动车组380A 辅助电源装置的工作原理分析与研究

1引言
辅助供电系统采用干线供电方式，电源系统贯穿全列车。

380A 动车组每列设置3台辅助电源装置（APU ），
安装在1号（APU1）、5号（APU3）、8号（APU2）号
车体底下。

1号、8号车的APU 是分别向1~4和5~8号车的牵引变流器通风机（4、5号车除外）、牵引变压器通风机（4号车除外）、压缩机等提供电力的三相交流输出，向辅助电路、监视装置、制动装置、关门装置、牵引变流器控制等提供电力的单相直流输出，向空调控制、显示器、水泵装置、辅助制动等提供电力的单相交流输出的电源装置。

此外，APU1/APU2上还内置有能将牵引变压器3次输出AC400V 变为AC100V 的辅助变压器（ATr ）。

5号车的APU3是向4号车的牵引变流器通风机、牵引电机通风机和牵引变压器通风机提供电力的，
同时，也向5号车的牵引变流器通风机和牵引电机的通风机提供电力。

2APU 的输入电源
2.1控制电源
APU 启动，必须先激活控制部分，APU 没有工作之前，
都是由蓄电池供电，蓄电池通过Batk1向103线供电，如图1所示。

103线通过APUCN 给113线供电，
再经过滤波器FIL 给APU 控制板的接口提供电源，这样APU 的主板就有了电源。

2.2能量电源
当ACK1闭合后，主变压器的3次绕组经过704线、754
线，将单相、400V 、50Hz 的电源通过ACK1输入辅助电源装置中，然后通过辅助整流器，从辅助电源装置向103线提供DC100V 电源。

主变压器的3次绕组另外一路电通过ATN 输入ATr 。

2.3输入侧的电源监控电路
当检测到输入侧704线、754线发故障时，电压互感器VDTN 的常开触点会断开，常闭触点会闭合，此时，监测装置的电路会接通，
之后反馈一个信号给列车信息控制装置。

同样，当ATr 的输入侧有故障时，ATN 的常开触点会断开，常闭触点会闭合，监测装置的电路会接通，也会反馈一个信号给列车信息控制装置。

无论是哪一种情况，在MON 显示屏上会闪现故障信号。

3APU 的工作过程控制
3.1缓冲电路
缓冲电路由接触器IVK1、IVK2、充电电阻RC 组成。

由于交流接触器ACK1合闸瞬间，
有一个很大的冲击电流，会损坏脉冲整流器中的二极管，因此，一般会设置一个缓冲电路。

其工作原理为：控制电源接通后对CPU 进行1s 的初始化处理。

闭合VCB ，当APU 输入电压达到250V 以上时，通过来自CPU 的指令，DCHKAR 被励磁，DCHK 的常闭触点会断开，这样就将APU 中间支撑电路放电电路断开。

DCHK 断开0.5s 后，通过来自CPU 的指令，IVK2AR 被励磁，IVK2AR 的常开触点会闭合，这样，IVK2的线圈会得电，IVK2接通，通过
动车组380A 辅助电源装置的工作原理分析与研究
Analysis and Research on the Working Principle of Auxiliary Power Unit of
380A Electric Multiple Units 邓命，
曾照平，张素洁（武汉铁路职业技术学院，
武汉430063）DENG Ming,ZENG Zhao-ping,ZHANG Su-jie
(Wuhan Railway Vocational College of Technology,Wuhan 430063,China)
【摘要】论文阐述了辅助电源装置的功能与特点，
并对辅助电源装置的输入电源、工作过程控制以及输出电路进行了分析。

【Abstract】The paper describes the functions and characteristics of auxiliary power unit,and analyzes the input power,working process control and output circuit of auxiliary power unit.
【关键词】辅助电源装置；
输入电源；工作过程控制；输出电路【Keywords】auxiliary power unit;input power;working process control;output circuit 【中图分类号】U266
【文献标志码】A
【文章编号】1673-1069（2021）06-0195-02
【作者简介】邓命（1987-），女，湖南岳阳人，从事电力电子与电力传动研究。

图1直流电源系统图
100Bat
BatN2（30A)102A 102103
103A
BatK1
VN1（3A)
X
102V
V1
100V
100
CS
195
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充电电阻对滤波电容器ACFC 进行初期充电。

接通IVK2后，中间支撑电路电压达到一定值时，IVK2AR 失电消磁，通过来自CPU 的指令，IVK1AR 被励磁，IVK1AR 的常开触点会闭合，这样，IVK1的线圈会得电，此时接通IVK1，不通过充电电阻对滤波电容器进行直接供电。

3.2输入滤波电路
输入滤波电路由电容器ACFC 、电感ACL1构成，主要作用是降低从架线流入脉冲整流器/逆
变器上的高频电流。

3.3脉冲整流电路
脉冲整流电路由全控型电力电子器件IGBT 和不可控型电力二极管构成。

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 ）。

IGBT 的导通与关断都是由主控制板中的脉冲整流器控制模块来控制的。

当接通IVK10.5s 后，投入脉冲整流器门控。

3.4中间支撑电路
中间支撑电路主要由放电电阻DCHKR 、放电用电磁接触器DCHK 、电容器FCU 构成。

其有2个作用：一是过滤掉脉冲整流器输出来的谐波以及将脉动直流电变为稳定直流电；二是具有放电作用，当APU 不工作时，放电用电磁接触器DCKHK 的常闭触点是闭合的，这时，电容器FCU 储存的电能会经电阻DCHKR 进行放电。

3.5三相电压型逆变电路
三相电压型逆变电路主要由IGBT 构成。

逆变器将直流电压变换成为恒频恒电压的三相交流电压。

逆变器中的IGBT 由主控制板中的逆变器控制模块来控制它的导通与关断。

当逆变器的输入电压达到DC700V 时作为输入电压被确立，0.5s 后接通逆变器的门控，逆变器开始软启动。

接通逆变器门控0.3s 后，逆变器的输出电压达到AC400V 。

4APU 的输出电路
三相交流电400V 的电从逆变单元输出来后，首先经过了一个AC 滤波回路，它是由电感ACL2、电容器ACC 构成的。

AC 滤波回路可以降低逆变器输出电压中由于切换所产生的高频电压、使其输出畸变很小的正弦波。

APU 的输出电路如图2所示。

4.1输出支路
APU 输出的三相交流电（771/781/791），第一路经过
APUBMN 给APU 自身电动送风机FAN ；第二路，直接给三相交流负载，如主空气压缩机、牵引变流器冷却风机等；第三路，经过ARfN2给770A 线、780A 线、790A 线，传给辅助整流器箱；第四路，取自771/781经过ACVN1给770B 线、780B 线，供TR3使用；第五路，取自781/791经过ACVN2给780C 线、790C 线，
供TR4使用。

4.2输出侧电磁接触器3phMK 的闭合原理
当APU 启动，IVK1闭合起0.5s 之后，CPU 会发出一个指令，使得APUKAR 励磁，APUKAR 的常开触点闭合，来自103线的电压经过APUCN 、滤波器FIL 、APUKAR 的常开触点、3phMK 的常闭触点，3phMK 的线圈得电，其常开触点闭合，APU 就会输出400V 的单相交流电。

5结语
辅助电源装置（APU ）是动车组的关键部件之一，是维护、保养、检修的重点，其运行品质的好坏，不仅会影响车内许多用电设备的正常使用，而且也会严重影响到铁路动车组列车的正常运行安全。

通过对辅助电源装置的结构及其工作原理进行分析，有利于提高机械师对辅助电源系统的故障应急处理能力和维护检修能力，可以减少故障的发生和损失。

【参考文献】
【1】张应和.动车组辅助电源结构及工作原理的分析和研究[J].机械工
程与自动化,2017(5):182-183.
【2】何洲红,钱卿,王金花.动车组辅助供电系统[M].成都:西南交通大
学出版社,2011.
【3】张青.CRH2A 辅助电源装置(APU)的故障分析及对策[J].上海铁道
科技,2011(4):116-117+134.
图2辅助整流器接线图
辅助整流器箱（ARf BOX ）
100
E RFUnit
R12101
103ARfK
DC100V
±10%58kW
AC100V ±10%50Hz 12KVA AC220V ±10%50Hz 12KVA
R11C11
TR2
M145
M100
100F GS
202TR3
200A
GS
302300A
GS
TR4M146-b M100
列车信息控制装置
M146-a M100
列车信息控制装置
M144M100
列车信息控制装置
771781AC400V 3ϕ，50Hz 123KVA
7913phMK
列车信息控制装置
196
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