动车组辅助供电系统共24页
动车组辅助供电系统资料
动车组概论题目我国高速动车组辅助供电系统比较与分析班级姓名学号二〇一一年六月摘要：阐述了高速动车组辅助供电系统的结构与功能，系统地介绍了目前运行在我国铁路上的4种高速动车组辅助供电系统，详细地比较并分析了各列车辅助供电系统的电路结构、实现方案以及优缺点。
最后，通过分析这几种高速动车组的辅助供电系统，提出了今后我国列车辅助供电系统的电压标准建议以及确定辅助供电系统标准结构的思路。
Abstract：The structure and function of auxiliary power supply system of high —speed locomotive were illustrated and auxiliary power supply systems of four types of China railway high·。
speed were systematically intro‘duced．Then structures and implementation of these auxiliary power supply systems were compared and ana —lyzed．Through the analysis，the suggestion of establishing voltage standards and standard structures for auxiliary power supply system are given．Key words：railway high-speed；auxiliary power supply system；inverter；rectifier1 引言2007年4月18日，中国铁路按照既定计划实施了第6次大面积提速。
在这次大提速中，“引进、消化、吸收再创新”的CRH系列动车组扮演了极其重要的角色。
动车辅助供电系统课件
上 述 负 载 要 求 辅 助 供 电 系 统 具 有 包 括 三 相 AC380V 母 线 、 AC220V母线、DC110V母线等输出。
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动车组 辅助供电系统
二、辅助供电系统工作原理 根据工作原理可以将辅助供电系统分为两类：
冬季负荷
夏季负荷
需要功率 视在功率 无功功率 需要功率 视在功率 无功功率
247kW
258kVA
76kVAr
226 kW 267 kVA 142 kVAr
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➢8种不同工况下的供电系统容量。
4．400V总线上发生短路 在400V总线上发生短路时，控制系统将自动将供电系统转换到
“400V总线上发生短路”模式：发生短路车辆的一半负荷将断开 （在短路处），车辆另一半负荷的客室HVAC的供电量减少一半。
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动车组 辅助供电系统 ❖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
CRH5动车组辅助供电系统工作原理示意图
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动车组 辅助供电系统
第二节 CRH1动车组辅助供电系统
一、概述
CRH1动车组以Regina型动车组为原型车，通过公司内部技术 转移，由BSP公司在国内制造生产。动车组由8辆车组成，5动3拖， 组成3个列车单元，每个列车单元都有其完整的380V交流辅助供电 和110V蓄电池供电。编成后结构如图所示。
（1）交流部分：辅助逆变器、3-相变压器、 3-相滤波器、接地故障指示、三相外部电源连 接接触器、三相外部电源相序监视逻辑；
（2）直流部分：电池充电器、电池、用于电 源总线分配的接触器。
CRH1型动车组辅助供电系统概述
CRH1型动车组辅助供电系统概述一、辅助供电系统功用1.辅助供电系统安装在每个动力车下方，分别设置一套辅助电源装置。
主要为空气压缩机、照明、控制、广播、列车无线等设备提供电源。
2.Ac25kV高压电输入主变压器，经过高压侧变流器输出l650V直流，经辅助逆变器输出三相AC380V和DC110V两路电源，为列车各设备供电见图6－1、图6－2。
二、辅助电源系统供电方式辅助电源系统供电方式有三种不同的供电模式。
(1)普通运行模式，普通牵引工况下从25kV接触网获取电能。
(2)回送模式，在没有25kV接触网电时，以牵引电机作为发电机，提供牵引EMU所需的辅助三项电源。
(3)外部电源供电方式，没有25kV接触网电压，牵引电机也不发电直接输入外部电源。
三、辅助电源系统正常供电模式与性能1.由25kV接触网获取电能，所有辅助变流器ACM全功能运行。
2.辅助用电设备全部都连接在辅助母线上。
3.没有负载切断。
四、辅助电源系统一个ACM停机时，供电模式与性能1.一个ACM停机时，由25kV接触网获取电能，因某种原因一个ACM断开，其他所有辅助变流器ACM全功能运行，辅助供电系统处于一个ACM停机模式。
2.此时5辆客车的HVAC的负荷比正常减一半。
3.保持有3辆车的HVAC轮流全功能运行供给全列车。
五、辅助电源系统至少2个ACM可用时，供电模式与性能1.由25kV接触网获取电能，因某种原因有两个或三个ACM断开，其他所有辅助变流器ACM全功能运行，辅助供电系统处于至少有两个ACM可用模式。
2.此时7辆客车的HVAC的负荷断开(除排废气风扇工作)。
3.无效司机室的HVAC的负荷断开，所有强迫通风的对流加热器负荷断开。
六、辅助电源系统400V母线短路时，供电模式与性能1.由25kV接触网供电，400V母线出现短路，辅助电源系统400V处于此模式。
2.辅助电源系统400V短路模式负载及性能。
(1)Tb车上隔离接触器自动断开，将短路电路部分分离，一半车辆的负载从400V母线上断开。
CRH2型的辅助供电系统
1、 辅助电源装置（APU ）概述辅助供电系统采用干线供电方式，电源系统贯穿全车。
每列车设置2台辅助电源装置，安装在1、8号车体彻底下，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，可以通过另一台辅助电源向全列车提供辅助电源。
动车组在2，4，6号车上分别设有一个蓄电池箱，外部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，可共辅助电路工作。
辅助电源装置有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、辅助变压器等组成。
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。
辅助电源装置向以下5个系统提供电源：非稳压单相AC 100V 系统；稳压单相AC 220V 系统；稳压三相AC 400系统；稳压DC100V 系统。
辅助供电系统包括：非稳压单相AC 100V 系统；稳压单相AC 100V 系统；稳压单相AC 220V 系统；稳压三相AC 400V 系统；稳压DC 100V 系统。
非稳压单相单相稳压单相稳压三相稳压空调、显示器等供暖装置广播、ATPCRH2动车组辅助供电系统工作原理图非稳压单相AC 100V 系统，有辅助变压器（A Tr ）仅将牵引变压器辅助绕组AC 400V 电压直接降压至AC 100V ，向热水器等容许电压变动的符合供电。
稳压AC 100V 、AC 220V 、和稳压DC 100V 需要使用辅助电源装置与AC 400V 隔离，并进行降压和稳压。
稳压三相AC 400V 与牵引系统相关的辅助设备（通风机，牵引变流器等）连接。
DC 100V 系统向机车的控制电源，车厢照明、蓄电池等供电。
2、 工作原理APU 的输入电源是牵引变压器三次辅助绕组输出的AC 400V ，通过可控硅混合电桥变换成直流电，该直流电通过PWM 三相逆变器变成交流电，通过逆变器输出变压器提供AC 400V 三相50HZ 电源。
CRH3型动车组辅助供电系统
操作蓄电池充电器需要满足下列条件： ①列车控制 装置根据 MVB 的指令发送一个开关信号。 ②110V 外部 直流电源断开 （在蓄电池箱上）。 ③输入电压在有效范围 内。 ④蓄电池充电器内没有出现错误。
蓄电池充电器模块和高频变压器将 3AC 输入电压 （440V / 60Hz） 转换成可能隔离的 110V 直流输出电压。 在正常的工作状态下，装置给蓄电池充电，同时向直流负 载供电。 2.4 蓄电池
1 底座；2 电机；3 主动轮；4 锁紧螺母；5 从动轮；6 支架 1； 7 主轴；8 支架 2；9 旋转刀片
图 1 小型电动玉米脱粒机的结构图 （2）小型电动玉米脱粒机的工作原理。 小型电动玉米 脱粒机在设计时选用电压为 220V, 功率为 0.3KW 的小型 直流异步电机作为脱粒机工作的源动力，该电机在工作是 的额定转速为 1200r/min，当脱粒机工作时，其电机发送的 源动力通过脱粒机的主、从动轮传送至主轴，主轴在源动 力的作用下带动旋转刀片做旋转运动， 在脱粒时只需将 玉米塞进旋转刀片中便可将玉米粒和玉米芯分离开来， 实现玉米脱粒。
Abstract:Auxiliary power supply system mainly provides AC or DC power supply for on-board equipment, and the core power equipment is auxiliary converter. The auxiliary inverter includes single auxiliary converter (ACU) and double auxiliary converter (D - ACU). This paper analyzes the composition structure and working principle of type CRH3 EMU
辅助供电系统
三、PWM（Pulse Width Moderation）脉宽调制
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。
等效波形
U
t
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：
电压型逆变电路的特点
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。
(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。
电流型逆变电路
电一流般型在逆直变流电侧路串联大电感，电流脉动很小，可近似 看成直流电流源
IGBT是一种既
集电极 C
C
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
G 门极 G
上一定的正向电压时 管子导通，而当门极
发射极 E
E
IGBT原理示意图和符号
加反向电压时，管子 则被关断。
IGBT的工作特点
门极电压 UG＞ UG(th), IGBT导通
C
门极电压 UG＜ UG(th), IGBT关断
③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。
动车组辅助供电系统
1.动车组设有容量充足的蓄电池组，应急用电量（含应急照明、列车无线装置、广播装置、尾灯及应急通风）最少可持续两小时。 2.车体侧面装有连接外部电源的插座（AC400V/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及充电。
牵引变压器辅助绕组扩展供电（ACK2扩展供电） 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。
*
具体操作：将01号车厢运行配电盘内「辅助电源装置控制」NFB置于「OFF」位；在MON司机界面的供电分类页面上点击「BKK投入」
BKK扩展供电
APU
APU
辅助电源系统车下、车内设备布置 动车组在1号车(T1c车)、8号车(T2c车)车底下各悬挂一套辅助电源装置（供电整流装置）。2号、4号、6号车车底下各悬挂一套蓄电池装置。
（3）运行用配电盘 （4）辅助配电盘 配置空调装置、进排气装置、照明装置、自动门装置、有关各显示器、座席自动旋转装置、插座的断路器。 配置有空调显示设定器、客室灯用的外部电源用连接器等。
*
运行用配电盘（下）
运行途中故障处理分析
CRH2全列车配电盘的配置图
1.服务配电盘 2.运行配电盘及继电器盘 3.温水污物配电盘及监视器 4.冲洗座便用配电盘
CRH3型动车组的辅助供电系统
CRH3型动车组的辅助供电系统CRH3的辅助交流供电系统采用直交形式,由牵引回路的直流环节(3000V)给辅助供电系统提供电源。
与CRH1型车相比，CRH3型动车组的辅助供电系统虽然也是采用直一交模式对辅助设备进行供电，但其在设计时充分考虑了乘坐的舒适性和作为客运列车的需要，客车车体内的照明，插座等旅客用电均是由每节车厢自带的逆变器将直流蓄电池总线上的110V直流逆变为交流220V分别提供。
其辅助供电系统的供电原理图如下图所示。
CRH3型动车组辅助供电系统原理框图CRH3共设有4个辅助逆变单元，其中两个为功率为160KV，分别位于车辆的第2和第7节。
另外两个逆变单元分别是由两个单台功率为160KV并联而组成的双逆变单元，这两个双逆变单元别位于动车组的第4和第5节车上。
其中通风机、压缩机等大功率用电器直接从三相交流母线上取电。
在辅助逆变器逆变出440V/60Hz的三相交流电经传输到交流母线后，在每节车厢都设有一个变压器，从三相交流母线上取两相通过变压器变为单相230V/60Hz的单相交流电供给本节车厢的相应设备供电。
下表粗略地归纳了CRH1，CRH2，CRH3和CRH5的辅助供电系统情况高速动车组辅助供电系统概况车型辅助供电系统结构辅助供电系统总功率/kV·A辅助供电系统输入电压交流母线电压直流母线电压/V蓄电池充电机结构CRH 1直交型(逆变器+LC滤波器+降压变压器）740取自牵引回路直流环节DC1650V三相四线400V/50Hz110三相半控桥整流+半桥式直直变换器CRH 2交直交型(PWM整流器+逆变器)410取自牵引变压器辅助绕组单相AC400V/50Hz有多种制式100变压器+三相二极管不控整流CRH 3交型(逆变器+降压变压器+滤波电容)960取自牵引回路直流环节DC3000V三相三线400V/60Hz110CRH1的蓄电池充电机结构相似CRH 5直交型(直交直降压电路+逆变器+LC滤波器)150取自牵引回路直流环节DC3600V三相三线440V/50Hz24同CRH1的蓄电池充电机结构相似。
CRH2型的辅助供电系统
1、 辅助电源装置（APU ）概述辅助供电系统采用干线供电方式，电源系统贯穿全车。
每列车设置2台辅助电源装置，安装在1、8号车体彻底下，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，可以通过另一台辅助电源向全列车提供辅助电源。
动车组在2，4，6号车上分别设有一个蓄电池箱，外部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，可共辅助电路工作。
辅助电源装置有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、辅助变压器等组成。
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。
辅助电源装置向以下5个系统提供电源：非稳压单相AC 100V 系统；稳压单相AC 220V 系统；稳压三相AC 400系统；稳压DC100V 系统。
辅助供电系统包括：非稳压单相AC 100V 系统；稳压单相AC 100V 系统；稳压单相AC 220V 系统；稳压三相AC 400V 系统；稳压DC 100V 系统。
非稳压单相单相稳压单相稳压三相稳压空调、显示器等供暖装置广播、ATPCRH2动车组辅助供电系统工作原理图非稳压单相AC 100V 系统，有辅助变压器（A Tr ）仅将牵引变压器辅助绕组AC 400V 电压直接降压至AC 100V ，向热水器等容许电压变动的符合供电。
稳压AC 100V 、AC 220V 、和稳压DC 100V 需要使用辅助电源装置与AC 400V 隔离，并进行降压和稳压。
稳压三相AC 400V 与牵引系统相关的辅助设备（通风机，牵引变流器等）连接。
DC 100V 系统向机车的控制电源，车厢照明、蓄电池等供电。
2、 工作原理APU 的输入电源是牵引变压器三次辅助绕组输出的AC 400V ，通过可控硅混合电桥变换成直流电，该直流电通过PWM 三相逆变器变成交流电，通过逆变器输出变压器提供AC 400V 三相50HZ 电源。
CRH380B型动车组辅助供电系统
3AC440V60Hz冗余当一个单辅助变流器或一个牵引变流器故 障时，交流供电干线由其余的辅助变流器连续供电。当双辅助变 流器中的一个辅助变流器单元故障时，另一个单辅助变流器单元 能够继续工作。当一个单辅助变流器或一个牵引变流器故障时， 不会减少供电。当两个单辅助变流器故障或一个双辅助变流器故 障时，只减少与旅客舒适性相关的负载。
辅助供电系统 2.2.1直流负载分配
辅助供电系统
3 外接电源供电 3.1交流外接电源供电
双辅助变流器上有一个外接电源插座，由外部380 V 50 Hz电
源给3AC440V60Hz干线供电。利用外接电源供电，在外界温度 –
25°C时，可以将列车内的温度维持在5°C 。
3.1.1 外接电源供电负载
直流110V供电，为了提高某些负载的可靠性 （例如应急照明， 中央控制单元，人机界面等），直流供电干线分为BN1、BN2两路， 直流负载，一部分由BN1供电，另一部分由BN2供电。对于特别重要 的负载，采用直连电池不间断供电。这样，直流和交流供电系统可 靠性大大提高。
我国的25T列车，辅助供电系统采用的是集中整流分散变流的 供电方式，每辆客车车下安装35KVA逆变器和8KW充电机，当逆变器 故障时，交流负载断电，充电机故障或过分相区时，只能由电池供 电，可靠性不如动车组高。
辅助供电系统 2 负载分配 2.1交流负载分配如下表
辅助供电系统 2.2 直流负载分配 2.2.1简介：
供电等级分为：“直连电池”供电“BD(不间断供电)、“常 规电池”供电“BN”（电池母线）。“直连电池”供电就是负载 直接与电池相连，不经过开关。常规电池”供电“BN”就是电池 接触器后与负载相连，电池母线供电由充电机箱内的的电池接触 器K1、K2闭合和关断来控制， 常规电池母线分两路供电，一路为 BN1，另一路为BN2。 直流供电原理框图如下：
动车组的辅助供电系统
五、 其他需要说明的问题 由于某些技术发展不完善和条件的限制等原因， 文章可能 对某些观点的阐述不准确，也可能因为本人水平的原因，对某 些观点的阐述可能有错误。望给予批评指正。
开题报告
随着高速铁路技术在我国的迅速发展,动车组技术的消化 吸收是我国铁路建设急需要解决的问题。 而动车的辅助供电系 统作为其重要组成部分,除了像传统机车那样担负牵引电机的 辅助作用,还担负起了车内乘客安全和乘坐环境维持系统的用 电,其作用更加重要。现代动车组辅助供电系统是列车运行不 可缺少的部分，维护着列车辅助供电起着第二电源的作用，动 车组的辅助供电系统采用干线供电方式,电源贯穿全列车.目 前，我国铁路运营的动车组为“和谐号”各型高速动车组，其 中，CRH3 型动车组速度达到 350 km/h，为旅客提供了快捷、 舒适的旅行环境。 为了保证动车组能够长时间的正常运行，列车需要稳定、 高效的辅助系统为众多辅助设备提供电源， 这些设备包括空气 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。 辅助供电系统的优劣， 能否正常运行， 不仅仅关系到旅客乘坐的舒适性， 更直接关系到动车组是否能 正常行驶。
3.3 CRH2 紧急停电时蓄电池的运用........................................ 32 3.4 动车蓄电池---维护........................................................... 33 第 4 章：辅助电源装置(APU)的介绍.............................................34 4.1:辅助电源装置(APU)概述:................................................. 34 4.2：牵引变压器辅助供电绕组：........................................... 34 4.3：辅助电源装置(APU)的技术指标：................................. 36 4.4：辅助电源装置(APU)的工作原理:................................... 38 4.5:辅助电源装置(APU)的动作说明:..................................... 39 4.6：DC100V 系统工作原理：.................................................. 42 参考文献...................................................................... 错误！未定义书签。
CRH380B型动车组辅助供电系统..
辅助供电系统 1.4 辅助供电系统的特点 1.4.1 高可靠性设计
交流3AC 440V 60Hz供电采用干线供电方式，所有的辅助变流 器都向干线输出同相位440V 60Hz 3 AC 电源，实现了联网供电。 当一个辅助变流器或一个牵引变流器故障时，其余的辅助变流器 可继续向交流干线供电。
直流110V供电，为了提高某些负载的可靠性 （例如应急照明， 中央控制单元，人机界面等），直流供电干线分为BN1、BN2两路， 直流负载，一部分由BN1供电，另一部分由BN2供电。对于特别重要 的负载，采用直连电池不间断供电。这样，直流和交流供电系统可 靠性大大提高。 我国的25T列车，辅助供电系统采用的是集中整流分散变流的 供电方式，每辆客车车下安装35KVA逆变器和8KW充电机，当逆变器 故障时，交流负载断电，充电机故障或过分相区时，只能由电池供 电，可靠性不如动车组高。
辅助供电系统
1.2 供电制式
辅助供电系统采用列车干线供电方式，由分散布置在若干车 辆上的各辅助电源设备向干线供电。交流供电采用3相440V 60Hz 制式，直流供电采用DC110V制式。
1.3 供电原理
请看下面辅助供电系统的原理框图：
EC 08
TC 07
IC 06
FC 05
BC 04
IC 03
TC 02
EC 01
TRC
TRC
TRC
TRC
ACU 160
160 D-ACU 160 380 V 50 Hz
3 2 3 3 2
160 D-ACU 160 380 V 50 Hz
2
160
ACU
3
2
3
2
3
3
3
2பைடு நூலகம்
动车组辅助电气系统及设备02-CRH2型动车组辅助供电系统
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放电就是将化学能转变为电能，供外电路使用； 充电就是将电能转变为化学能储蓄起来。 蓄电池的充电和放电过程，可以重复循环多次， 所以蓄电池又称为二次电池。
• （二）蓄电池的分类
直流供电母线，为动车 组直流 电源系统提供电力
为本单元直流客服设备提供电 力
贯穿形式 直流供电单元内 贯穿 全列贯穿
直流供电单元内 贯穿
直接负载设备 辅助空气压缩机
中央装置、终端 装置、牵引制动 控制系统等 室内灯、空调控 制、影视系统等
二、关键部件及线号
部件名称：制动手柄 （BV手柄）
部件位置：司机室操作台
踏面清扫用 电磁阀
連結器セン?箱
控制回路
接线箱
セン受
２和６号车车下悬挂设备概况
二、 CRH2配电系统
一、 车内配电盘与配线电路
（一）车内配线电路
1、关于线号的分配方案 。 线号格式： １＿ ２＿３＿ ４＿ Ａ＿ １
千位 百位 十位 个位 英文 附加数字 千位、百位数字用于区别电源系统、信号种类。
0（零）的时候，可以省略。 十位、个位数字作为回转序号分配。
CRH2型动车组蓄电池
一、蓄电池的基本参数
CRH2A （统） /CRH380A（统）动车组采用碱性蓄电池，蓄电池额定容量
为100Ah（6组）；2、7车各装有一组，3、5车各装有两组。
二、蓄电池的要求
CRH380A统型动车组应急用电设备包含：应急照明、列车无线装置、广播装置、尾灯及应急通风等。
CRH380A统动车组蓄电池在停电时，具备能够使辅助设备工作30分钟以上大风容量。