波电容将直流电压分压，得到三级电压（正：+Ed/2，零，负：-Ed/2）输至交流主变压器侧。
三级换流的调制方式如图4-55所示。
根据U 相调制波ycV （U 相电压指令），正侧载波和负侧载波（三角波）的大小关系，作为三级PWM 信号GSW 得到＋1，0，－1（V 相调制波ymV 与V 相ycV 的关系也是同样的。
为了减少YcV 的高次谐波，与ycU 相差180º）。
表4-23 调制波与PWM 载波的比较（PWM 信号生成）如表4-23所述那样，它给出了PWM 信号GSW 与IGBT 门指令的关系。
各IGBT 根据门指令进行控制，最终获得三级输出电压（相电压）。
U 相电压与V 相电压相减得到换流器的线间电压（图4-56）。
根据以上的调制方式，三级换流器的进行开关动作。
图4-56显示了三级换流器的开关动作。
图4-56三级换流器的动作波形（加速时）为减少接触网电流高次谐波，同一动车组内的M1车、M2车的2台换流器间其载波相位差-90°，每个动车组间相差-67.5°，按此来进行设定。
动车组间的相位差依据并结状态也会变更。
详细可参照“功能说明书”中的记述。
脉冲整流器用半导体单元元件参数及配套数目如下：①主控制元件高耐压IPM/IGBT ３３００Ｖ１２００Ａ１Ｓ２Ｐ４Ａ②钳位二极管高耐压二极管３３００Ｖ１２００Ａ１Ｓ２Ｐ２Ａ③滤波电容器２１２５ｕＦ±１０％一套④闸控接口电路一套⑤冷却器温度继电器 1个⑥封密部位温度继电器 1个⑦冷却器沸腾冷却式一套⑧主电路接线盘一套⑨缓冲电路一套（2）逆变器逆变器以滤波电容电压输入，通过无接点控制装置的IGBT点弧控制信号，输出电压频率可变的三相交流电压，控制4台并联的感应电动机的速度、转矩。
再生制动时，功能的进行顺变化，感应电动机输入发电的三相交流，向滤波电容输出直流电压。
感应电动机的控制是采用矢量控制方式，独立地控制转矩电流及励磁电流，以提高转矩控制的精度、转矩应答的高速化和提高电流控制性能。
电路的结构与换流器相同，采用三级结构。
图4－57给出了逆变器的外形图，图4－58给出了逆变器的外形尺寸。
逆变器用半导体单元元件参数及配套数目：①主控制元件高耐压IPM/IGBT ３３００Ｖ１２００Ａ１Ｓ１Ｐ４Ａ②钳位二极管高耐压二极管３３００Ｖ１２００Ａ１Ｓ１Ｐ２Ａ③滤波电容器１２５０ｕＦ±１０％一套④闸控接口电路一套⑤冷却器温度继电器 1个⑥封密部位温度继电器 1个⑦冷却器沸腾冷却式一套⑧主电路接线盘一套⑨缓冲电路一套图4－57逆变部分的外形图4－58 逆变部分相关尺寸（3）直流平滑电路（滤波电容）部CHK3图4－59 滤波电容备用充电电路的构成滤波电容器在换流器功率单元有二组，在逆变器功率单元有三组，总共容量为8000μF。
滤波电容与备用充电源相连接，启动时经过内有电阻分量的充电变压器，由三次电路进行初次充电，防止因K线接通时的过大的冲击电流。
接通换向器时，接入CHK，充电（约1秒）后，CHK断开，K接通，见图4－59。
图4-60 主变流器箱体图4-61变流器接线图图4－60为牵引变流器的箱体结构图，图4－61为牵引变流器的接线图。
从上述各图中可以看出主变流器各组成部分之间的位置关系，线路连接关系和变流器主体的安装尺寸。
2、机器构成及其机器的概况（1）冷却结构本装置的冷却结构的流程如附图4－62所示。
本装置的冷却结构由通过外气进行冷却的主冷却部和不导入外气进行冷却的密封室冷却部组成。
主冷却风的流程用粗黑箭头表示，密封室内的冷却风的流程如“白箭头所示”。
图4－62 冷却结构的流程①主冷却风流程图4－63是模块化的主冷却风的流程。
一种是冷风（外界空气）通过空气过滤器后，经过热交换器（散热部）为主鼓风机（CIBM1）吸入，另一种则是直接为主鼓风机吸入。
主鼓风机（CIBM1）排出的冷却风通过换流器功率单元冷却器、逆变器功率单元冷却器，由排风管道排出。
图4-63主冷却风的流向图②密封室内冷风的流程图4-64密封室内的冷却风流向图图4-64给出了模块化的密封室内冷风的流程。
密封室内的冷却风没有从外界进入的循环风，而是通过热交换器释放热量。
为使冷却风循环，使用了2台辅助鼓风机（CIBM2、3）。
冷却器的流程有二种：一种是从CIBM2经由检查面侧的机器室，热交换器（受热部），另一种是由CIBM2经过密封室的冷却风管道，热交换器（受热部）实施的。
通过热交换器散热的冷风，冷却换流器功率单元及逆变器功率单元的电子元件（门驱动器、滤波电容等），然后为辅助鼓风机（CIBM2|3）吸入进行循环。
(2)主鼓风机（MH1132—FK205型电动送风机）①概要主鼓风机（MH1132—FK205型电动送风机）用作C111系主变换器的主冷却，在主变换装置内有1台。
电动机使用单相宠形两轴感应电动机。
送风机是用多翼型两扇类，由主鼓风机吸入的冷却风（外界空气）从2个口排出送风，冷却换流器功率单元及逆变器功率单元的冷凝器。
