第六章 CRH2动车组牵引传动系统

第六章 CRH2型动车组牵引传动系统

第一节概述

一、CRH2牵引传动系统基本组成

CRH2动车组牵引传动系统主要由受电弓（包括高压电器设备）、牵引变压器、四象限变流器、牵引逆变器和牵引电机组成。

1．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：受电弓、主断路器、避雷器、电流互感器、接地保护开关等。

CRH2动车组采用DSA250型受电弓。该受电弓为单臂型结构，额定电压/电流为25kV/1000A，接触压力70±5N,弓头宽度约1950mm，具有自动降弓功能，适应接触网高度为5300～6500mm，列车运行速度250km/h。

CRH2动车组采用CB201C-G3型主断路器。主断路器为真空型，额定开断容量为100MVA，额定电流AC200A，额定断路电流3400A，额定开断时间小于0.06s，采用电磁控制空气操作。

CRH2动车组采用LA204或LA205型避雷器。额定电压为AC42kV（RMS），动作电压为AC57kV以下（V1mA，DC），限制电压为107kV。由氧化锌（ZnO）为主的金属氧化物组成,是非线性高电阻体的无间隙避雷器。

CRH2动车组采用TH-2型高压电流互感器。变流比为200/5A，用于检测牵引变压器原边电流值。

CRH2动车组SH2052C型接地保护开关。额定瞬时电流为6000A（15周），电磁控制空气操作，具有安全连锁。

2．牵引变压器

CRH2动车组采用的是TM210型牵引变压器，一个基本动力单元1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1个原边绕组（25kV,3060kVA）、2个牵引绕组（1500V，2×1285kVA），一个辅助绕组（400V，490kVA）。

3．牵引变流器

CRH2动车组采用的是CI11型牵引变流器，一个基本动力单元2个，全列共计4个。采用车下吊挂、液体沸腾冷却方式。主电路结构为电压型3电平式，由脉冲整流器、中间直流电路、逆变器构成，不设2次谐振滤波装置和网侧谐波滤波器，采用 PWM方式控制。中间直流电压为2600V～3000V（随起牵引电机输出功率进行调整）。1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。

4．牵引电机

CRH2动车组采用的是MT205型牵引电机，每节动力车4个（并联），一个基本动力单元8个，全列共计16个。牵引电机为4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接传动齿轮。

二、CRH2牵引传动系统工作原理

CRH2动车组采用交流传动系统，主要由受电弓（包括高压电器设备）、牵引变压器、四象限变流器、中间环节、牵引逆变器、牵引电机、齿轮传动系统等组成。动车组受电弓从接触网获得AC25000/50Hz电源，为了满足动车组牵引特性的要求，牵引电机需要电压频率均可调节的三相交流电源。

CRH2动车组牵引传动系统组成原理如图6－1所示。受电弓将接触网的AC25kV单相工并频交流电输送给牵引变压器，经变压器降压输出1500V单相交流电供给脉冲整流器，脉冲整流器将单相交流变换成直流电经中间直流电路将DC2600~3000V的直流电输出给牵引逆变器，牵引逆变器输出电压0~2300V，频率0～220Hz可控的三相交流电供给异步牵引电动机。

AC 25000V

三、CRH2牵引传动系统主电路

受电弓从接触网25kV、50Hz单相交流电网受电，通过主断路器VCB连接到牵引变压器原边绕组。主电路开闭由VCB控制。牵引变压器牵引绕组设两组，原边绕组电压为25kV时，牵引绕组电压为1500V。牵引变流器在M1、M2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。主电路简图如图6—2组成。

牵引电动机采用三相鼠笼式感应电机，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，M1车和M2车可分别使用，另外，整个基本单元可使用VCB切除，而不会影响其它单元工作。

制动系统有两套。一套是电制动，将牵引电机转换成发电机形式工作，即再生制动；一套是空气制动，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。动车组牵引系统主电路原理图如图6—3。

图6—2 动车组主电路简图

图6—3 动车组主电路工作原理图

四、CRH2牵引传动系统控制电路及其控制策略

CRH2牵引传动系统控制电路如图8.1-5所示。其控制策略分为脉冲整流器控制、逆变器控制和牵引电机控制三个部分。

脉冲整流器控制策略：牵引变压器牵引绕组输出的AC1500V、50Hz电源输入脉冲整流器。脉冲整流器由单相三点式PWM变流器、交流接触器K组成。采用无接点控制装置，从而实现了输出直流电压2600V～3000V定压控制、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AC1500V、50Hz。

逆变器控制策略：逆变侧采用了VVVF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。

牵引电机控制采用矢量控制方式，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。

图6—4 动车组牵引系统控制电路图

五、CRH2牵引传动系统的保护

牵引传动系统是高压系统，为保证系统的安全和可靠的工作，系统设置了各种保护装置。电驱动系统的保护主要有：牵引驱动系统对各种故障具有检测和保护功能；为了有效利用粘着力，牵引变流器设有牵引时检测空转实施再粘着控制的功能，并在制动控制装置设有制动时检测滑行并进行再粘着控制的功能；为了在故障和并联电机载荷分配不均匀等情况时保护牵引电机，设有电机过流检测、电机电流不平衡检测、接地检测等保护功能。所有故障信息均通过车辆信息控制装置网络传递，并在司机台显示装置上进行显示。

高压设备箱在考虑防止危险和绝缘距离的基础上，力求小型、轻型化；为防止触电事故发生，采用连锁方式，在通电时不能打开箱门。动车与拖车设有接地装置，动车转向架的接地装置安装在齿轮箱上，接地容量为160A×2个/齿轮箱，拖车转向架的接地装置安装在轴箱