第六章-CRH2-型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。

、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。

图 6—1 CRH2 传动系统组成原理图

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—

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。

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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