CRH2型动车组辅助电源装置备课讲稿.docx

CRH2型动车组辅助电源装置

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CRH2型动车组辅助电源装置

8.2.1辅助电源装置概述
辅助电源装置分成两个单元，即辅助电源箱(APU)和辅助整流器箱(ARf)。
8.2.1.1辅助电源箱APU
APU由输人变压器(TRl，400V/470V)、输入滤波电容器(ACFC)、输入滤波电抗器(ACLl)、辅助变流器(由单相脉冲整流器，中间直流环节，二点式PWM逆变器三个电路环节构成)、输出滤波电抗器(ACL2)、输出滤波电容器(ACC)、辅助变压器(ATr)等构成。由辅助变流器输出稳定三相AC400V/50Hz电源(恒压恒频)，由辅助变压器ATr输出不稳压的单相AC100V/50Hz电源。
APU各环节及主要作用：
(1)输入滤波回路：输入滤波回路降低从电网输入到脉冲整流器及逆变器的高频电流分量。
(2)IGBT脉冲整流器：脉冲整流器将牵引变压器输入的单相交流电压变换成稳压的直流电压。控制方式采用脉冲宽度调制方式。
(3)DC中间电路：滤波电容器将稳定的直流电压供给后端的逆变器。APU停止时，滤波电容的放电由DCHK和DCHKR(放电接触器和放电电阻)完成。
(4)IGBT逆变器：逆变器将直流电压变换成为恒压恒频(CVCF)的三相交流电压。
(5)输出LC滤波电路：LC滤波电路降低逆变器输出电压中由于功率器件的通断所产生的高频电压分量，使其输出畸变较小的正弦波电压。
(6)输出接触器：输出接触器3phMK起接通和切断负载的作用。
辅助电源箱APU的外形结构图见图8.2。

8.2.1.2辅助整流器箱ARI
ARI主要由三相变压器(TR2，400V/78V)和三相二极管整流桥模块、单相变压器(TR3)、单相变压器(TR4)组成。辅助整流器(ARI)的输入电压由辅助电源(APU)输出的三相稳压电源提供。由TR2和三相二极管整流模块输出稳定的DC100V电压，TR3输出稳压单相AC100V/50Hz电源，TR4输出稳压单相AC220V/50Hz电源。
辅助整流器箱ARf的外形结构图见图8.3。

在辅助整流器(ARf)中的可调电阻R12(阻值O.005Ω)使直流输出电压具有如图8.4所示的下垂特性。

8.2.2辅助电源装置的特点和技术参数
8.2.2.1电源电路及控制技术
辅助电源装置的组成框图如图8.5所示。

8.2.2.2技术特点
辅助电源装置具有如下特点：
(1)冗余性。辅助电源装置在一个动车组编组中共有两台，在一台发生故障的情况下，使用余下的一台能够提供编组全部负载容量。
(2)采用单相脉冲整流器+中间直流环节+二点式脉冲逆变器的电路结构。
(3)整流环节采用IGBT高频单相脉冲整流器，实现了隔离变压器的小型化、轻量化及低噪声。
(4)通过瞬时波形控制方式，实现了AC输出电压的低畸变率，对输入波动和负载的变化实现了实时控制，此为别具特色的三相独立波形瞬时控制方法。
(5)逆变环节采用IGBT高频三相PWM逆变器，通过高频率开关实现变压器、电抗器的小型化、轻量化及低噪声。
(6)控制电路采用16位CPU高性能控制，具有故障实时控制功能。另外，与车辆信息控制装置的数据通信(I/F方式)，能够在线进行故障诊断和实时处理，也极大的提高了检修效率。
(7)发生故障时记录参数及波形，可以读出故障数据。
8.2.2.3技术参数
电源参数：辅助电源装置的输入电压为AC400×[1（+24％，-37％）]V，输出电压技术参数如表8.6所示。
表8.6输出电压种类和技术参数
种类
交流3相
交流单相
直流
(辅助整流器箱)
ATr(不稳定)
输出
额定电压
AC400V
AC100V
AC200V
DC100V
AC100V
额定容量
123kV·A
12kV·A
12kV·A
58kW
22kV·A
稳压精度
±lO％
同左
同左
±10％
+26％，-41％
频率
50×(1±1％)Hz
同左
同左
-
50Hz
畸变率
5％以下
-
-
-

负载能力
100％持续
180％持续10s
-
-
100％持续
120％持续20s
-
8.2.3辅助电源装置结构
辅助电源装置从机械结构上分为辅助电源箱APU和辅助整流器箱ARf。
8.2.3.1辅助电源箱APU结构
(1)尺寸：2400mm(横向)×1800mm(纵向)×650mm(高度)。
(2)质量：2150kg。
(3)输入：单相AC400V/50Hz。
(4)输出：稳压三相AC400V/50Hz，不稳压单相AC100V/50Hz。
(5)辅助电源箱各部件布置如图8.6所示。
在辅助电源箱APU装置的正面一侧，布置有整流器单元(CONVl～C0NV2)，滤波

电容器(FCUll、FCUl2)，输入接触器(IVKl、IVK2)，继电器单元(RYUNIT)，控制单元(PWBUNIT)等。在正面的相反一侧，布置有逆变器单元(INVUl～INVU3)，滤波电容器(FCU2l、FCU22、FCU23)，输出接触器(3phMK)，输入滤波电容器(ACFC)，输出滤波电容器(ACC)。装置的中央部分为通风部件，布置有通风机(FAN)，输入变压器(TRl)，输入滤波电抗器(ACLl)，输出滤波电抗器(ACL2)，辅助变压器(ARr)，部件的冷却风扇。
8.2.3.2辅助整流器ARf结构
(1)尺寸：2400mm(横向)×600mm(纵向)×650mm(高度)。
(2)质量：750kg。
(3)输入：稳压三相AC400V/50Hz。
(4)输出：稳压单相AC220v/50Hz、稳压单相AC100v/50Hz、稳压DC100W50Hz。
(5)辅助整流器箱部件布置如图8.7所示。
辅助整流器箱ARI为白冷却方式，由整流器变压器(TR2)，整流二极管单元(RI)，具有让输出电压拥有下垂特性的电阻(R12)，降压变压器(TR3、TR4)等构成。
辅助变流器的功率模块采用1200A/l700V的IGBT，通过使用大电流、耐压的元器件以实现装置小型化和轻量化。
辅助电源箱(APU)的冷却采用散热器加强迫风冷方式，辅助整流器(ARf)采用自冷却方式。
8.2.3.3辅助电源装置主要构成部件
辅助电源装置的主要构成部件见表8.7。
表8.7辅助电源装置主要构成部件
名称
数量
备注
名称
数量
备注
辅助变压器(Ac100V输出)
1
ATr
逆变器单元
3
U、V、W相
输入侧接触器
l
IVKl
控制单元
1

充电电阻用接触器
1
IVK2
放电电阻
1
DCHKR
充电电阻
1
RC
放电用接触器
1
DCHK
输入变压器
1
TRl
输出侧接触器
1
3PhMK
输入滤波电抗器
l
ACLl
电动通风机
1
FAN
输入滤波电容器
1
ACFC
辅助整流用变压器
1
TR2
滤波电容器
5
FCU
降压变压器(AC100V稳压输出)
1
TR3
输出滤波电容器
l
ACC
降压变压器(Ac220V稳压输出)
1
TR4
整流器单元
2
U、V相
辅助整流单元
1套
Rf
8.2.4辅助电源装置保护功能
8.2.4.1保护功能列表
辅助电源装置故障检测框图如图8.8所示，辅助电源装置保护功能一览表，如表8.8所示。
表8.8辅助电源装置保护功能一览表
序号
故障名称
故障类别
重1
重2
轻
l
整流器输入过电流(CONVOCD)
○

2
整流器IGBT异常(CONVFO)

○

3
输入接触器不闭合I(IVKID)

○
4
输入接触器不闭合2(IVK2D)

○
5
输入接触器不断开1(IVKlDA)

○

6
输入接触器不断开2(IVK2DA)

○

7
温度异常(THD)
○

8
逆变器IGBT异常(INVFO)

○

9
AC输出过压(ACOVD)

○
10
AC输出欠电压(ACLVD)

○
11
AC输出短路(ACOSC)

○
12
控制电源异常(CPSF)

○
13
逆变器输入过压(INVOVD)

○
14
逆变器输出过电流(IAOC)

○
15
输入异常(STF)
○

16
AC输出过电流(ACOCD)
○

17
AC输出电压异常(ACLOVD)
○

18
接地检测(GFD)
○

19
输出接触器不闭合(3phD)

○
20
输出接触器不断开(3phDA)
○

21
放电接触器不闭合(DCHKD)

○
22
放电接触器不断开(DCHKDA)
○

8.2.4.2保护种类
APU的保护根据是否再启动分为轻故障和重故障两大类，见表8.9和表8.10，轻故障在60s以内发生两次的情况下则作为重故障处理。
表8.9APU轻故障
动作
APU停止后自动重新启动。
监测发生轻故障后60s以内是否发生第二次轻故障，不发生的情况下，则中止监测，继续进行通常的动作。
详细
参照保护功能一览表(表8.8)
表8.10APU重故障
动作
APU停止后不自动重新启动，需要手动再启动。但是在以下情况时，不接受车上复位，需通过APU控
制电路板上的复位按钮复位或者把控制电源断开3s以上再投入复位。
·整流器输入过电流
·整流器IGBT故障
·逆变器IGBT故障
·输入接触器故障1
·输入接触器故障2
详细
参照保护功能一览表(表8.8)

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