第四章 动车组辅助供电系统

1、第四章 动车组辅助供电系统第一节 辅助电源系统的作用1、提供三相交流输出： 向动车组设备提供三相交流电源。 牵引变流器通风机、 牵引电机通风机、 牵引变压器通风机、 空气压缩机 车内空调、通风换气设备 直流变换装置（充电机）输入2、提供单相交流输出 向动车组部分电力装置提供单相交流输出： 设备控制、 显示器、 水泵装置、 辅助制动3、提供直流输出 向动车组相关设备提供直流输出： 设备控制（如牵引变流器、制动装置的控制） 照明系统、 监视装置、 关门装置、 应急装置AC/DC-DC/AC 转换辅助变流器结构原理图逆变器整流器 中间直流电路单相交流输入三相交流输出第二节 逆变器的基本情况介绍 一、

2、逆变原理 1、逆变的概念： 逆变与整流相对应，直流电变成交流电。l交流侧接电网，为有源逆变有源逆变。交流侧接负载，为无源逆变无源逆变。2、逆变电路的基本工作原理l 以单相桥式逆变电路单相桥式逆变电路为例负载a)b)tS1S2S3S4iouoUduoiot1t2S1S4S1S4是桥式电路的是桥式电路的4 4个臂，由电力电子个臂，由电力电子器件及辅助电路组成。器件及辅助电路组成。输出电压输出电压 S1、S4闭合闭合，S2、S3断开断开时，负载电压uo为正正。直流电交流电S2、S3闭合，闭合，S1、S4断开断开时，负载电压uo为负负。根据直流侧电源性质的不同电压型逆变电路又称为电压源型逆变电路Vol

3、tage Source Type Inverter-VSTI直流侧是电压源电压源电流型逆变电路又称为电流源型逆变电路Current Source Type Inverter-VSTI直流侧是电流源电流源3、逆变电路的分类电压型全桥逆变电路 (1)直流侧为电压源或并联大电容，直流侧电压基本无脉动无脉动。 (2)输出电压为矩形波，输出电流因负载阻抗不同而不同。 (3)阻感负载时需提供无功功率。为了给交流侧向直流侧反馈的无功能量提供通道，逆变桥各臂并联反馈二极管。电压型逆变电路的特点图5-11 电流型三相桥式逆变电路电流型逆变电路一般在直流侧串联大电感，电流脉动很小，可近似 看成直流电流源直流电流源

4、吸收换流时负载电感中存贮的能量电流型逆变电路 (1) 直流侧串大电感，相当于电流源 (2)交流输出电流为矩形波，输出电压波形和相位因负载不同而不同 电流型逆变电路中，采用半控型器件的电路仍应用较多电流型逆变电路主要特点电流型逆变电路和电压型逆变电路的不同 大多数电压型逆变电路都采用全控型器件，换流方式为器件换流。 采用半控型器件的电压型逆变电路已很少应用。 而电流型逆变电路采用半控型器件的电路仍应用较多； 电流型逆变电路就其换流方式而言，有的采用负载换流，有的采用强迫换流。4、三相电压型逆变电路l 三个单相逆变电路可组合成一个三相逆变电路l 应用最广的是三相桥式逆变电路l 可看成由三个半桥逆变

5、电路组成NN+- -UVWV1V2V3V4V5V6VD1VD2VD3VD4VD5VD6Ud2Ud2180导电方式 每桥臂导电180，同一相上下两臂交替导电，各相开始导电的角度差120 任一瞬间有三个桥臂同时导通,每次换流都是在同一相上下两臂之间进行，也称为纵向换流。 UNWNWUWNVNVWVNUNUVuuuuuuuuu NN WNWN NN VNVN NN UNUNuuuuuuuuutOtOtOtOtOtOtOtOa)b)c)d)e)f)g)h)uUNuUNuUViUiduVNuWNuNNUdUd2Ud3Ud62 Ud3三相电压型逆变电路工作波形负载各相到电源中点N的电压：U相，1通，uUN

6、=Ud/2， 4通，uUN=-Ud/2。负载线电压负载线电压5、三相电流型逆变电路电流型三相桥式逆变电路的输出波形 基本工作方式是120120导电方式导电方式每个臂一周期内导电120每时刻上下桥臂组各有一个臂导通，横向换流iUiViW主要用于中大功率交流电动机调速系统电流型三相桥式逆变电路各桥臂的晶闸管和二极管串联使用强迫换流方式，电容C1C6为换流电容串联二极管式晶闸管逆变电路6、换流方式 器件换流适用于全控型器件。 其余三种方式针对晶闸管。 器件换流和强迫换流属于自换流。 电网换流和负载换流属于外部换流。 当电流不是从一个支路向另一个支路转移，而是在支路内部终止流通而变为零，则称为熄灭熄灭

7、。 利用半导体开关器件的导通和关断把直流电压调制成电压可变、频率可变的电压脉冲列。中间部分较宽，越向两侧越窄。 二、PWM（Pulse Width Moderation）脉宽调制Ut等效波形SPWM调制： 采用三角波和正弦波相交获得的PWM波形直接控制各个开关，可以得到脉冲宽度和各脉冲间的占空比可变的、呈正弦变化的输出脉冲电压，能获得理想的控制效果： 输出电流近似正弦载波频率必须高，才能保证调制后得到的波形与调制前效果相同。SPWM调制原理图SPWM调制载波自然采样1、单极性正弦脉宽调制(a)输出电压波(b)两种控制电压波的相交2、双极性正弦脉宽调制(a) 三角形载波 与正弦调制 波的相交(b

8、) 输出相电压波3、脉宽调制（PWM）控制示意图正常输出调压（通断周期不变，调整通断时间的比例）调频（通断时间的比例不变，改变通断周期）4、脉宽调制关键技术电子开关元件 （IGBT、 IPM）开关频率变频控制方法（V/F控制、矢量控制） IGBT是一种MOSFET与GTR（大功率双极型晶体管）的复合器件。CGEIGBT原理示意图和符号CGE门极发射极集电极 IGBT是一种既能控制 其导通又能控制其关断的功率半导体器件，当门极加上一定的正向电压时管子导通，而当门极加反向电压时，管子则被关断。E EC CG G门极电压 UG UG(th), IGBT导通集电极电流IC 由门极电压UG控制IGBTI

9、GBT需专用门极驱动电路需专用门极驱动电路,u,ui i高电平高电平时导通时导通, ,低电平时关断低电平时关断. .既可控制导通既可控制导通又可控制关断又可控制关断, ,全控型器件全控型器件. .门极电压门极电压 U UG G U UG(th)G(th), IGBT, IGBT关断关断IGBT的工作特点IGBT 功率模块图IGBT或IPM内部都集成了续流二极管IPM IPM是一种智能型模块，是把IGBT的驱动电路、保护电路及部分接口电路和功率电路集成于一体的功率器件。IPM 智能功率模块 IGBT驱动电路过流保护过热保护欠压保护外形图内部结构示意图 IGBT和IPM分为单单元和双单元两种：单单

10、元：指一个模块包含上下桥臂的一个 IGBT（或IPM）双单元：指一个模块包含上下桥臂的两个 IGBT（或IPM） 6只单单元器件或3只双单元模块可构成三相逆变器的主电路。IGBT的散热器形式 目前主要有两种: 翅片式散热器 材料一般均采用铝； 热管散热器 它的基板及热管的材质为铜，散热翅片的材质为铜或铝，内部循环的冷却液是水或酒精。IGBT的翅片式散热器形式 热管散热器形式开关频率 在脉宽调制情况下，单位时间内(1S)基波的周波数叫做工作频率，在单位时间内(1S)一个功率电子元件的开关次数叫“开关频率”。变频技术的发展历程电机控制算法功率半导体技术V/F控制SCRGTR矢量控制IGBT计算机技

11、术单片机DSP IGBT大容量化更高速率和容量如：矩阵式变频器大功率传动使用变频器，体积大，价格高未来发展方向完美无谐波PWM技术SPWM技术PWM优化新一代开关技术无速度矢量控制电流矢量V/F70年代80年代60年代90年代高速DSP专用芯片00年代超静音变频器开始流行解决了GTR噪声问题变频器性能大幅提升大批量使用，取代直流算法优化 更大容量 更高开关频率PWM技术空间电压矢量调制技术变频器体积缩小，开始在中小功率电机上使用A、变频控制方法一： V/F控制 简单实用，性能一般，使用最为广泛 只要保证输出电压和输出频率恒定就能近似保持磁通保持恒定。例: 对于380V 50Hz电机，当运行频率

12、为40HZ时，要保持V/F 恒定，则40HZ时电机的供电电压:380（40/50)304V 低频时，定子阻抗压降会导致磁通下降，需将输出电压适当提高。B、变频控制方法二： 矢量控制性能优良，可以与直流调速媲美，技术成熟较晚 模仿直流电机的控制方法，采用矢量坐标变换来实现对异步电机定子励磁电流分量和转矩电流分量的解耦控制，保持电机磁通的恒定，进而达到良好的转矩控制性能，实现高性能控制。性能优良，控制相同复杂，直到90代计算机技术迅速发展才真正大范围使用。第三节 CRH2动车组辅助供电系统介绍一、CRH2动车组的辅助供电系统概况1、辅助供电系统 辅助供电系统采用干线供电方式，电源系统贯穿全列车。每

13、列车设置2台辅助电源装置，安装在1号车（T1c）及8号车（T2c）的车体的底下，分别向4辆车提供辅助电源。2、4、6号车上分别设有一个蓄电池箱 。 全列动车组共设有3组控制蓄电池（国产化以后设5组控制蓄电池)，蓄电池组容量可维持应急用电量两小时。运行过程中，蓄电池组可在线路上充电。 每车上有两个单相AC220V 的插座； 2、6号车号车车体侧面有单相外接电源插座，单相AC400V /50Hz ,车辆检修基地、检查库应设有相应的单相AC400V /50Hz外部电源，供动车组辅助电路的工作。动车组辅助供电系统构成图辅助供电系统主要供电设备 辅助供电系统向牵引变流器通风机、牵引电机通风机、牵引变压器

14、通风机、压缩机等车上设备提供三相交流输出，给辅助电路、监视装置、制动装置、关门装置、牵引变流器控制等电力设备提供直流输出，给空调控制、显示器、水泵装置、辅助制动等提供电力装置提供单相交流输出。3、辅助电源系统的特点冗余性 辅助系统采用冗余设计，在动车组上安装2台牵引变压器，其辅助绕组输出至辅助电源装置的AC400V电压分别供电给4节车厢。当一台牵引变压器故障时，为了使另一台正常运转，牵引变压器能够通过辅助绕组向8节车厢供电，设置了用于切换的辅助绕组电源感应回路。 由于设置了专门用于切换的扩展供电回路，使得辅助电源装置的输出容量的设计能够在故障时用一台正常运转的辅助电源装置向整列车供电。因此，当

15、一台辅助电源装置故障时无需减少负荷。 全列动车组共设3组控制蓄电池，蓄电池组容量可维持应急用电量两小时。运行过程中，蓄电池组可在线路上充电。 动车组车外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，可供辅助电路的工作。可靠性 辅助系统设有完善的安全接地措施以及自诊断功能和故障保护功能。在列车信息控制系统和辅助电源装置之间设置自诊断功能接口，由列车信息控制系统实施。现代化的电路方式 电路采用IGBT单相变频器IGBT双变相的方式，使用1200A,1700V的IGBT，通过使用大电流，耐高压元器件，来谋求小型化，轻量

16、化。控制部 控制部通过采用DDC控制，具有了故障跟踪机能、以期达到保养方面的省力化。图图辅助供电系统（APU）尺寸部件配置图 辅助整流器（）外观尺寸 部件配置图 2、辅助电路的电源来源 从搭载在2号车（M2）、6号车（M2）车的牵引变压器（MTr）的3次绕组得到。 2号车（M2）、 6号车（M2）的牵引变压器的3次绕组电源AC400V、50Hz分别通过电磁接触器ACK1被连接到贯穿线704、754线系统。 设置在4号车（T2）的延长供电用的电磁接触器ACK2平时开启，以防止来自2号车（M2）、6号车（M2）系统的电源的混接触。3、辅助供电系统（APU）电压种类非稳定单相ACl00V系统、稳定单

17、相ACl00V系统、稳定单相AC220V系统、稳定三相AC400V系统、稳定DCl00V系统。辅助供电系统（APU）电压输出电路示意TR1 ATr APU(NC-ZFDT227A) TR3 ARf(NC-ZFDRS227A) AC/DC AC/DC DC/AC TR2 DC100V 58kW TR4 AC400V3相50HzAC100V单相50HzAC220V单相50Hz22kVAAC100V单相50Hz（APU）输出电压参数 种类3 相交流 交流交流直流(辅助整流器箱)内藏AT（不稳定）输出额定电压AC400VAC100VAC220VDC100VAC100V额定功率 123kVA12kVA1

18、2kVA58kW22kVA电压精度 +10%-10%同左同左+10%-10%+ 26%-41%频率50Hz1%同左同左-50Hz畸变系数 5%以下-担当负荷 100%持续180%持续10秒-100%持续120%持续20秒-非稳压单相ACl00V系统 由辅助变压器(ATr)仅将牵引变压器辅助绕组的AC400V电压直接降压至ACl00V，向热水器的加热器等容许电压变动的负荷供电。稳压ACl00V AC220V系统和稳压DCl00V系统使用辅助电源装置降压和稳压，并且与AC400V实现隔离。稳压DCl00V系统向车辆的控制电源、车厢照明、蓄电池等供电。需要提供单相交流输出的设备包括： 空调控制、 显

19、示器、 水泵装置、 辅助制动 等电力装置。需要提供直流输出的设备包括： 辅助电路、 监视装置、 制动装置、 关门装置、 牵引变流器控制 等电力设备稳压三相AC400V需要提供三相交流输出的设备主要与牵引系统相关，包括：牵引变流器通风机 牵引电机通风机 牵引变压器通风机 压缩机 等车上设备二、辅助供电系统（APU）构成由： 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、 辅助变压器等构成。 其中，逆变器箱及辅助整流器箱是辅助电源装置(APU) 的基本单元。1、辅助电源系统的构成： 辅助电源系统主要由牵引变压器（MTr）的3次绕组、辅助电源装置（APU）、

20、辅助整流装置（ARf）、辅助变压器（ATr）、变压器（TR3）和变压器（TR4）等部分构成。辅助供电系统供电原理图1、辅助供电装置（APU）的原理 APU的输入电源是牵引变压器辅助绕组输出的单相AC400V，通过可控硅混合电桥变换成为直流电。 该直流电通过PWM三相逆变器变换成为交流电，通过逆变器输出变压器提供AC400V三相50Hz电源。 CVCF输出变压器将AC400V三相电源变换成单相AC220V、ACl00V的稳压电源。 辅助变压器将牵引变压器辅助绕组的AC400变换成另一单相ACl00V电源。辅助供电系统电路图2、辅助供电系统（APU）中各主要设备的作用牵引变压器 牵引变压器将架线电

21、压25kV 变换成装置的输入电压AC400V，同时也担负辅助电源装置对架线的绝缘作用。AC400V 输入滤波回路 输入滤波回路是降低从架线流入到脉冲整流器/逆变器上的高频电流。IGBT脉冲整流器 脉冲整流器将牵引变压器的单相交流输出电压变换成直流的恒定电压。控制方式采用使用了大容量IGBT的脉宽调制方式（PWM）。AC400VDC800VDC环形回路 滤波电容器将稳定的直流电压供给给后段的逆变器。APU停止时，滤波电容的放电由DCHK进行。IGBT逆变器 逆变器将直流电压变换成为恒频恒电压的3相变流电压。3相AC400VAC滤波回路 AC滤波回路降低逆变器输出电压中的由于切换所产生的高频电压、

22、让其输出畸变很小的正弦波。输出接触器 输出接触器3phMK担负切断和辅助电源装置间的负荷的作用。冷却系统 辅助电源（APU）的冷却采用散热器+强迫风冷方式。辅助整流器ARf电路图 TR2 DC100V AC100V AC220V TR3 TR4 AC400V 3 ， 50Hz 5、动车组的辅助供电系统的布线动车组的辅助供电负载图交流电路 辅助电源装置(APU)，有供给3相400V10%、50Hz的稳定化电源的逆变器(SIV)及把牵引变压器3次绕组电压进行降压的辅助变压器(ATr)的2种电源。 此外，整流器箱(ARf Box)的内部设置有接受SIV的输出电力，向302线及202线提供单相220v

23、及100v10、50Hz的稳定化电源的恒压变压器(CVT)。 14号车交流布线示意图58号车交流布线示意图CVTARfATrSIVAPUTo Other UnitMTrT2c(8)M1s(7)M2(6)T1k(5)CPA/CConCDHeA/CConCDHeA/CBMBMConCDHeCPA/CConCDBDHe直流电路 直流电源系统中，由于用电设备的不同，需要的直流电源的电压不同，车辆布线中已经加以考虑。设置了102线、103线、103B线、115线、118A线 等六条直流贯穿线。 14号车直流布线示意图58号车直流布线示意图6、蓄电池的运用说明（）在停电时，应具备能够使辅助设备等工作30

24、分钟以上的容量。（）设置具备足够容量的蓄电池组，供紧急状态时使用。作为应急用电力，至少应持续工作2 小时。蓄电池组在运行时通过线路充电。（）当来自车辆外部的供电停止时，仅通过蓄电池应能够向车厢内照明、列车无线通信、广播装置、前后车外标识灯以及紧急换气（从国产化阶段的第18 列编组开始采用）等装置提供2小时以上的供电。 停电时由蓄电池提供电能的装置 蓄电池承受负荷时的状态可以考虑为以下两种情况：第1种情况： 架线停电、或者两台APU 发生故障时（技术条件：能够工作30 分钟以上的装置）作为架线停电时的负荷，相当于115 线以外的DC100V 负荷。（103 线、103B 线系统）第2种情况： 紧

25、急待机时（技术条件：能够供电2 小时以上的装置）在拔出制动手柄的位置，进行紧急待机开关操作。 作为操作紧急待机开关时的负荷，相当于103B 线负荷。DC110V 的主要负载表(由蓄电池提供）装置情况1情况2车内备用灯标识灯污物处理、厕所装置广播装置解挂联挂装置ATP 装置速度計信息控制装置列车无线通信装置(注)制动控制装置车门开闭装置、上下车门语音装置第四节 CRH1动车组辅助供电系统介绍一、概述 受电弓从接触网25kV、50Hz单相交流电受流，通过网侧线路断路器连接至牵引变压器原边绕组上。 经牵引变流器的网侧变流器LCM，变流成为1650V直流电。 辅助变流器模块ACM的输入端接DC1650

26、V连接电压，输出端为三相交流电压，向列车辅助用电设备供电。CRH1辅助电源系统图网侧变流器模块（LCM）930AC1、 网侧变流器模块（LCM） 网侧变流器模块（LCM）是电力牵引系统的一部分，LCM将主变压器的二次绕组输入的AC930V电压转换成DC1650V电压。同时LCM为电机变流器模块（MCM）和辅助变流器模块（ACM）提供DC电压。 网侧变流器模块（LCM）工作原理图 输入AC930V电压输出DC1650V2、CRH1辅助供电电系统构成 动车组具有五个5辅助变流器 输出电压: 3相 230/400 V, 50 Hz 正常输出功率（每个辅助变流器) 140 kVA 动车组总输出功率70

27、0 kVA.CRH1辅助供电电系统图列车三相交流380V电网辅助变流器牵引变流器外形图（其中设有辅助变流器模块）变流器参数长810mm宽610mm高350mm重量125kg牵引变流器结构图牵引变流器结构图辅助变流器工作原理图A 辅助变流器模块ACM（设在牵引变流器箱内）B 滤波器箱 C 三相感应器 D 三相变压器 E 三相电容器输入DC1650V输出三相AC380V辅助变流器电路图DC1650VDC1650VMain transformerTrain heating transformerLine power converterHVAC, pumps, fans, compressors et

28、c.Battery charger230V 16.7 Hz single phase3、辅助电源交流400V系统图Auxiliary power converterHeater units3x400V 50Hz420V 16.7 Hzsingle phase1000V 16.7 HzConnection, external3-phase AC voltage3x400V 50HzConnection, externaltrain heating power supply 1000V 16.7HzFilter box交流负载 三相输出电压由辅助变流器模块（ACM）测量和控制，交流负载主要包括：

29、空调装置 各类冷却风机 空气压缩机 充电器输入3、辅助电源直流110V系统图Train heating transformerBattery charger230V 16.7 Hz single phase3x400V 50HzAuxiliary power converter3x400V 50Hz420V 16.7 HzSingle phase110V DC110V DCBatteryEmergency power supplyConsumersConsumersLines and text marked red in the diagram symbolise the battery sy

30、stem.External train heating socket 1000V 16.7 HzExternal 3-phase AC voltage socket3x400V 50Hz 直流110V电源负载充电器充电器模块电路图充电器的输入和输出 动车组有五个充电器对应五组蓄电池，分 别设置在MC1, MC2, M1, M2 and M3上 。 充电器参数： 充电器输入3相交流400V, 50 Hz 充电器输出电压 直流 100V 输出功率 22 kW。蓄电池系统蓄电池系统的110V由IGBT 逆变器提供蓄电池母线贯穿车辆蓄电池供电分成三个组（与牵引单元对应）蓄电池箱具有并联的双份蓄电池组如

31、果电压水平低于97V 蓄电池系统的一部分将被断开充电电路图和蓄电池供电电路两组并联蓄电池蓄电池和蓄电池箱 蓄电池为镉镍电池 电池的容量: 200 Ah 动车组共有五个蓄电池箱，分别设在Mc1, Mc2, M1, M2 and M3 车上。蓄电池箱中有82块电池，组成两个相互独立的部分，每个部分有41块。 同时在Tp1, Tp2 and Tb 车上设有用于连接辅助系统和电池系统的接线箱。蓄电池参数 电压 （Nominal voltage） 110V. 容量 （Nominal capacity）200Ah. 镉镍电池（Nickel cadmium batteries）. 重量 （Weight） 5

32、72 Kg.蓄电池箱1. The guides on which the battery box is pulled out2. Battery fuses3. Lockable gates4. Battery cells蓄电池在蓄电池箱内的布置情况车下蓄电池的维护第五节 CRH5型动车组辅助供电系统一、CRH5型动车组辅助供电系统概述二、CRH5型的辅助供电系统构成 编组中的1、2、4、7和8车中各配有一台辅助变流器及相应的控制器，与相应的牵引变流器位于同一机箱中，可直接从牵引中间级滤波器获得电源。 通过布置在动车内的5台辅助变流器保证中压馈电（三相400 V 50 Hz）。 系统由两根四极

33、配电线路组成； 每台辅助变流器负责向连接在相应400 VAC 50Hz 3-相线路上的中压负载供电。辅助供电系统构成图中压负载辅助变流器三、辅助供电系统车下安装图辅助供电系统安装尺寸图辅助电气系统的连接中压接触器中压接触器 在正常和故障条件下，中压线路配置的接触器均可设计用于中压线路。 它属于带辅助触点(1 常开 + 1 常闭)的四极单稳式接触器。车辆间电气系统的连接图四、辅助供电系统（中压部分）的性能额定电压400V 三相50Hz + 零线 电压变化5%谐波失真10%额定频率50Hz频率变化2%五、中压负载的保护 为避免由于中压用电单元故障造成配电线路故障，可通过硬件（如：自动开关, 可手动

34、恢复的热继电器）和软件（车辆逻辑会防止造成故障的接触器闭合）的适当保护功能实现隔离开关。中压负载的保护装置图六、辅助变流器（辅助供电系统的主要设备之一） 编组中的1、2、4、7和8车中配有一台辅助变流器及相应的控制器，与相应的牵引变流器（CONVTRAZAUXCONVTRAZAUX）位于同一机箱中，可直接从牵引中间级滤波器获得电源。1、辅助逆变器电路图 辅助变流器器级采用开关频率为1950Hz的 PWM 技术，由3台双IGBT 和相关反并联二极管组成; 每台双IGBT组成三相中的一支。 辅助变流器的主要任务是将输入直流电压（600 VDC）转为三相 + 中性线的400 VAC /50 Hz系统

35、电压，供车载中压电路使用。从电路方面考虑，辅助变流器的结构包括： 一个单极式线路隔离开关（KAUXKAUX）。 一台输入滤波器。 2台可重新配置的降压斩波器。 2台高频变压器。 2台单相桥式整流器。 一台中间级滤波器。 一台3相辅助逆变器。 一台输出滤波器。 一台EMI滤波器，用于减少输出中压供电单元上的电磁噪音。 一个输出远程控制开关（TLUTLU），用于将故障条件下的辅助逆变器与三相线路隔离。 一个电控开关，带有一台微处理器。 一个手动隔离开关（SMT400SMT400），可将变流器内部的三相线路接地。 一台LC 型三相输出滤波器用来限制输出电压的谐波成分；该滤波器由感应器 LU1、 LU

36、2 和 LU3 以及三相电容器 CU1、CU2和 CU3组成。 中性连接穿过输出电容器的星形连接中心。控制和保护操作通过位于输出远程控制开关（TLU）进线端的一台电压传感器和相线上的电流传感器实现。输入滤波器LC型输入滤波器，由一台 200 H 感应器 (LAUXLAUX) 和 4 台160 F电容器 (CAI11, CAI12, CAI21 CAI11, CAI12, CAI21 and CAI22and CAI22)组成，并通过隔离开关KAUXKAUX直接连接在与牵引逆变器并联的牵引中间级滤波器上。 滤波器被设计为：当供电电压发生变化时，2台降压斩波器的输入电压将受到限制；此外，电压传感器

37、（TV3TV3）持续测量输入滤波器上的电压，以使辅助变流器在预设变化范围内运行。输入滤波器原理图高频降压斩波器 该斩波器为单相辅助变流器，由2台高频（4 kHz）降压斩波器组成。降压斩波器的主要任务为 转换辅助变流器运行所需的600VDC输入电压。 在输入电压和辅助逆变器供电电压之间放置一台工频变压器（TR1 TR2TR1 TR2），以保证两者之间的电隔离。 斩波器输出级使用由8个高频二极管组成的2个单相整流电桥，以及由1个1mH电感（LAUC）和1个980 F电容（CADC）组成的1个阻容（LC）式中间级滤波器，工作在2倍于降压斩波器频率的工作频率（8kHz）。高频降压斩波器原理图输出滤波器

38、 为了减少辅助变流器输出的电磁噪音，应依照标准EN 50121-3-2使用位于中压供电单元和低压输出处的滤波器。输出滤波器电路图2、辅助变流器的特性 类型：双级 输入额定电压：3200-3700V CC （中间极滤波器获得） 半导体冷却：水和乙二醇溶液 输出电压：400 VAC 50 Hz辅助变流器功率限值 环境条件环境条件持续功率持续功率（平均）（平均） 最大功率最大功率（5 5分钟）分钟）峰值功率峰值功率（3 3秒钟）秒钟）冬季（环境温度15C以下）290 kVA 290 kVA coscos = 0.9 = 0.9260 Kw260 Kw400 kVA 400 kVA coscos =

39、0.93 = 0.93372 Kw372 Kw530 kVA 530 kVA coscos = 0.7 = 0.7371 Kw371 Kw夏季（环境温度45C以下）300 kVA 300 kVA coscos = 0.8 = 0.8240 kW240 kW400 kVA 400 kVA coscos = 0.85 = 0.85340 Kw340 Kw530 kVA 530 kVA coscos = 0.7 = 0.7371 Kw371 Kw3、辅助变流器的负荷种类 主压缩机 供暖系统驱动 压缩机驱动 风扇系统 牵引变流器冷却泵 油泵 充电机 卫生间系统4、辅助变流器的控制器 每台辅助变流器控制

40、器，都带有一台微处理器，根据测得的输入电压/电流和产生的输出电压/电流，通过生成适用于IGBT和相应机电部件的指令驱动辅助变流器的功能。 可通过适当的电压和电流传感器读取参数。 调整逆变器IGBT时，应将输入电流的波形调整为纯正弦波，以便显著改善输入功率因数。 此外，控制器可提供适当的电保护，该控制器可在以下模式下关闭辅助变流器： 在以下情况下暂停 电源电压浪涌超过允许值。 过载或短路。 过温干涉。在以下情况下永久性关闭 三相输出中缺少一个相位。 400 VAC线路上的变流器反复发生外部短路。 内部短路。 辅助控制器和车辆逻辑之间通过一根冗余 MVB串行线路进行通信。 一或两台辅助变流器故障情

41、况下，继续工作的变流器可通过KLx接触器上适当的自动切换装置向中压负载供电。5、辅助变流器自动切换装置自动切换装置用接触器的配置一览表安装在车3、车4、车5和车6上接触器的配置自动切换装置的动作一 仅接通2台辅助变流器时：若两台辅助变流器属于同一个牵引单元（1和2或7和8），KL3接触器被切换至开断位置，A和B 3相列车线路分别沿列车上电（ KL2 和 KL4 接触器闭合）。自动切换装置的动作二 2台工作辅助变流器中，若其中一台为4号，列车则被分为2半。两台辅助变流器由同一台变压器供电，但分别供给2个不同的列车部分。自动切换装置可以控制的设备根据运行要求，应接通以下设备：2台压缩机中的一台2台

42、变压器中的一台5台牵引变流器中的3台20台牵引电机通风设备中的12台8个充电机中的6个自动切换装置的控制原则一 当一台压缩机和2个充电机关断时，牵引和电气制动可用性能为60%。 可保证车厢通风和对卫生间的基本维护。所有舒适负载,如空调和供暖系统，将根据实际的可用功率相应降低。自动切换装置的控制原则二 仅接通一台辅助变流器时配置中压线路，使所有负荷处于并联运行状态。 当一台压缩机和2个充电机关断时，牵引和电气制动可用性能为60%。需保证车厢通风和对卫生间的基本维护。所有舒适负载均将被关断，但是由于低压性能尚未降低，仍可保证所有紧急和安全性能，如紧急照明和通风。七、充电机（辅助供电系统的主要设备之

43、二）在每个底架下有一个15kW的充电机(一共8个)。 15kW充电机的目的为: 由400VAC /50Hz的三相供电压 (由辅助变流器提供的) 变成24VDC的额定连续电压。 从0 V到最终充电电压给电池提供恒电流。一旦充满, 充电机成为按照电池温度的补偿电压的电压发电机 。保证提供24VDC负载低电压。所有充电机是并联的. 保证在三相提供电压和24VDC电压之间的电绝缘。 这个功能通过高频率隔离变压器产生。1、充电机的主要功能 半导体功率器件: IGBT 额定输入电压: 400 VAC 电池额定电压: 24 V DC 电池充满的电压 (维持)29 V DC 最大发电流: 570 A 最大29

44、Vcc产生功率: 15kW 输出电压最大脉动: 3.5Vp2、充电机的特性额定输入电压 3*400VAC (10%) 最大谐波畸变 10%额定频率 50Hz 2%向地介电性能试验 2000VDC-10s向地绝缘电阻的测量 (500VDC) 1 M 充电器输入电力参数电池额定电压24VDC电池充满的电压（20时）29,4VDC+0/-0,5V输出电压的最大瞬间变化: 按照EN50155,1.1.1 段直接/间接电压脉冲: 按照EN50155, 3.4 段按照电池温度的补偿电压 (只在 0C温度)60mV/C (从 0C 到 50C)(温度探针Pt100)充电机自动再启动的切断水平33V for

45、1ms t 100ms充电器输出电力参数最大提供电流 (包括电池电流):570 (+30/ -0) A总额定功率: 15 kW29,4Vbatt提供给电池的最大电流: 92 (6)A最大电压脉冲 (非接通电池): 3.5Vpp功效: 90% 对地介电性能试验: 1000VDC 10s (EN50207 4.5.3.16 段)对地绝缘电阻的测量: 20 M 3、充电机外形图钢EN10025-S275J0重量= 280kg从前面进入特许荷载自动切断点电池插座TSB切断按钮低中等电压夹紧板电源电路外观描述低电压电缆中电压电缆电池自动开关FB3-FB2功率模块Danger signal警告标志Iden

46、tification tag识别标签Flexible conductor for the finned radiator grounding翅片式散热器接地的挠性导线Grounding point接地点Sealed frame密封箱Galvanic insulation between LV and MV中电压和低电压之间的电绝缘4、充电器的安全和保护措施5、充电器电路图DC/DCDC/DC模块模块三相二极三相二极管管整流整流桥桥斩波器输斩波器输出变压器出变压器单单相二极相二极管管整流整流桥桥调调压器压器电路电路由三相二极管桥，首先整流三相供电后，提供给IGBT斩波变流器使用。DC/DC（三个并联模块) 含有全桥配置而运用零压开关（ZVS) 作为控制技术(带有固定高频率变压功能 25kHz)。为了减少输出电压的重叠脉动,设置斩波器输出变压器，使斩波器输出电压首先通过变压器绝缘,然后被互感器和电容器过滤。用于支撑、控制充电器工作，并监测充电器输出参数的调压器电路。充电器主要组成电