CRH380B型动车组辅助供电系统分析
CRH380B型动车组辅助供电系统研究
CRH380B型动车组辅助供电系统研究作者：张鑫马松林赵辉来源：《科学导报·科学工程与电力》2019年第05期【摘要】动车组供电系统是确保其得以得以正常运行的基础和前提，同时，也是列车组提升其服务质量的重要保障。
铁路运输事业和铁路技术的不断发展对动车组的供电系统，特别是辅助供电系统提出了更高的要求。
基于此，本文以CRH380B型动车组作为主要研究对象，通过对CRH380B型动车组辅助电源系统的构成与供电远离进行分析和说明，进而对其两种类型的扩展供电原理展开了深入研究。
【关键词】CRH380B型动车组；辅助供电系统；扩展供电前言对CRH380B型动车组进行分析可知，其类型为动力分散交流传动动车组，编组类型主要为8辆编组，此动车组在CRH2C型平台支持下，在列车速度与性能方面均得到了大幅提升。
其中，作为CRH380B型动车组的重要组成部分，辅助供电系统不仅关系着乘客乘坐列车的舒适程度，而且对于列车的正常运行也具有重要影响。
因此，为确保CRH380B型动车组能够长时间稳定运行，加强对其辅助供电系统的研究已成为当前铁路运输部门和相关技术部门需要着重开展的关键工作。
1 动车组辅助电源系统1.1系统构成自2007年，我国铁路实施第六次大面积提速后，动车组列车也开始在我国各城市铁路运输中扮演起了重要角色，现阶段我国既有的动车组类型分别为CRH1、CRH2以及CRH3和CRH5等等，其相关技术分别从加拿大、日本、德国和法国等地引进，通过对国外技术进行改良和创新，设计并生产了我国特色的动车组列车。
以8量编组的CRH380B型动车组列车为例，其主要由4辆动车、4辆拖车共同构成，具体的编组配置情况：TC02、TC07、FC04、BC05为车组拖车，EC01、IC03、IC06、EC08为动车车厢。
CRH380B动车组的辅助供电系统主要包括了辅助电源系统、用电设备和电源分配系统，辅助供电（电源）系统的主要作用即，为动车组列车的各个负载提供直流或是交流电源，从而满足包括空调、通风、照明以及制动和采暖在内的各类设备单元的电力需求，在确保列车运行安全的基础上，为乘客提供更加舒适的乘坐环境[1]。
CRH380B动车组电气系统
20
第二部分 动车组旅客信息系统
二、动车组旅客信息系统
2.1、系统概述
2.2、通告与通讯子系统 2.3、广播通告的相关功能
2.4、车内信息显示
2.5、车外信息显示 2.6、系统控制器操作屏ISOP
21
第二部分 动车组旅客信息系统
2.1 系统概述 PIS从功能可分为： 运行信息显示：分为车内信息显示和车外信息显示， 车内显示主要显示车次号、车厢号、车外温度、当前速度、 当前时间等信息；车外信息显示主要显示车次号、车厢号、 时间和起点站终点站。 广播通告：分自动触发预录的广播、手动触发预录的 广播和全列人工广播。 内部通讯：实现司机室之间、司机室和列车长室、列 车长和乘务员、乘务员和乘务员之间通讯。 娱乐服务：分为一等车和二等车音视频娱乐、VIP乘客 音视频娱乐和服务呼叫。
15
第一部分 电路图读图介绍
1.14 标识列表 如有需要，可以生成一个整辆列车的元件外部的装配 技术的标识列表。该表包括电气部件，设备框架和设备板 所需的所有必需的标识。特殊例外情况： -在机械部件表中被标出的标识，如安全标识，类型名 牌，公司名牌和其它类型的标识和名牌。 -元件内部的标识及电气元件内部的标识，如：驱动箱， 供电单元等。 1.15 设备列表 对应CRH380B有一张完整的设备列表, 其中包含所有在 电路图中被画出的元件。设备列表中的元件根据在电路图 中的主，从组关系来划分。主，从组则根据设备标识和装 配位置来划分。
7
第一部分 电路图读图介绍
1.3 电压等级分类的定义 电压等级分类是线扎编号的一部分。它由一个字母 组成。电压等级有以下分类。 H 高压电缆 E 接地电缆 A 制动阻力电缆/ 牵引马达电缆/辅助作业电缆 400V A 三相电流电缆 B 控制电缆/ 电池电缆 C 信号电缆/ 测量电缆/扬声器电缆/ 天线电缆/总线电缆
crh380b型动车组辅助变流器
CRH380B型动车组辅助变流器包丽静(吉林铁道职业技术学院，吉林吉林132200)摘要：文章主要介绍CRH380B型动车组辅助变流器的结构及功能、基本原理和日常维护作业。
辅助变流器从牵引变流器的中间直流环节取电，通过PWMI脉宽调制逆变器、变压器、滤波器等功能模块，将直流电转换成为负载设备需要的三相交流电。
辅助变流器的日常维护工作主要由地面维护和车上维护两种，完成辅助变流器箱体、密封、接线、电气元件、功能测工作。
关键词：辅助变流器；原理；功能；结构；日常维护自2007年动车组正式上线运行以来，我国动车组发展速度惊人，从第一批动车组到380系列动车组，动车组不仅在速度上给大家带来全新的体验，乘坐舒适性也得到了广泛认可。
车厢内温度、湿度、方便乘客的各种信息提示则需要电气电子设备，动车组列车车厢内电气电子设备的应用是普通列车的数倍。
提供电源的是、充电电池。
1辅助变流器功能及结构是动车组电系电设备之一，主要电气设备提三相交电源。
从牵引工的中电，内电三相交电，给列车的三相交线电。
内1示。
主K1,电电R11，T2,电R1，Q10,T1,内M1,主M30电V30组。
主列车中系CCU信息的上，不的。
电电主工，电，的动。
T2电，电要。
电电用。
系，基金项目：2018年吉林铁道职业技术学院立项课题一基于《车辆检测技术》课程的无损检测技术实训项目开发。
.作者简介：包丽静(1990-)，女，辽宁阜新人，讲师，主要研究方向：车辆工程。
要。
是主工，通三相电电三相交电。
各不因温度过用性，内主2所示。
主要为各线端，X1：1_4,一，电，。
X12X：1-3X10：1-3是三相交,X12车供电,X10为相车辆电。
X4信号。
X5是MVB线的,运行该数据通MVB线至中系°X6服务，连接测试计算，完诊。
图1辅助变流器内部结构图2辅助变流器外部结构2辅助变流器基本原理单辅助变流器直接连到牵引变流器的中间电路上，输入标称电压为3000V,当单辅助变流器满足下列两个条件，辅助变流器接通。
动车组辅助供电系统维护与检修 CRH380B辅助变流器原理分析
• 单辅助变流器直接连接到牵引变流器的 中间电路上。
• 标称电压为DC 3000V。
输入电压在有效电压范围内
单辅助变流器从机车控制系统收到了触发信号
如果脉冲调宽逆变器的输出电压处于 规定范围内，则输出接触器关闭。
单辅助变流器的控制器则向控制器发 出信息，表明3相交流输出已经准备好。
AC 440V输出则经由变压器、EMC滤 波器以及输出熔断器进行供电。
辅助变流器
辅助变流器
辅助供电系统设备主要包括 辅助变流器 小型逆变器
蓄电池
充电机
小型变压（440-230V）器
等电源 设备
辅助变流器分
单辅助变流器（ACU）
和
双辅助变流器（D－ACU）
• 单辅助变流器安装在变压器车（TC07/ TC02）车下 • 双辅助变流器安装在一等车（FC04）和餐车（BC05）车下
• 网络控制诊断系统功能强大，对供电线路发生的
过载
短路
瞬时大电流冲击
过压
欠压
接地
…
现象及时加以保护供电负载具有自诊断功能和故 障保护措施，确保了旅客安全。
辅助供电系统的特点
经济性设计
（1） CRH380B动车组在设计上保证了过分相区 时牵引变流器的中间直流电路不间断供电。
（2） 过 分 相 区 时 ， 控 制 系 统 采 取 微 小 的 制 动 （制动系统采用再生制动方式）
辅助变流器
双辅助变流器
右图所示为双辅助变流器
位于
FC04
BC05
车设备仓内
FC04车D-ACU输入来自IC03车牵引变流器中间直 流环节
BC05车输入来自IC06车牵引变流器中间直流环节。 D-ACU中间盖板内为外接电源插头。
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CRH1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CRH2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CRH3直交型(逆变器+降压变960取自牵引回路直流环节DC3000V三相三线400V/60Hz110同CRH1的蓄电池充电波电容)相似CRH5直交型(直交直降压电路+逆变器+LC滤波器)1500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。
CRH380B型动车组辅助供电系统
断供电，交流3AC 440V 60Hz供电不间断，充电机工作不间断。这 样设计有很大优点：
第一，过分相区时空调可以连续工作，减少了故障率。 第二，过分相区时蓄电池不用大电流对整车的直流负载放电， 减少了故障率，更重要是减少了蓄电池的数量，提高了动车组的经 济性。
我国的25T列车，充电机故障或过分相区时，只能由电池供 电，每辆车都安装蓄电池。再有，列车过分相区频繁，充电机软启 动，实际充电时间严重不足，已经造成了蓄电池长期亏电，寿命缩 短，尽管蓄电池的价格比CRH3动车组便宜，但是寿命周期内经济性 差。
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：
IC 03
TRC
TC 02
EC 01
TRC
ACU 160
3
2
440 V 60 Hz 2
230 V 60 Hz 2
230 V 60 Hz
160 D-ACU 160 380 V 50 Hz
160 D-ACU 160 380 V 50 Hz
160 ACU
3
2
440 V 60 Hz 2
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。
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。
动车组辅助供电系统分析
动车组辅助供电系统分析摘要高速动车组辅助供电系统是重要的组成部分，不但为空调、厨房、电茶炉、卫生间等旅客舒适度相关负载供电，也为牵引电机冷却系统、牵引变流器冷却系统、牵引变压器冷却系统等供电，直流110V系统更是直接为中央控制单元、牵引控制单元等绝大部分控制单元供电。
因此辅助供电系统的可靠性直接影响车组运用的可靠性。
引言动车组辅助辅助供电系统主要由辅助变流器、充电机、蓄电池、单相逆变器、隔离变压器等组成。
辅助变流器从牵引变流器中间直流环节获得直流电，转换成三相交流电为辅助系统供电。
充电机将3AC 380V 50Hz电源转变为DC110V电源，用于直流负载供电及蓄电池充电。
单相逆变器能够将充电机的DC110V电压转换为AC220V/50Hz电源。
各电压等级设备及电路布置1、3AC 380V 50Hz辅助变流器的输入端与牵引变流器的中间直流回路相连。
其用途是将来自牵引变流器中间直流回路的直流供电电源变为3AC380V/50Hz交流电压，向动车组的三相负载、蓄电池和充电机等供电。
动车组在前8辆车/后8辆车上各设1套辅助供电系统，每套辅助供电系统采用AC380V/50Hz母线并网供电方式，在正常情况下前8辆与后8辆间不贯通，当前8辆或后8辆出现故障时，可采用手动方式实现扩展供电。
动车组由两组相互对称的牵引单元组成（01车到04车为一组，05车到08车为一组）。
每组牵引单元中含有两个动力单元，每一个动力单元包含一台牵引变流器、一台辅助变流器（含控制单元）和四台牵引电机。
根据辅助变流器具有不同的电气接口，将安装在1、8车的辅助变流器TKD523B命名为辅助变流器A，安装在3、6车的辅助变流器TKD524B命名为辅助变流器B。
四台辅助变流器采用并联方式向列车380V母线供电，通常并网控制方式分为有互联线和无互联线两种。
有互联线并联特点是，各辅助变流器间需要建立多条互连线，用来传递电压信号、电流信号、控制信号等，从而实现各辅助变流器输出电压幅值和电压相位相同，同相位。
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230 V 60 Hz
33
2
2
33
440 V 60 Hz 2
440 V 2 60 Hz
230 V 230 V 60 Hz 60 Hz
3
2
440 V 60 Hz 2
230 V 60 Hz
3
2
440 V 60 Hz 2
230 V 60 Hz
3
2
440 V 60 Hz 2
230 V 60 Hz
230 V 50 Hz
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。
充电机、伴热和空调系统、其它440V负载。
3.1.2 外接电源供电操作
对于动车组（包括重联动车组），只能通过一个外接电源插 座给整列车供电。外接电源供电通过餐车（BC05）控制面板上 的一个钥匙开关来操作。
辅助供电系统 3.2 DC110V外接电源供电
每一个电池箱内有一个DC 110V 外接电源供电插座，在列车 停放在车库时，能够通过电池箱内DC 110V 外接电源插座提供 DC110V电源。
BC Bat
230 V 50 Hz
DC 230 V 110 V 50 Hz
230 V 50 Hz
230 V 50 Hz
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。
4 故障状况下冗余及控制
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。
1.4.2 高安全性设计
网络控制诊断系统功能强大，对供电线路发生的过载、短路、 瞬时大电流冲击、过压、欠压、接地等现象及时加以保护，供电 负载具有自诊断功能和故障保护措施，确保了旅客安全。
1.4.3 经济性设计
CRH3动车组在设计上保证了过分相区时牵引变流器的中间 直流电路不间断供电。过分相区时，控制系统采取微小的制动 （制动系统采用再生制动方式），保证辅助变流器供电牵引变流 器的中间直流电路不间。
断供电，交流3AC 440V 60Hz供电不间断，充电机工作不间断。这 样设计有很大优点：
第一，过分相区时空调可以连续工作，减少了故障率。 第二，过分相区时蓄电池不用大电流对整车的直流负载放电， 减少了故障率，更重要是减少了蓄电池的数量，提高了动车组的经 济性。
我国的25T列车，充电机故障或过分相区时，只能由电池供 电，每辆车都安装蓄电池。再有，列车过分相区频繁，充电机软启 动，实际充电时间严重不足，已经造成了蓄电池长期亏电，寿命缩 短，尽管蓄电池的价格比CRH3动车组便宜，但是寿命周期内经济性 差。
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
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：
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
TRC
IC 06
TRC
FC 05
BC 04
DC 110 V
BC
Bat
230 V 50 Hz
230 V DC 50 Hz 110 V
230 V 50 Hz
TRC ACU D-ACU
BC Bat
Traction Converter Auxiliary Converter Unit Double-Auxiliary Converter Unit
Battery Charger Battery
辅助供电系统
长春轨道客车有限责任公司 2015 年4月
辅助供电系统
1.1 辅助供电系统简介
辅助供电系统电源主要由辅助变流器、充电机、蓄电池 等组成。辅助变流器分单辅助变流器（ACU）和双辅助变流器 （D－ACU），单辅助变流器安装在变压器车（TC07/ TC02） 双辅助变流器安装在一等车（FC04）和餐车（BC05）。充电 机、蓄电池箱也安装在一等车（FC04）和餐车（BC05）。 下图是辅助供电系统供电设备布置：
辅助供电系统
IC 03
TRC
TC 02
EC 01
TRC
ACU 160
Байду номын сангаас
3
2
440 V 60 Hz 2
230 V 60 Hz
3
2
440 V 60 Hz 2
230 V 60 Hz
160 D-ACU 160 380 V 50 Hz
160 D-ACU 160 380 V 50 Hz
160 ACU
3
2
440 V 60 Hz 2