任务三-动车组辅助供电系统课件讲解

任务三动车组辅助供电系统维护与检修1.熟知动车组辅助供电系统的组成及工作原理；2.分析比较CRH2、CRH5型动车组辅助供电系统的工作过程；3.能够按照动车组专项修的作业步骤完成辅助供电系统的检修工作。辅助供电系统

辅助供电系统为动车组上除牵引动力系统之外的所有用电设备提供电力，是动车组技术的重要组成部分。国内外各型动车组的辅助供电系统各有特色。本任务详细介绍动车组辅助供电系统的构成、功能、工作原理、安装接线说明及检修。

（一）概述

随着动车组技术的发展和运输质量要求的提高，辅助供电系统的结构形式也逐渐多样化，总的来讲：功能逐渐增加，技术指标及可靠性的要求也越来越高。辅助供电系统具有以下特点辅助供电系统的供电母线在动车组全列车贯通。辅助供电系统的负载种类多，需要提供的电源规格多，布线复杂。辅助变流器向轻量化、小体积发展，近年均采用IGBT元件和高频电力电子技术来提高效率和可靠性。辅助供电系统CRH380A统型动车组，103线全线贯通。

辅助电源系统的作用1、提供三相交流AC400V输出：向牵引变流器通风机、牵引电机通风机、牵引变压器通风机、压缩机等车上设备提供三相交流输出。2、提供单相交流AC110V输出向空调控制、显示器、水泵装置、辅助制动等电力装置提供单相交流输出。3、提供直流输出给辅助电路、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。

二、辅助供电系统工作原理

供电电网AC25KV的高压电输入牵引变压器，经过降压输入辅助变流器，从辅助变流器输出各类母线为动车组的各设备供电。（适用于CRH1A、CRH380B、CRH5等车型，不包括CRH380A统型车）根据工作原理可以将辅助供电系统分为两类：牵引变压器辅助供电绕组供电模式和牵引变流器直流环节辅助供电模式。

辅助供电系统牵引变压器辅助供电绕组供电模式

在这类辅助供电系统中，由牵引变压器的辅助供电绕组提供电源，具有代表性的为CRH2、CRH380A统动车组。在CRH2动车组中，辅助供电系统由牵引变压器3次绕组的AC400V提供电源，AC25kV的高压电输入牵引变压器，经过降压变成AC400V，再输入辅助电源装置，经过处理后，从辅助电源装置输出5路电源，为列车的各设备供电。

辅助供电系统CRH2动车组辅助供电系统工作原理示意图牵引变压器辅助供电绕组供电模式

辅助供电系统牵引变流器直流环节辅助供电模式该辅助供电系统，由牵引变流器直流环节提供电源，具有代表性的有CRH1A、CRH3、CRH5型动车组。CRH5动车组

AC25kV高压电经牵引变压器降压后输入牵引变流器，辅助供电系统由牵引变流器上的3600VDC中间直流环节电压供电，经过处理后得到三相380VAC，向所有三相负载提供电源，如空调系统、牵引系统通风和空气压缩机等。

辅助供电系统CRH5动车组辅助供电系统工作原理示意图

牵引变流器直流环节辅助供电模式牵引变压器牵引变流器

CRH380A统辅助供电系统CRH380A统型动车组辅助供电系统供电模式是牵引变压器辅助绕组供电，通过辅助电源装置将电压变换为符合动车组用电制式的电压，供辅助用电设备使用。一、概述

CRH2动车组辅助供电系统

CRH2动车组以E2-1000型动车组为原型车，通过全面引进设计制造技术，由四方股份公司在国内制造生产。动车组由8辆车组成，其中4辆动车4辆拖车；首尾车辆设有司机室，可双向驾驶，编成后结构如图所示。

动车组在1号、8号车分别设置一套辅助电源装置（APU），为空气压缩机、照明、控制、广播、列车无线等设备提供电源；在2、4、6号车上分别设有一个蓄电池箱。

辅助供电系统CRH380A统型动车组辅助电源装置APU安装在0、1、5号车。APU：辅助电源装置简称，适用于CRH2、CRH380A统

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（APU）的输入为AV400V，该设备作为电源向以下五个系统提供电源：

辅助供电系统非稳定单相AC100V系统；稳定单相AC100V系统；稳定单相AC220V系统；稳定三相AC400V系统；稳定DC100V系统。

CRH2辅助供电系统:

非稳压单相AC100V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AC100V，向热水器的加热器等容许电压变动的负荷供电。稳压AC100V、AC220V系统和稳压DC100V系统，使用辅助电源装置与AC400V实现隔离，并且降压和稳压。稳压三相AC400V与牵引系统相关的辅助设备（牵引变压器、牵引变流器、牵引电机用各送风机等）连接。稳压DC100V系统向车辆的控制电源、车厢照明、蓄电池等供电。辅助供电系统CRH2动车组辅助供电系统图

CRH2辅助供电系统:

辅助供电系统采用冗余设计，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（APU）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。当辅助绕组电源切换后，空调装置半功率运行。相邻单元具有相互支援功能，在动车组上安装2台辅助电源装置，一台辅助电源装置供给4节车厢所需辅助用电。

辅助供电系统

CRH2辅助供电系统:

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。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。CRH1A型动车组辅助电源系统运行模式有普通运行模式、回送模式、外部电源供电模式。

辅助供电系统二、技术指标

方式电路方式：单相桥式ＩＧＢＴ脉冲整流器＋三相桥式ＩＧＢＴ逆变器方式；控制方式：逆变器稳压控制方式；冷却方式：强制风冷方式。输入额定值额定电压：ＡＣ４００Ｖ（５０Ｈｚ）单相；电压变动范围：＋２４％～－３１％（连续），－３７％（１０分钟）。形式辅助电源装置：ＡＰＵＢＯＸ；辅助整流器：ＡＲｆＢＯＸ。二、技术指标

第三章辅助供电系统输出额定值额定容量：２２７ｋＶＡ；负载程度：１００％连续，ＡＣ输出１８０％１０秒，ＤＣ输出１２０％２０秒；负载功率因数：８５％（延迟）；输出类别CRH2辅助电源装置（APU）输出种类

类别交流3相交流单相直流（辅助整流器箱）内置ATr（不稳定）输出额定电压AC400VAC100VAC220VDC100VAC100V额定输出123kVA12kVA12kVA58kW22kVA电压精度+10%～-10%同左同左+10%～-10%+26%～-41%频率50Hz±1%同左同左—50Hz失真率5%以下————AC输出电压瞬间变动（ATr除外）+5%、-5%（AC400V输出）（输入电压AC400V，负载变动在70%～100%）电压瞬间变动时的稳定时间1个循环（20ms）以下其他效率在90%以上*输入电压-37%时、AT电压精度-41%

二、技术指标

使用条件环境温度：－２５～＋４０℃（外界温度）；控制电源（1）额定电压：ＤＣ１００Ｖ；（2）电压变动范围：ＤＣ７０～１１０Ｖ；（3）所需容量：０．６ｋＷ，起动时１．６ｋＷ１０毫秒。二、技术指标

温度上升范围输入交流电抗器（ＡＣＬ１，３）：１３５Ｋ（通风温度４５℃）＊；输出交流电抗器（ＡＣＬ２）：１３５Ｋ（通风温度４５℃）＊；变压器（ＴＲ２）：１３５Ｋ（通风温度４５℃）＊；变压器（ＴＲ３）：１３５Ｋ（通风温度４５℃）＊；变压器（ＴＲ４）：１３５Ｋ（通风温度４５℃）＊；辅助变压器（ＡＴr）：１３５Ｋ（通风温度４５℃）＊。注＊的线圈绝缘部耐热为２００℃时，容许上升温度为１５５Ｋ。二、技术指标

第三章辅助供电系统耐电压主电路输入：ＡＣ１８００Ｖ（额定电压：ＡＣ４００Ｖ）；ＡＣ４００Ｖ输出：ＡＣ１８００Ｖ（额定电压：ＡＣ４００Ｖ）；ＡＣ２２０Ｖ输出：ＡＣ１５００Ｖ（额定电压：ＡＣ２２０Ｖ）；ＡＣ１００Ｖ输出：ＡＣ１２００Ｖ（额定电压：ＡＣ１００Ｖ）；ＤＣ１００Ｖ输出：ＡＣ１２００Ｖ（额定电压：ＤＣ１００Ｖ）；控制电路：ＡＣ１２００Ｖ（额定电压：ＤＣ１００Ｖ）。三、工作原理

本辅助电源装置（APU）向辅助电路、蓄电池、荧光灯等供电；输出DC100V向插座、服务设备等供电；输出AC100V和AC220V；向牵引系统的相关通风机输出三相AC400V的电源装置，安装在车体地板下侧。其内还设有向电热器等供电的AC100V电源用辅助变压器（ATr）。每列车设置2台辅助电源装置，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，可通过另一台辅助电源装置向全列车提供辅助电源。

CRH2型动车组辅助供电系统辅助电源装置（APU）工作原理

辅助电源由辅助电源装置（APU）和辅助整流器（ARf）两个装置组成，图中上方虚线框内是辅助电源装置的功能方块图，下方虚线框内是辅助整流器的功能方块图。

CRH2辅助电源功能方框图

CRH2型动车组辅助供电系统三、工作原理

辅助电源装置（APU）工作原理牵引变压器牵引变压器将架线电压25kV变换成辅助电源装置的输入电压AC400V，同时也担负辅助电源装置对架线的绝缘作用。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。控制方式使用了大容量IGBT的脉宽调制方式（PWM）。

三、工作原理

辅助电源装置（APU）工作原理DC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。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。

AC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、使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。

CRH2型动车组辅助供电系统三、工作原理

辅助整流器（ARf）

（1）二极管整流电路整流电路通过二极管3相桥电路变换APU的AC400V输出电压、对电池供给DC100V电压。

CRH2型动车组辅助供电系统三、工作原理

（2）可调电阻可调电阻使直流输出电压具有如图所示的下垂特性。CRH2型动车组辅助供电系统DC100V系统工作原理辅助整流器箱使用整流器变压器将APU的400V三相电压输出变压后，通过三相全波整流器，输出稳压DC100V，向车辆的控制电源、车厢照明、蓄电池、插座、服务设备等供电。

DC100V系统可由102、103线两条线供电。通常是由103线供电，架线停电时，通过操作应急灯切换接触器，在将电源由103线切换到102线的同时，即可向广播装置，应急灯等最低限度所需的设备供电。CRH2型动车组辅助供电系统DC100V系统工作原理四、辅助电源外观辅助电源控制模块四、辅助电源外观输入接触器四、辅助电源外观

辅助电源控制侧四、辅助电源外观辅助电源输出侧

辅助电源接线排

辅助整流器的变压器外形五、检修第三章辅助供电系统

CRH2动车组以分阶段定期维修为基础，根据动车组走行里程或时间实行不同等级的维护及检修。动车组零部件的更换、检修按原型车建立的检查周期和零部件检查、更换周期为基础，同时充分考虑了中国铁路使用线路、运用条件的差异。动车组沿袭原型车的技术，零部件在设计中充分考虑到零部件换修的便利和可靠，各组件尽量采用模块化结构，以减少在修时间。各零部件具有良好的通用性和互换性。

一、概述

CRH5动车组辅助供电系统

CRH5动车组以SM3型动车组为原型车，通过全面引进设计制造技术，由长客股份公司在国内制造生产。动车组由8辆车组成，其中5辆动车3辆拖车，分成两个动力单元，一个动力单元由3个动车和1个拖车（M-M-T-M）组成，另一个动力单元由2个动车和2个拖车（T-T-M-M）组成，首尾车辆设有司机室，可双向驾驶，编组后结构如图3-24所示。一、概述

CRH5动车组辅助供电系统由辅助变流器、蓄电池、充电机等组成，每列车设有5台辅助变流器，每辆动车一台，和牵引变流器安装在一起，每列车设8组蓄电池和电池充电机，每辆车一套。

AC25kV高压电经设置在拖车上的牵引变压器降压成1770V后，输入每辆动车中的牵引变流器。辅助变流器将牵引变流器DC3600V的中间直流电压变换成AC380V后，为空气压缩机、冷却通风机、油泵/水泵电机、空气调节系统、采暖、照明、旅客信息系统等设备提供电源。CRH5型动车组一、概述

CRH5辅助供电系统采用干线供电方式，供电制式为AC380V和DC24V。

AC380V/50Hz用电设备：空气压缩机、冷却通风机、油泵/水泵电机、空气调节系统、采暖设备；

AC220V/50Hz用电设备：前窗加热器、厨房设备、内部插座；

DC24V用电设备：照明设备、旅客信息系统、应急通风装置和控制装置。动车组内各车设AC220V（卫生间、列车长室、司机室各1个，客室2个）插座及DC24V（每车2个，车下裙板内）行灯插座。辅助系统供电输出品质符合EN50155等标准。各种制式的供电系统均有各自独立的可靠的安全接地措施。CRH5型动车组一、概述

供电设施具有自诊断功能和故障保护措施。供电线路发生的过载、短路、瞬时大电流冲击、过压、欠压、接地等现象均有保护，确保旅客安全。每个牵引控制单元的每侧各设一个AC380V外接电源插座，每个插座可为半列车的辅助设备供电。辅助供电电源系统采用冗余设计，当发生故障时，能够进行切换，确保列车正常运行。在1台或2台辅助变流器故障的情况下，可以不受任何限制地向辅助负载供电。

变流器组件配置图。

CRH5动车组辅助供电系统的工作原理图。

CRH5动车组图中代号表。代号功能代号功能代号功能4QC1,4QC2四象限变流器KAUX辅助变流器隔离开关SMT接地开关B24V蓄电池L(BT)低压负载SMT1接地刀闸开关CADC辅助中间滤波电容Lp(BT)特殊低压负载SMT400中压接地开关CAI11,CAI12,CAI13,CAI14辅助斩波输入滤波电容L(MT)，La(MT)，Lb(MT)

中压负载

TA1,TA2副边绕组电流变送器

CAUC1,CAUC2

辅助斩波输出电容

LAUC

辅助斩波输出电抗TA1_M1,TA2_M1,TA1_M2,TA2_M2,

牵引电机电流变送器CBS蓄电池充电机LAUX辅助斩波输入滤波电抗TA1AUX,TA2AUX辅助变流器电流变送器Cdc直流环节电容LU1,LU2,LU3三相辅助输出滤波电抗TA3负极电流变送器CH-INVAUX辅助变流器M1,M2牵引电机TAB蓄电池充电电流变送器CHF1,CHF2制动斩波器PCBT低压库插TAL25KV直流环节电压变送器CONVTRAZAU牵引辅助变流器PCMT1,PCMT2,PCMT3,PCMT4中压库插TAP原边变流变送器CRH5动车组辅助供电系统图中代号

CRH5动车组辅助供电系统图中代号

代号功能代号功能代号功能CU1,CU2,CU3三相辅助输出滤波电容PNT25KV受电弓TLU三相辅助输出软开关DD,D1,D2二极管PRECOMB断路器箱TPM25KV直流电压变送器DJ,DJ1真空断路器RADC辅助中间滤波放电电阻器TR1,TR2辅助中频变送器FB1,FB2,FB3蓄电池自动开关Rdc直流环节放电电阻器TSB蓄电池断路器FSC火花间隙REO制动变阻器TT牵引变送器FSC125KV避雷针RF1,RF2制动电阻器TV1,TV2,TV3电压变送器INV-TRAZ1,INV-TRAZ2牵引变流器SAZ1,SAZ2,SAZ31,SAZ32两极断路器XPBT参考接地CRH5动车组变流器组件配置图

CRH5动车组变流器组件配置图

CRH5动车组辅助供电系统工作原理示意图

CRH5动车组辅助供电系统工作原理示意图

二、技术指标

CRH5辅助变流器的主要任务是为动车组的所有中压设备和低压设备供电，其技术指标如下：

辅助变流器的输出特性l额定电压 380V+中性线；l电压变化

5%；l总谐波失真

10%；l额定频率 50Hz；l频率变化

2%。CRH5型动车组二、技术指标第三章辅助供电系统输出功率CRH5动车组辅助变流器的输出功率表。

环境条件连续功率（平均值）最大功率（15分钟）峰值功率冬季(1)290kVA@cos

=0.93400kVA@cos

=0.95525kVA夏季(2)300kVA@cos

=0.79400kVA@cos

=0.83530kVA（1）—环境温度低于15°C；（2）—

环境温度最高为45°C。三、工作原理

辅助变流器CRH5动车组辅助变流器将牵引变流器DC3600V的中间直流电压变换成AC380V三相电压后输出，负责向与三相线路连接的所有设备供电，与牵引变流器安装在同一牵引变流器箱中。

CRH380B型动车组辅助变流器分为单辅助变流器和双辅助变流器。CRH380B型动车组辅助变流器输出电压为AC440V/50Hz。辅助变流器采用IGBT元器件，由以下部分组成：一个输入滤波器；一个斩波器；一个逆变器；一个输出滤波器；一个控制单元。CRH5动车组辅助变流器工作原理示意图

第三章辅助供电系统CRH5动车组辅助变流器工作原理示意图CRH5A动车组辅助变流器CRH5A型动车组，配置有5个辅助变流器。辅助变流器可提供AC400V，50HZ的电压。三、工作原理

110VDC辅助供电动车组每列车设8组蓄电池和电池充电机，每辆车一套，电池充电机的主要功能是用于车载电池进行充电，同时以DC110V为车载辅助设施供电。110V直