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CRH系列动车组牵引变流器主电路分析邹档兵【摘要】First of all, the principle of Traction system was introduced.Then, Traction converter power circuits of CRH1, CRH2, CRH3, CRH5, CRH380A, CRH380B were analyzed.Finally, the recommended power circuit was provided for references of other power circuits design.%介绍了牵引传动系统的工作原理,随后对CRH1、CRH2、CRH3、CRH5、CRH380A、CRH380B型动车组牵引变流器主电路进行了对比分析,最后推荐出一种牵引变流器主电路,为其他牵引变流器主电路的设计提供参考.【期刊名称】《铁道机车车辆》【年(卷),期】2017(037)002【总页数】5页(P42-46)【关键词】动车组;牵引变流器;主电路【作者】邹档兵【作者单位】中车株洲电力机车研究所有限公司,湖南株洲 412001【正文语种】中文【中图分类】U264.3+7随着京沪、武广高铁等客运专线的开通运营，标志着我国高铁进入高速发展期。
截止到2015年年底，我国高铁运营里程达到1.9万km，居世界第一，占世界高铁总里程的60%以上。
目前我国高速铁路上所运用的CRH系列动车组主要有CRH1、CRH2、CRH3、CRH5、CRH380A、CRH380B等型号动车组。
以上型号动车组的牵引变流器由不同的生产厂家提供，其主电路结构各具特色。
本文将对上述几种CRH系列动车组牵引变流器的主电路进行详细分析，为后续动车组牵引变流器的主电路设计提供参考。
动车组牵引传动系统一般由单个或多个独立的基本动力单元组成，一个基本动力单元主要由牵引变压器、牵引变流器和牵引电机等组成。
CRH5型动车组牵引传动系统发表时间：2018-05-16T17:14:41.190Z 来源：《基层建设》2018年第3期作者：苏丹[导读] 摘要：随着近几年我国高速铁路的投入运营和快速发展，人们出行变得方便快捷。
中国铁路哈尔滨局集团有限公司调度所黑龙江哈尔滨 150006 摘要：随着近几年我国高速铁路的投入运营和快速发展，人们出行变得方便快捷。
动车组安全运用与维修的问题就变得更加突出。
结合CRH5型动车组多年的运用经验积累，对CRH5型动车组的牵引传动系统的特点及原理进行深入研究、探讨，为 CRH5型动车组现场作业人员对牵引传动系统的知识学习及应急故障处理提供指导。
关键词：CRH5动车组牵引传动系统 1 牵引传动系统原理 1.1 CRH5型动车组牵引传动系统简介牵引传动系统相当于动车组的心脏，将电能从接触网吸收下来，传输到各个电气设备，使之正常工作。
如果牵引传动系统故障，列车可能会影响运行速度，旅客服务品质，甚至无法开动，更严重会造成救援等后果。
CRH5型动车组牵引系统使用交-直-交传动方式，主要由受电弓、主断路器、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1770V的交流电。
降压后的交流电再输入牵引变流器，逆变成电压和频率均可控制的三相交流电，输送给牵引电机牵引整个列车。
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。
CRH5型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（断路器）切除，不会影响其它单元工作。
1.2CRH5型动车组牵引传动系统布置主牵引系统布置：3、6号车车下各设一台牵引变压器，而1号车、2号车（M1）、4号车（M2）、7号车（M1s）、8号车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。
文章标题：深度探讨CRH5型动车组牵引电机的设计思路一、引言CRH5型动车组作为我国高速铁路系统中的一员，其牵引电机的设计思路至关重要。
在本文中，我们将深入探讨CRH5型动车组牵引电机的设计原理、技术特点以及未来发展方向，以便更好地理解和把握这一关键技术。
二、CRH5型动车组牵引电机的基本原理1. 永磁同步电机的应用在CRH5型动车组中，采用了永磁同步电机作为牵引电机的主要驱动装置。
永磁同步电机以其高效、节能和响应速度快的特点，成为了高速列车牵引装置的首选。
其基本原理是利用永磁体产生的磁场与电流产生的磁场相互作用，从而实现电机的驱动。
2. 多级变频控制系统为了更好地发挥永磁同步电机的性能，CRH5型动车组采用了多级变频控制系统。
通过精确控制电机的供电频率和电压，使得电机在不同速度和负载下都能保持高效率运行。
这也是CRH5型动车组能够在高速行驶过程中保持稳定、平顺的重要技术支持。
三、CRH5型动车组牵引电机的技术特点1. 高效率采用永磁同步电机的CRH5型动车组，在高速运行状态下能够保持较高的效率。
这一特点不仅能够降低能耗，还能够提升动车组的整体性能和运行稳定性。
2. 超高速响应永磁同步电机具有响应速度快的特点，这使得CRH5型动车组能够在加速、减速过程中实现平稳、快速的动力输出，提升了列车的晚点率和行车安全性。
3. 可靠性作为牵引装置的关键部件，CRH5型动车组牵引电机在设计上考虑了多种安全因素，包括过载、过热、故障检测等。
这些设计使得牵引电机在长期高强度运行中能够保持可靠性，减少故障发生的可能性。
四、CRH5型动车组牵引电机的未来发展方向1. 轻量化设计随着轨道交通技术的不断进步，对于动车组的整体轻量化设计要求越来越高。
未来CRH5型动车组牵引电机的发展方向之一将是轻量化设计，以提升列车的牵引效率和能源利用率。
2. 高温超导技术应用高温超导技术的发展为电机设计带来了新的可能性，未来的CRH5型动车组牵引电机可能会采用高温超导材料，以实现更高效、更节能的牵引输出。
CRH 5A 型动车组牵引变压器油温高故障分析和处置CRH 5A 型动车组牵引变压器油温高故障分析和处置兰天野：太原车辆段摘要：针对C R H 5 A 型动车组牵引变压器油温高故障问题，通 过对牵引变压器冷却系统分析，牵引变压器油温变化的工况分 析和牵引变压器运用故障分析，提出减少牵引变压器油温故障 的检修作业措施，提高故障诊断效率，减少牵引变压器油温故 障的发生，确保动车组行车安全。
关键词：CRH 5A 动车组；牵引变压器；油温故障；分析处置0概述CRH 5A 型动车组牵引变压器供电方式是受电弓 受流后通过主断路器供给牵引变压器的初级绕组，将 25kV 单相交流电转换为1770V 单相交流电，经过牵 引/辅助变流器、充电机的整流逆变等转换后供给牵引 辅助系统的电气设备，从而担负起全列车组牵引电机 驱动、高压系统散热、辅助中压和蓄电池低压控制等 系统的供电。
牵引变压器主要负责将接触网的25kV 伏交流电转换成1770V 交流电，供给牵引辅助变流器 能量，牵引辅助变流器通过电压转换来实现列车牵引 电机及其他中、低压负载的用电需求。
CRH 5A 型动车 组牵引变压器安装在3、6车设备舱内，分为两个动力 单元，高压电器单元具有受电设备、保护装置和主变 压器，安装在3和6车上。
1个主变压器，采用强制油 冷却。
第一牵引动力单元具有3个牵引/辅助变流器， 第二牵引动力单元具有2个牵引/辅助变流器，每台牵 引/辅助变流器驱动2台牵引电机。
牵引/辅助变流器 获得可调节的直流电压，并驱动异步牵引电机的牵引 和再生制动。
在过电分相时由于再生制动短时停止工 作，过渡的制动电阻器投人使用。
每辆动车配置2台异步牵引电动机，底架悬挂，单台电机设计持续功率 可达到550kW ，并且车轮的直径差(在相同车轴上)接 近3mm 时也能够提供500kW 的负载。
2019年7月以来,CRH 5A 型动车组多次报出牵 引变压器油温901，给动车组正常运营和管理产生不 利影响。
第七章 CRH5型动车组牵引传动系统第一节 概 述CRH5型动车组牵引系统使用交-直-交传动方式，主要由受电弓、主断路器、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1770V的交流电。
降压后的交流电再输入牵引变流器，逆变成电压和频率均可控制的三相交流电，输送给牵引电机牵引整个列车。
牵引传动系统工作原理示意图如图7-1-1所示。
图7-1-1 牵引传动系统工作原理示意图CRH5型动车组牵引系统主变压器使用油冷方式，牵引变流器使用成熟的IGBT技术。
异步牵引电机的功率为550kW，采用体悬方式，由万向轴传递牵引力。
动车组有两个相对独立的主牵引系统，每个牵引单元配备一个完整的集电、牵引及辅助系统，以实现所需的牵引和辅助电路冗余，其中一个单元由3辆动车加1辆拖车构成（M-M-T-M），另一个单元由2辆动车加2辆拖车构成（T-T-M-M）。
动车组编组及动力设备的配置见图7-1-2。
图7-1-2 牵引设备的布置每个动力单元带有一个主变压器和受电弓。
在正常运行中，每列车只启用1个受电弓。
每个牵引动力单元的牵引设备都由下列设备组成:1．一个高压单元，带受电弓和保护装置；2．一个主变压器；3．两套或三套IGBT水冷技术的主牵引套件；4．四台或六台异步牵引电机，底架悬挂，最大设计负载550kW（轮缘处功率）。
由于每台电机是由一个独立的牵引逆变器驱动的，在同一车辆内轮对间轮径差最大为15mm的情况下，无需减小负载。
每节动车装有两台牵引电机。
正常情况下，两个牵引系统均工作，当一个牵引系统发生故障时，可以自动切断故障源，继续运行。
第二节 牵引传动系统7.2.1 牵引/电制特性（包括技术参数）在正常负载条件下（定员载客）、平直线路、车轮平均磨耗（即车轮直径为850mm）和网压在22.5KV AC-29KV AC范围内电压时，列车的牵引性能如下：1．平均启动加速度（0~40km/h） 0.50m/s2．200km/h 时的剩余加速度 0.11m/s3．220km/h时的剩余加速度 0.09m/s4．250km/h时的剩余加速度 0.05m/s5．平均最大车轮-磨耗粘着系数 0.226．爬行坡度（100%牵引力） 30‰7．在一个牵引变流器故障（80%牵引功率）条件下的爬行坡度>30 ‰；8．在二个牵引变流器故障或一个牵引变压器故障条件下(可获得60% 的牵引功率)的爬行坡度 27‰（连续运行）；30‰（以73km/h速度运行25km）；9．轮周处的最大牵引功率 5500kW；10．轮周处的最大牵引力 302kN；11．轮周处的最大制动功率 5785kW；12．列车在全功率和一半故障条件下的牵引曲线，如图7-2-1所示。
文章编号:1007-6042(2011)01-0013-05机车牵引变压器故障分析和诊断任建华(太原轨道交通装备有限责任公司机车分厂山西太原030009)摘要:本文从机车牵引变压器铁心和线圈的结构出发,详细分析了机车牵引变压器的故障和诊断的方法。
关键词:机车;牵引变压器;故障;诊断中图分类号:U264.3+6文献标识码:B机车牵引变压器在结构、工作环境、运行方式等方面都与地面变压器有所不同,且时有过压、过流、超载等情况,使得机车牵引变压器提早出现了诸多潜伏性故障甚至击穿烧损。
从结构上看,变压器的故障主要发生在铁心、线圈部位,故障的性质为过热、放电或兼之,因此对变压器各种故障进行诊断,确定运行变压器故障状态,从而选择是返厂大修还是段方吊芯解决,十分关键。
1铁心故障(1)多点接地。
铁心两点或两点以上接地,接地点间形成闭合回路,产生很大涡流,过热,油被分解;(2)接地不良。
由于接地片松动、铁心叠片松散、引出线对铁轭放电、铁心与油箱壁拉板松动或接触面有油漆等原因,使得铁心接地不良,局部过热,特征气体出现;(3)片间短路。
铁心绝缘层受损或老化,硅钢片短路造成铁心烧损;(4)局部短路。
由于穿心螺杆绝缘损坏、夹件夹紧位置不当碰到铁心、电焊头等金属异物落在铁心上,通过环流,局部发热,产生有害气体;(5)夹紧装置松动。
由于上下铁轭夹件、铁心固定装置松动,在变压器运行时,铁心和线圈产生很大的振动,音响大而且嘈杂。
针对以上铁心故障,通过检测变压器空载损耗、空载电流,确定铁心是否存在短路,因为短路时空载损耗与电流会增加许多。
同时做色谱分析,如果CO、CO2含量没有或者很低,特征气体有H2、CH4、C2H4、C2H6且超标,油闪点降低,闻到焦糊气味,这表明铁心中存在短路、局部过热现象,需吊芯检查,吊芯后检测各部绝缘电阻,找出故障部位。
2003年11月13日,接昆明机务段信息反馈,经太原轨道交通装备有限责任公司大修的2002年1月出厂返段运行的SS 3295机车422#变压器油色谱分析数据严重超标,如表1所示。
试论 CRH5 型动车组牵引传动系统的故障分析及维修保养摘要：动车组牵引传动系统不同于其他列车传动系统，有其特定的组成部分，本文对CRH5型动车组牵引传动系统可能出现的故障进行分析，提出有效的解决方法，并对其维修和保养提出意见，为能有效降低动车组事故风险提供依据。
关键词：动车组、牵引系统、故障分析引言牵引电机相当于动车组的“发电机”，为动车组运行产生动力，万向轴的作用是负责控制动车组的平稳运行，，动车在高速行驶的状态下，任何环节的故障都会对人的生命安全造成威胁。
CRH5型动车组的牵引传动系统为动车组的安全运行保驾护航，为了确保CRH5型动车组牵引传动系统安全的运行，要做好对牵引传动系统的故障分析和处理，为了延长牵引传动系统的使用寿命，就不能忽视对牵引传动系统的维修和保养。
1 CRH5型动车组牵引传动装置的基本特点传动系统由牵引电机、万向轴和带轴装齿轮箱轮对组成。
牵引传动系统能将吸收的“电能血液”输送到动车组各个“电气设备器官”，使动车组正常运行，动车组的牵引传动系统是否正常运行关系到列车的行驶速度、旅客旅途体验、乘客的生命安全是否有保障。
若动车牵引传动系统出现故障，严重的可能会导致列车运行事故的发生。
CRH5 型动车组牵引传动系统实现直流电到三相交流电的转换，经过转换的三相交流电会被输送给牵引电机，其中高压交流电一般为25KV，低压交流电为1770V，由牵引电机提供“动力”，保障动车组的正常运行。
2 CRH5型动车组牵引传动系统故障原因及处理措施障导致电机故障2牵引电机通风机故障3 CRH5型动车组牵引传动系统的维修与保养3.1牵引电机的护与保养一般以动车组行驶公里数为标准对牵引电机轴承定期润滑，提高轴的灵活性，对牵引电机轴承润滑注油的过程中，要保证注油量的精准，观察废油中有无异物（金属颗粒、金属碎片），有无变色情况，做到对牵引电机的及时更换。
3.2万向轴的护与保养动车组的行驶里程达到规定的公里数时，温度达到万向轴更换的数值时（一般在93℃上下），要对注油嘴帽有缺失损坏的万向轴进行更换，在保持持续注入润滑油脂的同时，观察孔是否正常出油，若孔无法出油时通知动车组前进一段距离让出油孔的位置发生变化，再对孔重新注油，再根据是否出油判断是否需要更换万向轴。
试论CRH5型车牵引变压器的工作原理及切除诊断
摘要：高速动车组是当今世界高新技术的集成，是高速铁路标志性设备。
我国
通过技术引进和消化吸收，大大促进高速列车的国产化和再创新步伐。
CRH5A型
动车组是技术引进200km／h等级典型动车组，对其牵引系统进行深入研究，有
助于加大高速动车组国产化程度和提高城际列车的自主创新能力。
牵引变压器是CRH5 型动车组的重要组成部分，它的工作状态直接影响动车组运行状态，开展CRH5 型动车组牵引变压器的切除诊断研究，利于快速查找牵引变压器的切除的原因，对提高处理牵引变压器切除故障具有巨大帮助。
关键词：CRH5型车；牵引变压器；自动切除
如今 CRH5 型车的运行已经趋于稳定，但在车辆的整列调试以及车辆运行过
程中，列车的牵引变压器切除的故障还时有发生，如果不能及时、快速、准确的
查出故障点，在调试工序会延误调试工期，在各运用所则会导致车辆晚点，造成
很多严重后果。
一、高速动车组牵引结构特点
CRHl在正常运行情况下单弓受流：采用二重四象限整流器减小IGBT承受的最大电压并减少引入电网的谐波：CRHl采用常用的两电平整流逆变电路，并采用架
控方式控制三相异步交流电机提供驱动转矩。
接触网电压25kV，工频50Hz。
变
流元件采用IGBT，直流侧电压稳定在1650V。
CRH2丰变压器二次侧ACl 500V、50Hz。
脉冲整流器采用单相3点式PwM变
频器结构，开关元件为IGBT。
输出直流电压2600V～3000V。
再生制动时，脉冲
整流器接收滤波电容器输出的直流3000V电压，将电能回馈给电网。
感应电机采
用矢量控制方式，独立控制电机扭矩电流和励磁电流，提高了电流的控制性能。
CRH5的每个丰变压器带六组副边，分别为六组四象限变流器供电(并联二重化)，每辆动车上由两组并联；之后接两组牵引逆变器，各自带一台电机。
受流方
式为单弓受流。
二、CRH5 型车高压供电系统
CRH5 型动车组配备了完善的网络控制系统，主要由网关、主控制单元（MPU）、牵引控制单元（TCU），辅助控制单元（ACU）、本地控制单元（CLT）、制动控制单元（BCU）、远程输入输出模块（RIOM）等构成。
其中，
网关通过列车总线实现了两个牵引单元中 MPU 之间的数据传输；其他网络设备
如 TCU、ACU、BCU、CLT、RIOM 则通过车辆总线，实现了与 MPU 之间的通信及
数据传输。
牵引变压器主要负责将接触网的 25000 伏交流电转换成 1770V 交流电，供给牵引辅助变流器能量，牵引辅助变流器通过电压转换来实现列车牵引电机及
其他中、低压负载的用电需求。
牵引变压器的工作由两个互为冗余的本地控制单
元 CLT 进行控制和监控诊断，CLT 通过车辆总线与 MPU 进行数据传输，来保证牵
引变压器的共正常工作。
牵引变压器配置了完善的保护系统，如果它的保护系统
或其他高压系统发生异常，CLT 则会发出牵引变压器切除指令，以达到保护牵引
变压器和车辆其他高压设备的目的。
三、牵引变压器切除原因
当高压系统出现故障或网络监测系统故障，网络系统会发出牵引变压器切除
指令，来保护主变压器和其他高压设备。
牵引变压器自动切除的因素很多，研究
变压器切除的原因，对于处理变压器切除故障具有很大意义，本文从以下方面对
牵引变压器切除进行分析。
1、冷却系统故障。
牵引变压器的冷却系统主要由冷却油、两个冷却泵和两台冷却风扇组成。
当主变压器正常工作时，本地牵引控制单元 CLT 会发出冷却泵启
动命令，启动两台冷却泵使冷却油在冷却油路中循环流动，来帮助牵引变压器散
发热量。
同时，CLT 会根据冷却泵的状态和检测的油温，按照一定的逻辑关系，
来控制两台冷却风扇半速或全速启动，来提高或补充牵引变压器的散热功能。
如
果两台冷却泵同时故障或油温超过 60 度时两台冷却风扇均不启动，则会导致牵
引变压器自动切除。
2、油检系统干涉。
牵引变压器的油检系统分为油位检测和油流检测两个方面，牵引变压器内部配备有三个油位传感器和两个油流开关。
油位传感器用于检测牵
引变压器的油位高低，油位传感器的触点根据油位的高低会产生相应变化，从而
改变 CLT 所接受的反馈信号状态，CLT 则会根据反馈信号的状态来诊断油位的高低。
油流开关用于检测冷却油的流动状态，油流开关的触点会根据冷却油的流动
情况发生变化，从而改变 CLT 所接受的反馈信号状态，CLT 则会根据反馈信号的
状态来诊断油流是否正常。
当牵引变压器油位低或两个油流开关触点状态均不正
常时，则会导致牵引变压器切除。
3、高压系统设备故障。
由于牵引变压器是高压系统的重要组成部分，当高压系统中的一些高压设备发生一些特定故障时，也会影响牵引变压器的运行。
例如，当牵引辅助变流器发生出现问题时，网络系统会重新配置相应的高压接触器来断
开此故障变流器与牵引变压器之间的连接，但是如果此高压接触器由于线路故障
或机械故障原因没有完成断开操作时，网络则会诊断高压接触器断开失败，从而
导致牵引变压器自动切除。
与此类似的隔离断路器断开失败、主断路器断开失败
也是造成牵引变压器自动切除的重要原因。
4、牵引变压器绝缘不良。
变压器的使用寿命是由绝缘材料的使用寿命所决定的，变压器故障基本上都是由于绝缘损坏而造成的，影响变压器绝缘性能的主要
因素包括温度湿度、过电压等，同时铁芯绝缘不良、铁芯叠片之间绝缘不良、绝
缘材料损坏、绝缘油老化都会造成绝缘故障的重要原因。
牵引变压器的检测系统
通过比较原边电流传感器 TAP 与副边电流传感器 TAP1 采集电流有效值的差值大小，来诊断牵引变压器原边的绝缘性能；通过牵引辅助变流器内部电流传感器
TA3 采集电流有效值的大小来诊断变压器副边绕组的绝缘性能。
牵引变压器原、
副边绕组绝缘不良同样是牵引变压器切除的重要原因。
四、牵引变压器切除故障查找方法
牵引变压器自动切除，是一个常见且不易诊断的故障，我们一般会通过观察、测量电压、更换部件、查看记录等方式来判断故障点。
这些方式一般需要花费大
量的时间，但是借助逻辑图中的逻辑变量方式来快速判断变压器切除的原因，可
以减少处理故障的时间，大大地提高工作效率。
列车网络逻辑图记录着列车的所
有功能、诊断、指令的逻辑关系，在逻辑图中我们可以查找到牵引变压器切除的
指令变量，通过这个指令变量逻辑关系，我们可以搜索到此指令变量的因变量，
只要了解到所有因变量的含义我们就能迅速判断出主变压器切除的原因。
这样我
们就能缩小查找范围，以利于快速的查找故障。
通过对逻辑图的研究，我们总结
出牵引变压器切除的指令变量与因变量有关，当发生牵引变压器切除故障时，只
要对因变量进行监控，则可以初步判断出故障原因。
当牵引变压器发生自动切除
故障时，我们使用特定软件对下表中的相关因变量进行监控，对车辆进行小复位
操作，则可根据“变量含义”初步的判断出故障点所在，然后根据“处理意见”进行
故障点的确认及处理。
逻辑图中牵引变压器切除指令的相关因变量及含义，对于
牵引变压器切除故障处理有很大帮助，通过实践证明，逻辑变量判断变压器切除的原因是非常有效的。
参考文献：
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[3] 丁荣军, 黄济荣. 现代变流技术与电气传动[M]. 北京：科学出版社，2018.。
