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1、第四章第四章 动车组牵引传动系统动车组牵引传动系统2一、一、CRH1CRH1动车组牵引传动系统动车组牵引传动系统 CRH1 动车组动车组 该动车组由该动车组由青岛四方一庞巴迪一鲍尔铁路运输青岛四方一庞巴迪一鲍尔铁路运输设备有限公司设备有限公司（BSP）提供，国外合作伙伴是庞巴）提供，国外合作伙伴是庞巴迪运输瑞典迪运输瑞典AB（BT）。）。BSP动车组是以庞巴迪公动车组是以庞巴迪公司为瑞典国家铁路和地方铁路开发的司为瑞典国家铁路和地方铁路开发的“Regina”动动车组为原型车经改变设计而成的。车组为原型车经改变设计而成的。 第四章第四章 动车组牵引传动系统动车组牵引传动系统第四章第四章 动车组牵
2、引传动系统动车组牵引传动系统第四章第四章 动车组牵引传动系统动车组牵引传动系统第四章第四章 动车组牵引传动系统动车组牵引传动系统第四章第四章 动车组牵引传动系统动车组牵引传动系统第四章第四章 动车组牵引传动系统动车组牵引传动系统第四章第四章 动车组牵引传动系统动车组牵引传动系统9牵引传动系统主电路构成牵引传动系统主电路构成 CRH1CRH1的牵引传动系统以的牵引传动系统以列车基本单元（列车基本单元（TBUTBU）为基本单为基本单位，具体组成如下：位，具体组成如下： TBU1TBU1Mc1Mc1（驾驶动车驾驶动车1 1）- -Tp1Tp1（带弓拖车带弓拖车1 1）- -M1M1（中中间动车间动车
3、1 1）； TBU2TBU2Mc2Mc2（驾驶动车驾驶动车2 2）- -Tp2Tp2（带弓拖车带弓拖车2 2）- -M1M1（中中间动车间动车2 2）；）； TBU3TBU3M3M3（中间动车中间动车3 3）- -TbTb（带吧台拖车）带吧台拖车） CRH1CRH1的的8 8 辆车中包括辆车中包括5 5 辆动车辆动车( Mc1( Mc1、M1M1、Mc2Mc2、M2M2、M3)M3)和和3 3 辆拖车辆拖车( Tp1( Tp1、Tp2Tp2、Tb)Tb)，动车组有两个受电弓，分别，动车组有两个受电弓，分别位于位于Tp1Tp1和和Tp2Tp2车上，正常工作时只有车上，正常工作时只有一个受电弓升起
4、一个受电弓升起。 第四章第四章 动车组牵引传动系统动车组牵引传动系统10牵引传动系统主电路构成牵引传动系统主电路构成 LBVTSAESCTSALBVTSAESCTSALBVTSAESM3TbMc1M1Tp1Mc2M2Tp2Mc2Tp2M2TbM3M1Tp1Mc1LCMCMCACBCBA2FCTCTCTLF3TICETTMMTLBPTLCMCMCAC3TTM2FICBCBAIC3TTMMCMCAC2FLCETLFMTIC3TTMMCMCACBCBABCBABCBA2FLFETMTLCLBPTLCMCMCAC3TTM2FICCRH1CRH1的主电路框架的主电路框架 第四章第四章 动车组牵引传动系统
5、动车组牵引传动系统11牵引传动系统主电路构成牵引传动系统主电路构成 动车组有三个相对独立的主牵引系统均并行工作，当一个动车组有三个相对独立的主牵引系统均并行工作，当一个牵引系统发生故障时，可以自动切断故障源，列车继续运行。牵引系统发生故障时，可以自动切断故障源，列车继续运行。 五个动车有五个变流器箱，分别位于每个动车的底架上。五个动车有五个变流器箱，分别位于每个动车的底架上。网侧变流器网侧变流器LCMLCM（Line Converter ModuleLine Converter Module，将高压整流成为直将高压整流成为直流环节电压）和电机变流器流环节电压）和电机变流器MCMMCM（Moto
6、r Convertor Module, Motor Convertor Module, 将直流环节电压逆变成为频率可变电压可变的三相交流电供给将直流环节电压逆变成为频率可变电压可变的三相交流电供给牵引电机）都装在变流器箱中；一个电机变流器给两台牵引电牵引电机）都装在变流器箱中；一个电机变流器给两台牵引电机并联供电机并联供电；一个变流器箱的网侧变流器除了向两个电机逆变一个变流器箱的网侧变流器除了向两个电机逆变器供电外，还向一个器供电外，还向一个辅助逆变器辅助逆变器和一个蓄电池充电器馈电。和一个蓄电池充电器馈电。 第四章第四章 动车组牵引传动系统动车组牵引传动系统12TBU1TBU1单元的牵引电路
7、框图单元的牵引电路框图 第四章第四章 动车组牵引传动系统动车组牵引传动系统13二、二、CRH2CRH2动车组牵引传动系统动车组牵引传动系统 CRH2(CRH2(四方四方/ /川崎动车组川崎动车组) ) 该动车组由该动车组由南车四方机车车辆股份有限公司南车四方机车车辆股份有限公司与国外合与国外合作伙伴作伙伴川崎重工川崎重工提供。四方动车组是以日本新干线提供。四方动车组是以日本新干线E21000型型动车组为原型车经改变设计而成的。动车组为原型车经改变设计而成的。 动车组采用动车组采用8辆编组，辆编组，4动动4拖拖，由两个动力单元组成。，由两个动力单元组成。每个动力单元由每个动力单元由2个动车和个动
8、车和 2个拖车（个拖车（T-M M-T）组成。）组成。第四章第四章 动车组牵引传动系统动车组牵引传动系统14 CRH 2 编组结构图第四章第四章 动车组牵引传动系统动车组牵引传动系统151 1、CRH2CRH2动车组牵引系统的组成动车组牵引系统的组成 牵引电路系统以牵引电路系统以M 1 车、车、M 2 车的车的2 辆为辆为1 个单元为基个单元为基础。电源由接触网通过础。电源由接触网通过受电弓受电弓从单相交流从单相交流25kV、50Hz的接的接触网电压来获得，触网电压来获得， 通过通过VCB与牵引变压器的与牵引变压器的1 次侧绕组连次侧绕组连接。牵引电路开闭由接。牵引电路开闭由VCB来实施。牵引
9、变压器来实施。牵引变压器2次绕组侧设次绕组侧设有有2个线圈，个线圈， 1次侧的电压为次侧的电压为25kV时，时，2次侧绕组电压则为次侧绕组电压则为1500 V 。 牵引电路的牵引电路的基本单元基本单元装置由装置由1 1台牵引变压器台牵引变压器 2 2 台主台主变流装置（变流装置（C/IC/I）8 8台牵引电机台牵引电机构成。由构成。由1 1台主变流装置控台主变流装置控制制4 4台牵引电机，在台牵引电机，在牵引牵引时向牵引电机提供电力、在时向牵引电机提供电力、在制动制动时时进行电力再生控制。此外，进行电力再生控制。此外， 还具有保护功能。还具有保护功能。第四章第四章 动车组牵引传动系统动车组牵引
10、传动系统16牵引系统的组成：牵引系统的组成：第四章第四章 动车组牵引传动系统动车组牵引传动系统17牵引主电路：牵引主电路： 由由4号车号车或者或者6号车号车的的受电弓受电弓受电，通过车顶上的特高受电，通过车顶上的特高压导线，经由压导线，经由VCB后被送到后被送到2号号车或者车或者6号车号车的的主变压器主变压器。车顶上安装有保护接地装置（车顶上安装有保护接地装置（EGS），运行中，需要紧急），运行中，需要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。地短路。EGS的操作必须按照铁道部的规定执行。的操作必须按照铁道部的规定执行。第四
11、章第四章 动车组牵引传动系统动车组牵引传动系统18牵引主电路：牵引主电路：第四章第四章 动车组牵引传动系统动车组牵引传动系统19CRH2CRH2牵引传动系统基本组成牵引传动系统基本组成 高压电器设备高压电器设备 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：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。受电弓、主断路器、避雷器、电流互感器、接地保护开关等。 DSA250型受电弓型受电弓该受电弓为单臂型结构，额定电压该受电弓为单臂型结构，额定电压/电流为电流为25kV/1000A，接触压力，接触压力705N,弓头宽
12、度约弓头宽度约1950mm，具有自动降弓功能，具有自动降弓功能，适应接触网高度为适应接触网高度为53006500mm，列车运行速度，列车运行速度250km/h。 CB201C-G3型主断路器型主断路器主断路器为真空型，额定开断容量为主断路器为真空型，额定开断容量为100MVA，额定电流，额定电流AC200A，额定断路电流，额定断路电流3400A，额定开断时间小于，额定开断时间小于0.06s，采用电磁控制空气操作。，采用电磁控制空气操作。 LA204或或LA205型避雷器型避雷器额定电压为额定电压为AC42kV，动作电压为，动作电压为AC57kV以下，限制电压为以下，限制电压为107kV。 TH
13、-2型高压电流互感器型高压电流互感器变流比为变流比为200/5A，用于检测牵引变压器原，用于检测牵引变压器原边电流值。边电流值。 SH2052C型接地保护开关型接地保护开关额定瞬时电流为额定瞬时电流为6000A（15周），电磁控周），电磁控制空气操作，具有安全连锁。制空气操作，具有安全连锁。 第四章第四章 动车组牵引传动系统动车组牵引传动系统20 牵引变压器牵引变压器 TM210型牵引变压器，一个基本动力单元型牵引变压器，一个基本动力单元1个，全列共计个，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（个原边绕
14、组（25kV，3060kVA）、）、2个牵引绕组（个牵引绕组（1500V，21285kVA），一个辅助绕组（），一个辅助绕组（400V，490kVA）。）。 第四章第四章 动车组牵引传动系统动车组牵引传动系统21 牵引变流器牵引变流器 CI11型牵引变流器，一个基本动力单元型牵引变流器，一个基本动力单元2个，全列共计个，全列共计4个。个。采用车下吊挂、液体沸腾冷却方式。主电路结构为电压型采用车下吊挂、液体沸腾冷却方式。主电路结构为电压型3电平电平式，由脉冲整流器、中间直流电路、逆变器构成，不设式，由脉冲整流器、中间直流电路、逆变器构成，不设2次谐振次谐振滤波装置和网侧谐波滤波器，采用滤波装置和
15、网侧谐波滤波器，采用 PWM方式控制。中间直流方式控制。中间直流电压为电压为2600V3000V（随起牵引电机输出功率进行调整）。（随起牵引电机输出功率进行调整）。牵牵引逆变器输出电压引逆变器输出电压0 02300V2300V，频率，频率0 0220Hz220Hz可控的三相交流电供可控的三相交流电供给异步牵引电动机。给异步牵引电动机。 1个牵引变流器采用矢量控制原理控制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。台并联的牵引电机。 第四章第四章 动车组牵引传动系统动车组牵引传动系统22 牵引电机牵引电机 MT205型牵引电机，每节动力车型牵引电机，每节动力车4个（并联），一个基本个（并
16、联），一个基本动力单元动力单元8个，全列共计个，全列共计16个。牵引电机为个。牵引电机为4极三相鼠笼式异极三相鼠笼式异步电机，采用架悬、强迫风冷方式，通过弹性齿型联轴节连步电机，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。接传动齿轮。 第四章第四章 动车组牵引传动系统动车组牵引传动系统232 2、CRH2CRH2牵引传动系统主电路牵引传动系统主电路 受电弓从接触网受电弓从接触网25kV25kV、50Hz50Hz单相交流电网受电，通过主单相交流电网受电，通过主断路器断路器VCBVCB连接到连接到牵引变压器牵引变压器原边绕组。主电路开闭由原边绕组。主电路开闭由VCBVCB控控制。牵引变
17、压器牵引绕组设两组，原边绕组电压为制。牵引变压器牵引绕组设两组，原边绕组电压为25kV25kV时，时，牵引绕组电压为牵引绕组电压为1500V1500V。牵引变流器在。牵引变流器在M1M1、M2M2车上，由一台四车上，由一台四象限脉冲整流器和逆变器及中间直流回路构成，运行时除实象限脉冲整流器和逆变器及中间直流回路构成，运行时除实施牵引电动机电力供应和制动时的再生制动外，还具备相应施牵引电动机电力供应和制动时的再生制动外，还具备相应的保护功能。的保护功能。第四章第四章 动车组牵引传动系统动车组牵引传动系统24CRH2CRH2牵引传动系统主电路牵引传动系统主电路 逆变器脉冲整流器牵引电机滤波电容器牵
18、引变流器X4受电弓真空断路器逆变器脉冲整流器滤波电容器牵引变流器X4M1车牵引电机M2车牵引变压器动车组主电路简图 第四章第四章 动车组牵引传动系统动车组牵引传动系统25 牵引电动机采用牵引电动机采用三相鼠笼式感应电机三相鼠笼式感应电机，其轴端设置速度传感器，用于，其轴端设置速度传感器，用于检测转速（转子频率），对牵引和制动特性进行实时控制；当出现故障时，检测转速（转子频率），对牵引和制动特性进行实时控制；当出现故障时，M1M1车和车和M2M2车可分别使用，另外，整个基本单元可使用车可分别使用，另外，整个基本单元可使用VCBVCB切除，而不会影响切除，而不会影响其它单元工作。其它单元工作。 制
19、动系统有两套。一套是制动系统有两套。一套是电制动电制动，将牵引电机转换成发电机形式工作，将牵引电机转换成发电机形式工作，即再生制动；一套是即再生制动；一套是空气制动空气制动，将电指令转换成空气指令送入制动缸起制，将电指令转换成空气指令送入制动缸起制动作用。当列车速度较高时，实施电制动，在低速时实施空气制动，制动动作用。当列车速度较高时，实施电制动，在低速时实施空气制动，制动方式转换均由微机控制系统控制完成。当司机通过司机台上的制动控制器方式转换均由微机控制系统控制完成。当司机通过司机台上的制动控制器实施制动指令时，制动电信号首先到达车辆计算机系统，再传入制动控制实施制动指令时，制动电信号首先到
20、达车辆计算机系统，再传入制动控制系统。制动控制系统根据列车速度，自动实行空气制动与电制动。电气制系统。制动控制系统根据列车速度，自动实行空气制动与电制动。电气制动系统的组成与牵引系统一致。动系统的组成与牵引系统一致。第四章第四章 动车组牵引传动系统动车组牵引传动系统26CRH2CRH2牵引传动系统主电路牵引传动系统主电路 第四章第四章 动车组牵引传动系统动车组牵引传动系统273 3、CRH2CRH2牵引传动系统控制策略牵引传动系统控制策略 脉冲整流器控制策略：脉冲整流器控制策略：牵引变压器牵引绕组输出的牵引变压器牵引绕组输出的AC1500V、50Hz电电源输入脉冲整流器。脉冲整流器由单相三点式
21、源输入脉冲整流器。脉冲整流器由单相三点式PWM变流器、交流接触器变流器、交流接触器K组成。采用无触点控制装置，从而实现了输出直流电压组成。采用无触点控制装置，从而实现了输出直流电压2600V3000V电压电压控制、牵引变压器原边单位功率因数的控制以及无接点控制装置保护。再控制、牵引变压器原边单位功率因数的控制以及无接点控制装置保护。再生制动时接收支撑电容器输出的直流生制动时接收支撑电容器输出的直流3000V电压，向牵引变压器供应电压，向牵引变压器供应AC1500V、50Hz。 逆变器控制策略：逆变器控制策略：逆变侧采用了逆变侧采用了VVVF的控制方式，整流器输入给支的控制方式，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相交流电对4台并联的电机进行速度、力矩控制。再生制动时牵引电机发台并联的电机进行速度、力矩控制。再生制动时牵引电机发出三相交流电，经整流后向支撑电容器输出直流电压。出三相交流电，经整流后向支撑电容器输出直流电压。 牵引电机控制采用牵引电机控制采用矢量控制方式矢量控制方式，独立控制力矩电流和励磁电流，以独立控制力矩电流和励磁电流，以使力矩控制高精度化、反应高速化，提高电流控制性能。使力矩控制高精度化、反应高速化，提高电流控制性能。