CRH3动车组牵引变压器冷却系统性能研究
CRH3型动车组牵引系统的组成及工作原理研究
CRH3型动车组牵引系统的组成及工作原理研究摘要：CRH3型动车组是我国引进吸收较为成功的现役主力车型之一，本文主要针对CRH3型动车组牵引系统各组成部分的功能、作用以及其工作原理等方面进行较为全面的研究分析，为动车组牵引系统的故障处理以及日后维护工作提供参考。
关键词：CRH3型动车组；牵引系统；工作原理；牵引变流器Study on composition and working principle of CRH3 emU traction SystemAbstract：CRH3 emU is one of the main models in active service that has been successfully introduced and absorbed in China. This paper mainly conducts a comprehensive research and analysis on the functions, functions and working principles of each component of CRH3 EMU traction system, so as to provide reference for the fault treatment and future maintenance of THE EMU traction system.Keyword:CRH3 EMU; Traction system; Working principle; Traction converter引言近几年来，我国高速列车的速度等级不断提高，车辆内部构造趋于复杂，为了满足车辆的多种功能的实现，尤其是列车牵引系统的稳定及维护，才能不断提升车辆本身的性能。
我们结合CRH3型动车组牵引系统的功能原理与组成特点，并结合调试过程的经验，深入的研究车辆的牵引系统，为动车组的维护和研发提高数据参考。
浅谈CRH380BL型动车组牵引变流器冷却系统流量压力差(26C0)故障的分析与处理方法
浅谈CRH380BL型动车组牵引变流器冷却系统流量压力差（26C0）故障的分析与处理方法作者：王福庆来源：《中国科技博览》2014年第09期摘要通过对CRH380BL型动车组牵引变流器冷却系统流量压差工作原理以及常见故障的调查总结，对CRH380BL型动车组牵引变流器冷却系统流量压力差异常故障的原因进行分析，提出相应的对策及措施。
关键词CRH380BL型动车组；牵引变流器冷却系统；对策措施【分类号】：U2661.牵引变流器冷却系统介绍及工作原理1.1牵引变流器冷却系统介绍CRH380BL型动车组为16编组动车组，动拖配置为8动8拖，每列动车有8个牵引变流器，每个牵引变流器由2个4象限斩波器（4QC），带谐振电路的中间电压电路，过压限制器及脉冲宽度调制逆变器（PWMI）组成。
每个牵引变流器有独立的冷却系统。
由于在变流器中使用的半导体为6.5kV级关断电压的IGBT管，冷却方式为水冷（成分：水56%、防冻剂44%）。
通过监测冷却回路中冷却介质的温度及流量来防止牵引变流器的过热。
水冷方式除了能够防止过热外，还能预防牵引变流器的过流、过压。
1.2牵引变流器冷却系统的工作原理CRH380BL型动车组的牵引变流器正常工作后，牵引变流器中间直流环节输出2700V-3600V直流电压供辅助变流器逆变成3AC440V60HZ的三相交流电供给列车3AC440V60HZ母线，3AC440V60HZ母线供给牵引变流器冷却系统冷却风机以及泵工作。
牵引变流器冷却风扇对在冷却体毛细管中的冷却液进行冷却。
2.牵引变流器冷却系统故障（26C0）的原理分析2.1满足下述任一情况将报26C0故障：（1）在逆变器PWMI激活、AC440供电正常、水泵正常、入口水压力及出口水压力没有超限前提下，牵引控制单元TCU检测到牵引变流器冷却液压差小于0.4bar，且持续0.6s，则报出故障（在进入中间电压保持模式10s内不进行判断）。
（2）在四象限4QC或逆变器PWMI激活、入口水压力及出口水压力没有超限前提下，牵引控制单元TCU检测到牵引变流器冷却液压差小于0.35bar，且持续60s，则报出故障。
CRH3型动车组牵引变压器分析及其典型故障分析
CRH3型动车组牵引变压器分析及其典型故障分析摘要：近些年,动车组技术呈现井喷式发展，高速铁路里程不断更新，动车组的运量和运能也不断提高，在动车组运用工作中对于牵引系统的故障处理至关重要。
本文介绍了CRH3型动车组牵引变压器的主要组成，以其T型接头炸裂故障、排气不彻底导致报瓦斯报警故障为例，介绍故障的具体描述，分析故障原因，并讨论制定故障处理的具体方案。
关键词：动车组；牵引变压器；故障分析动车组运行过程中，其牵引和制动功能的运行状态是最重要的监控对象。
一旦动车组发生此类故障将会影响整个高速铁路线路的调度工作和正点运行情况。
本文重点研究CRH3型动车组牵引变压器故障,解决牵引问题导致高速动车组运行时的安全隐患。
一、CRH3型动车组牵引变压器的组成主变压器是动车组牵引系统的核心部件，通过六个V型衬吊装TCO2/TCO7车体下，其功能是将电弓从接触网接受的1AC-25KV-50Hz高压交流电，降为适用于列车系统的电压，为牵引变流器提供稳定、可靠电能。
牵引变压器主要由变压器本体、油泵、冷却单元和膨胀油箱组成。
（一）变压器本体内为铁芯和绕组。
铁芯的计算和设计与4低压和4高压绕组的特点相符。
铁芯由2个辄架和2个柱构成。
铁芯为冷轧、角铁制作的铁板，具有耐高温和绝缘表面。
为降低损耗和噪音级，铁芯片已进行了充分的堆叠和压制。
两个柱通过两个树脂浸渍带压制。
绕组为分层型绕组，通过强制冷却以环层方式固定在铁芯上。
为防止绝缘材料长期运行后收缩，绕组已被充分烘干。
绕组被紧密压实以备在短路时能够支撑轴向力。
所有绕组的绝缘，均采用是聚芳基酰胺材料。
为防止电容性负载，磁性铁芯要接地。
接地带由绝缘铜线构成，连接在铁芯和压挤框架、油箱内侧之间。
（二）变压器油作为冷却介质，通过油泵使其在变压器本体与冷却单元之间强迫循环，通过冷却单元风机进行风冷。
（三）膨胀油箱独立于变压器本体固定在车体的顶部，膨胀油箱和变压器本体通过管路连在一起。
膨胀油箱通过吸湿器与外界空气联通，满足运行过程中由于油温的变化导致的油位变化。
CRH_3型动车组高压电器系统可靠性研究
CRH_3型动车组高压电器系统可靠性研究摘要：由于动车组科技含量高、运行速度快、安全责任重大，其可靠性有严格的要求。
可靠性是指产品在规定条件下和规定时间内，完成规定功能的能力。
我国动车组还没有经过完整的生命周期，高速动车组高压电器系统部件的全生命周期的管理还没有实践经验，对高压电器系统及其部件的可靠性设计还没有实践数据的支撑，现有高压电器系统及其部件的可靠性设计还处于技术引进和理论研究的阶段。
关键词：CRH_3型动车组；高压电器系统；可靠性；CRH_3系列动车组采用一些控制继电器来根据乘务人员的指令信号和动车上各种装置的运行工况，自动检测和传递信号，以实现动车组各种电路的自动转换，实现简单的逻辑运算和控制，保证各有关独立器件正常工作。
对于一些频繁动作的高压电器，其控制电路中继电器动作次数较多，易发生触头粘连现象，从而影响动车组正常运行。
一、可靠性分配原则可靠性分配就是在产品研制任务书（或合同）中规定的总体可靠性指标，自顶向底，由上到下，从整体到局部，逐步分解，分配到各系统、分系统及设备。
也就是上一级产品对其下一级产品的可靠度定量要求，是一个演绎分解的过程。
由于ＣＲＨ３Ｃ型动车组服役时间比较短，牵引系统在运用阶段经过了大量的质量整改（尤其是武广线），利用现有的故障信息统计其故障率和寿命指标分布难度较大。
因此根据ＣＲＨ３Ｃ型动车组牵引传动系统结构和特点，采用专家评分分配法对在武广线运用的ＣＲＨ３Ｃ型动车组牵引系统可靠性指标进行预分配。
专家评分分配法参考以下的准则进行评价。
各个因素评分值范围为１分～１０分，评分越高说明对产品的可靠性指标越低。
（１）复杂程度。
它是根据产品组成单元的数量以及组装的难易程度来评定的，越复杂的产品，可靠性就越低，要达到高可靠性就需要付出高代价，最复杂的评１０分，最简单的评１分。
（２）重要程度。
根据在牵引传动系统重要程度评定，重要的部件可靠性要求高，给以较低的评分，如齿轮箱，影响不大的评１０分，最重要的评１分。
CRH3C 型动车组牵引系统热容量研究
CRH3C 型动车组牵引系统热容量研究发表时间：2020-01-15T15:37:58.860Z 来源：《科学与技术》2019年17期作者：段阳春孙朋飞武振杰王新生郑茂新王伟[导读] 开展 CRH3C 型动车组牵引系统热容量研究，通过测试牵引变流器输出电参数，研究动车组牵引系统控制特性，建立系统的牵引系统动态行为研究基础数据。
摘要：开展 CRH3C 型动车组牵引系统热容量研究，通过测试牵引变流器输出电参数，研究动车组牵引系统控制特性，建立系统的牵引系统动态行为研究基础数据。
通过测试规定负载周期下动车组牵引系统关键部件的温升情况，对牵引传动系统能力及其冷却系统容量进行综合评估。
验证CRH3C型动车组牵引系统冷却系统是否满足动车组高速运行时的冷却要求。
关键字：CRH3C型动车组, 热容量, 冷却系统中图分类号：U266.2 文献标识码：A0 引言随着科技的进步，动车组运行速度提高，相应功耗增大，动车组散热问题成为当前面临主要问题之一，如果散热不好，严重时电气设备会过热损坏。
因此必须对动车组的热容量进行试验和分析，找出高速动车组牵引系统设备的升温参数随列车运行速度变化规律，为考核牵引系统设备安全性和使用寿命提供依据，并为新一代高速列车牵引系统开发以及高速列车运行综合仿真系统的研究提供准确、丰富和可靠的试验依据。
1 试验方案1.1牵引系统热容量试验用折返法进行试验，试验时选择100公里左右线路，要求线路限速350km/h以上，分别在以下三种情况下进行测试：1）满级位加速到330km/h后恒速运行，到达指定地点常用制动满级位停车后立折，反复运行直至牵引系统温升平衡，试验时间约2个小时；2）满级位加速到350km/h后恒速运行，到达指定地点常用制动满级位停车后立折，反复运行直至牵引系统温升平衡，试验时间约2个小时；3）切除部分动力单元，满级位加速起车，如平衡速度不超过动车组牵引功率限制点或线路限速，则持续运行，否则，到达一定速度后，电制满级减速直至速度下降至规定值后，再满级加速至规定值，整个运行过程中尽量确保6车持续满功率运行，到达指定地点后常用制动满级位停车后立即折返。
CRH3型动车组牵引传动系统探究
CRH3型动车组牵引传动系统探究摘要：本文简述了我国动车组牵引传动系统的特点及发展现状，阐述了动车传动系统的设计思路，并讲解了动车组牵引传动系统分析仿真模型理论知识。
论述了动车组牵引传动系统设计中包括传动系统功率的分析，牵引功率、黏着牵引力、启动加速度、平均加速度、列车运行最高速度等进行列车牵引特性的设计。
通过动车组牵引传动系统的设计过程分析得到了设计过程中的规律讨论了在设计过程中遇到的问题，总结了设计时应注意的问题。
关键词：牵引传动系统分析仿真模型牵引功率黏着牵引引言：牵引传动系统的设计思路的分析，牵引传动系统的特点、牵引传动系统的简介、动车组牵引传动系统分析、列车牵引传动系统容量设计、列车牵引特性设计、列车牵引功率设计等过程。
正文：一、CRH3型动车组的牵引传动系统的简介CRH3型动车组为8辆编组的动力分散交流传动电动车组，4动4拖，其中相邻的两辆动车为一个基本动力单元，每个动力单元具有独立的牵引传动系统，如图l所示，主要由1台主变压器、2台牵引变流器和8台牵引电机等组成。
牵引变压器原边额定电压为单相交流25 kV／50 Hz，副边为l 550 V／50 Hz。
牵引变流器输入侧为四象限脉冲整流器(4QC)，2个4QC并联为一个共同的DC连接供电，中间电容区部分存储能量，输出平滑的直流电压。
输出端为一个PWM逆变器，将DC连接电压转换成牵引系统所要求的变压变频i相电源驱动4个并联的异步牵引电机。
本研究采用DTC系统来控制逆变和电机驱动部分，并对整个牵引传动系统进行建模研究。
二、CRH3型动车组的牵引传动系统的特点CRH3型动车组在不同的速度时刻根据牵引／制动曲线输出所需的牵引力，使动车组顺利完成牵引或制动过程。
牵引工况时，牵引力和速度的数学关系为：三、牵引传动系统的设计对于高速列车的牵引传动系统的设计，首先对列车牵引功率进行设计；其次根据牵引功率、黏着牵引力、启动加速度、平均加速度、列车运行最高速度等进行列车牵引特性设计；最后根据列车的动拖比计算牵引电动机的容量、牵引变流器的容量及牵引变压器的容量。
4 CRH3型动车组变流器系统分析
4 CRH3型动车组变流器系统分析4crh3型动车组变流器系统分析4crh3动车组变流器系统分析crh3型动车组牵引变流器结构紧凑，牵引变流器设计成车下牵引箱，易于运用和检修的模块化结构。
牵引变流器输入侧为四象限脉冲整流器(4qc)，2个4qc并联为一个共同的直流环节供电，中间电容区部分存储能量，输出平滑的直流电压。
输出端为一个pwm逆变器，将直流环节电压转换成牵引系统所要求的变压变频三相电源驱动4个并联的异步牵引电机。
列车工作在牵引状态时作为逆变器，将直流电转变成电压频率变化的三相交流电供给牵引电动机；列车处于再生制动时牵引电动机作为发电机运行，牵引逆变器工作于整流状态，将三相交流电转变成直流电，再由四相限整流器回馈电网。
4.1牵引变流器主电路结构crh3型动车组牵引变流器采用电压型2电平电路，由脉冲整流器和中间电路组成直流电路、逆变器构成。
变压器牵引绕组ac1550v、50hz交流电输入脉冲整流器。
2电平pwm变频脉冲整流器采用igbt元件，实现输出直流电压2600v～3000v定压控制、牵引变压器原边电压、电流、功率因数的控制，以及无接点控制装置保护。
再生制动时，脉冲整流器接收滤波电容器输出的直流3000v电压，向牵引变压器供应ac1500v、50hz交流电并返回电网。
滤波电容器直流电压输入逆变器，根据igbt控制信号，输出变频变压的三相交流电，对4台并联的牵引电机进行转速、转矩控制。
再生制动时逆变器控制在功能上按正向程序转换，感应电机发出三相交流电，逆变器向滤波电容器输出直流电压。
牵引电机采用直接转矩控制方式，使转矩控制反应高速化，提高了系统动态响应性能。
CRH3动车组由8辆车组成，动力配置为4m+4T（M为动车，t为拖车），其中两辆相邻的动车组为一个基本动力单元。
每个动力装置都有一个独立的牵引传动系统。
受电弓真空断路器牵引变流器牵引电机逆变器滤波电容器脉冲整流器脉冲整流器牵引变流器滤波电容器逆变器牵引电机x4x4牵引变压器图4.1 CRH3动车组牵引传动系统crh3牵引传动系统组成原理图如图4.1所示，在动车组中装有4个完全相同且互相独立的动力单元，每个独立的动力单元都相同，其电路如图4.2所示。
CRH3型动车组牵引便变压器冷却系统维护分析
CRH3型动车组牵引便变压器冷却系统维护分析摘要：动车组牵引变压器在工作时产生大量的热，若散热不及时会造成设备温度升高，触发温度保护，限制运行功率，严重的影响设备使用寿命。
牵引冷却系统是主要的散热设备，其散热性能受外界条件影响较大，柳絮期极易发生超温现象。
本文对季节性温度升高进行了分析，并制定了对应的解决方案。
通过研究，确定增加滤棉的方案可靠，并且借结合设备温度确定了更合理的维护时间，实现了降低温度升高故障率的同时，又避免了过渡维修，降低了维护成本。
关键词：CRH3型动车组冷却系统清网周期温度升高牵引系统作为动车组的动力系统关系到动车组的运行状态，而牵引系统能否可靠工作很大程度上又依赖于其冷却系统的性能。
在冷却系统工作过程中，为了加快热量的散发，通常采用冷却风机来加大空气对流速度，提高散热效率。
而随着季节的变化，冷却系统的温度升高现象呈现显著的规律性。
一、动车组冷却系统概述CRH3C和CRH380B(L)型动车组高压系统冷却单元采用FSA型空气过滤器，该结构对于过滤水、砂尘颗粒的综合效果较好，被广泛采用。
但该结构过滤柳絮、短纤维等外物的效果较差，柳絮等纤维物能够通过过滤设备，直接附着在冷却器表面，容易造成冷却器散热性能不佳。
夏初冷却器滤网表面易附着杨柳絮等杂物，这将导致新风难以从变流器及牵引电机冷却系统的风道入口处进入，此时风量减少，情况严重时，牵引变流器及牵引变压器会因过热而停止工作，威胁运行秩序。
每年4、5月前后，在京津城际、京广和京沪高铁运营的CRH3C和CRH380B(L)动车组，经常发生牵引变流器、变压器冷却液温度过高的现象，列车诊断系统自动降低牵引功率，导致车组降速运行。
现场检查后发现冷却单元空气过滤网表面、散热器表面柳絮污染严重，如图1所示。
经过调查确定，在日常维护过程中，车组均严格按照正常的清网周期进行清网，清网质量符合要求，不存在漏检漏修、作业质量不达标现象。
因此有必要对季节性温度升高问题进行研究，确定合理的可靠的冷却系统滤网维护方案，既要达到预期的清网效果，避免冷却系统超温，又要避免“过度维修”、“成本浪费”、“次生灾害”等问题或隐患。
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时提供补给 。通过在副 油箱上安装 的可 视液位检测仪 来观
察系统油量变化。 Ｃ Ｒ Ｈ ３ 型高速动车组牵 引变压器冷却 方式将油 的循 环速
压器 是高漏抗 、多绕 组变压器 ，当采用饼 式 、分裂 式绕组
度 比自然对流时提高３ 倍 ，则变压器可增加容量３ ０ ％ 。
９
遇和 挑战 。 目前 以Ｃ Ｒ Ｈ ３ 系列 为代表 的高速 动车组 已经奔驰 在全 国的 高速 铁路上 ，京滓城 际客运专 线、武广客运 专线 为 国产 高速动 车组提供 了广阔的舞 台。 目前 ，高速 电动车组 全部是动 力分散 式交流传 动 电动 车 组 。在 交 流传 动 电动 车组 将 电能 转变 为 机械 能这个 能
３ 冷却 系统构成及原理
３ ． １ 牵 引变压 器冷 却系统 构成
Ｃ Ｒ Ｈ ３ 型高速动车组牵引变压器 （ Ｔ Ｆ ）位于动车 组Ｔ Ｃ ０ ２ ／
Ｔ Ｃ ０ ７ 拖车的地板下，变压器冷却装置 （ Ｃ Ｌ Ｆ ）在每个变压器
的旁边 。牵 引变压器冷却 系统包含过滤 器、热交换器 、油 泵 、冷却风 扇、通风道 、主要框架 、带液位测量仪 的补 偿 水箱和冷却 剂等主要部件 ，过滤器包括 入 口过滤器和污 垢 粗过滤器及精 过滤器 。冷 却系统 的大部 分冷却液和绝缘 介
些热 能主要来 自于 空载损耗和 负载损耗两 个方面 ，变压器
运行 时发热 的同时也在 向外界 散热 ，当发 热量大 于散热量 时设 备的各个 部件 的温 度就会升 高 ，当发热 量与散热 量相 同时 设备温度 保持不变 ，当设备长 时间处 于发热量大 于散 热量 工况 时设 备各部件 会持续升温 ，这需要 冷却装 置的冷 却性 能足够 强才 能将 设备的温升控制在允许 的范 围内。 牵 引变压器 是高速 动车组 的关 键部件 ，其损耗主 要有 空载 损 耗 和 负载 损耗 ，但是 高速 动 车 组所 采用 的牵 引变
质在变压器 箱里 ，用作冷 却和绝缘 。当冷却液流过冷却 器
量转 化和动力 传递过程 中 ，牵 引变 压器作 为大功率 的 电气 元件 在工作 中会产生大 量的热损耗 ，引起 电气部件温度 升
高 ，如果温度 超过 电气 部件所 能承 受的 范围，牵 引变 压器 将不 能正常工 作，甚至会 破坏 电气 部件 的绝 Ｒ Ｈ ３ 高速动车组牵引变压器散热需求这一 问题，文章阐述 了ｃ Ｒ Ｈ ３ 型动车组牵 引变压器冷却 系统的构成及原理 ，通过广州南至西安北拉通试验 ，验证 了在常态运行工况下ｃ Ｒ Ｈ ３ 型 高速动车 组牵引变压器的冷却 系统的冷却性能完全能满足牵引变压器的散热需求。 关键词 ：高速动车组；牵引变压器；冷却性能
２ 牵 引变压器热损耗 因素分析
牵 引变压 器在运行 时 由于产 生热能而 使设备 发热 ，这
低到 设计要求 的数值 。在空气冷却 式换热器 中，被冷却 的 油是在封 闭的管板通 道 内流动 ，空 气则绕管板外侧 流动 。
为 了取得 最大的冷却 效益 ，通过介质循 环泵和风扇 使得冷 却介质和空气 以确定的速度 和压 力流 动。 变压器副 油箱与主油箱之 间有联接通 路 ，当变压 器 内 因为温度升 高或其他故 障原因产生气体 时，气体可 以经过 联接通路排 到副油箱 中，副油箱还可 以在主油箱油量 不足
考依据 。
３ ． ２ 牵引变 压器 冷却 系统工 作原 理
Ｃ Ｒ Ｈ ３ 型 高速 动车组牵 引变 压器采用强 油风冷的冷却方
式 。它属于强迫 油循 环冷却方 式。是采用在 油箱 周 围安装
强油风冷式冷却装 置 ，它把变压器 中的油 ，利用 油泵打入 油冷 却装置 中后再 复回油箱 ，油冷 却装置做成容 易散热 的 特殊 形状，利用风扇 吹风把热量 带走 ，使变压器 油温度 降
２ ０ １ ３ 年第２ ９ 期
（ 总第２ ７ ２ 期）
鸯 熟 蕊
（ Ｃ ｕ ｍ ｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｖ ｅ Ｎ ｔ ｙ Ｏ Ｎ ． ２ Ｏ ９ ． ２ ０ １ ３ ２ ７ ２）
．
Ｃ Ｒ Ｈ３ 动车组 牵 弓 Ｉ 变压器冷却系统性能研究
孙海 荣 侯红 学 蒋 洁
（ 唐 山轨道客 车有 限责 任公 司产品技 术研究 中心 ，河北 唐 山 ０ ６ ３ ０ ３ ５ ）
时 ，循环泵 从变压器吸取 热的冷却液 。变 压器系统配有膨
胀箱 ，它位于Ｔ Ｃ Ｏ ２ ／ Ｔ Ｃ ０ ７ 车的车顶 ，从而补偿因温度 变化 而
产 生 的冷 却剂 量 的变 化 。
着火 等危险 。因此 ，采用 冷却性 能 良好 的冷 却系统将牵 引
变压器 工作 时散发的大量 热量带走 是非常必 要的 。文章 对 牵引变压 器 的热损 耗进 行 了深入分析 ，阐述 了Ｃ Ｒ Ｈ ３ 型动 车 组牵 引变 压器冷 却系统 的构成及原 理，通过 拉通试验 ，在 常态运行 工况下Ｃ Ｒ Ｈ ３ 型 高速动车组 牵引变压器 的冷却系 统 的冷却性 能完全 能满足牵 引变 压器 的散热要求 ，为新一代 高速 动车 组牵 引变 压器冷却 系统设备 的研发设计 提供 了参
中 图分 类号 ：Ｕ ２ ６ ６ 文 献标识 码 ：Ａ 文章编 号 ：１ ０ ０ ９ — ２ ３ ７ ４（ ２ ０ １ ３ ）２ ９ — ０ ０ ０ ９ — ０ ２
时， 由于横 向漏磁场大，油箱的损耗 也较 高。
１ 概述
我 国高速铁 路的蓬勃 发展给 高速列车 的制造带 来 了机