华东交通大学 动车组传动 第7章 动车组牵引与控制原理(CRH2牵引传动控制系统)
CRH2型动车组牵引电动机概述
CRH2型动车组牵引电动机概述CRH2型动车组采用MT205型三相鼠笼异步电动机，每辆动车配置4台牵引电动机(并联连接)，一个基本动力单元共8台，全列共汁16台。
电动机额定功率为300kW。
最高转速6120r/min.最高试验速度达7040r/min。
牵引电动机由定子、转子、轴承、通风系统等组成.绝缘等级为200级。
牵引电动机采用转向架架悬方式，机械通风方式冷却，平行齿轮弯曲轴万向接头方式驱动。
外形如图7.62。
所有牵引电动机的外形尺寸、安装尺寸和电气特性相同，各动车的牵引电动机可以实现完全互换。
牵引电动机在车体转向架上的安装位置见图7.63。
同直流电动机相比，三相异步电动机有着显著的优越性能和经济指标，其持续功率大而体积小、质量轻。
具体地说有以下优点：(1)功率大、体积小、质量轻。
由于没有换向器和电刷装置，可以充分利用空间，同时在高速范围内因不受换向器电动机中电抗电势及片间电压等换向条件的限制，可输出较大的功率，再生制动时也能输出较大的电功率，这对于发展高速运输是十分重要的。
(2)结构简单、牢固，维修工作量少。
三相交流牵引电动机没有换向器和电刷装置，无需检查换向器和更换电刷，电动机的故障大大降低。
特别是鼠笼形异步电动机，转子无绝缘，除去轴承的润滑外，几乎不需要经常进行维护。
(3)良好的牵引特性。
由于其机械特性较硬，有自然防空转的性能，使黏着利用率提高。
另外，三相交流异步电动机对瞬时过电压和过电流不敏感(不存在换向器的环火问题)，它在起动时能在更长的时间内发出更大的起动转矩。
合理设计三相交流牵引电动机的调频、调压特性，可以实现大范围的平滑调速，充分满足动车组运行需要。
(4)功率因数高，谐波干扰小。
其电源侧可采用四象限变流器，可以在较广范围内保持动车组电网侧的功率因数接近于1，电流波形接近于正弦波，在再生制动时也是如此，从而减小电网的谐波电流，这对改善电网的供电条件、减小通信信号干扰、改善电网电能质量和延长牵引变电站之间的距离十分有利。
(完整word)CRH2时速200KM动车组概述
一、CRH2型200KM动车组概要1．概述由四方机车车辆股份有限公司为主机厂牵头为中国铁道部生产的时速200公里动力分散型电力动车组（动力分散是与动力集中相对应的两种动车组的动力布置方式，动力集中方式指整个动车组的动力只集中在头尾两节机车如中华之星或一节机车上如蓝箭动车组采用推挽是的牵引方式，前拉后推；动力分散方式是指将动车组的动力布置在动车组的所有或若干节车辆上，这样做的好处在于动车组的黏着性能好,起动、制动速度快，可靠性好—某节车故障只损失小部分动力，缺点是动力装置总重量较重,检修维护量大、噪音较大），是以日本新干线E2—1000番为原形车,引进日本川崎重工、三菱电机、日立公司（日立公司和北车永济厂生产10列车的牵引变流器）等公司的技术生产的。
新干线E2—1000番川崎—四方时速200公里电力动车组共计要生产3包（当时中国铁道部按包为单位招标,每包20列,共计60列480节)。
其中3列为原装进口车，6列为进口成套设备的组装车，51列为关键零部件进口，在中国生产和总装的国产车。
之所以日方以日本新干线E2-1000系“疾风号"动车组为原型车参与中国铁道部的时速200公里动车组招标，是因为该动车组的基本情况在现有的新干线动车组中最接近中国铁道部的招标要求。
E2-1000番是50Hz区间专用车.在技术上,采用了IGBT（绝缘栅双极型场效应管)等先进元器件和动力分散结构的E2-1000也是比较符合中国的实际情况。
该动车组为动力分散型电力动车组，4动4拖编组，定员610人，运营时速200公里，最高时速250公里。
时代集团和时菱公司作为三菱公司的技术受让方，负责51列国产车的牵引变流器（CI）、列车信息控制装置（MON）和辅助电源装置(APU和ARF)的大部分生产，其中时代集团制造中心负责CI和MON的生产。
中国日系200公里动车组CRH2动车组在北京环环行铁道两列8辆的编组也可以通过重联的形式组成16辆的大编组合并运行。
CRH2型动车组牵引传动系统工作原理及控制
CRH2型动车组牵引传动系统工作原理及控制简介CRH2型动车组是中国铁路总公司研制的一种高速动车组，它采用了先进的牵引传动系统，使得列车运行更加平稳、舒适、安全。
本文将对CRH2型动车组牵引传动系统的工作原理及控制做简要介绍。
牵引传动系统设计结构CRH2型动车组牵引传动系统主要由两部分组成：1.传动控制装置（Traction Control Unit，简称TCU）：负责对牵引变流器进行控制，使它能够在不同工况下提供合适的电能给电机车转动。
2.永磁同步电机：由牵引变流器接受高压直流电流，再将其转化为交流电流供给电机。
永磁同步电机与牵引变流器通过两根电缆相互连接，通过双馈变流器的控制可以调整电机的转速、电流及扭矩。
工作原理当列车开始加速时，列车的电控系统将加速命令发给TCU，TCU会根据加速命令计算出需要给永磁同步电机提供多少电能，然后再将指令发送给牵引变流器。
牵引变流器会将直流电信号转换成三相交流电信号，通过永磁同步电机的转子产生电磁场，与电机内部的电磁场相互作用，产生转矩，从而使电车向前行驶。
当列车开始减速时，列车的电控系统将减速命令发给TCU，TCU会根据减速命令计算出需要回收多少列车惯性能量供给电网，然后再将指令发送给牵引变流器。
牵引变流器将列车由电动状态转为电制动状态，在电机内部通过电气反向转换的方式，将电能从电机中抽走转化成电动红外辐射远距离无线通信份额，反馈到直流供电系统中，从而实现了回收列车惯性能量的目的。
控制系统设计控制方式CRH2型动车组采用了集中式控制方式，所有永磁同步电机通过车载TCU统一控制，从而使整个牵引传动系统工作更加稳定。
在TCU中，采用了现代化的控制理念，通过高效控制算法实现列车的稳定加速和减速，并满足列车输入输出功率的匹配。
控制原理TCU通过精准测量永磁同步电机的工作状态，包括转速、电流、电压等参数，来掌握牵引传动系统的工作状态。
当需要加速或减速时，TCU会立即对永磁同步电机的控制信号进行调整，从而保证列车稳定运行。
动车组牵引传动系统
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第四章 动车组牵引传动系统
牵引系统的组成：
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第四章 动车组牵引传动系统
牵引主电路：
由4号车或者6号车的受电弓受电，通过车顶上的特高 压导线，经由VCB后被送到2号车或者6号车的主变压器。 车顶上安装有保护接地装置（EGS），运行中，需要紧急 让变电所区间内的所有车辆停车时，让其动作，使架线接 地短路。EGS的操作必须按照铁道部的规定执行。
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第四章 动车组牵引传动系统
牵引主电路：
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第四章 动车组牵引传动系统
CRH2牵引传动系统基本组成
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。 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。 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。 LA204 或 LA205 型 避 雷 器 —— 额 定 电 压 为 AC42kV ， 动 作 电 压 为 AC57kV以下，限制电压为107kV。 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。 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。
CRH2A型动车组牵引系统工作原理及故障处理
CRH2A型动车组牵引系统工作原理及故障处理摘要：本文对CRH2A型动车组在载客运营及检修作业中牵引系统的应用进行概述，首先介绍了工作原理及牵引变压器、牵引变流器、牵引电机关键部件，最后对CRH2A 型动车组牵引系统牵引电机温度高故障处理进行介绍。
关键词：牵引系统；牵引电机；牵引变压器；牵引变流器DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2018.14.0531 关于CRH2A型动车组牵引系统组成简介1.1 牵引系统概述动车组分为 2 个动力单元：M1+M2，M3+M4。
动车组要求的弓网电压为25kV、50Hz 的单相交流电，由受电弓从接触网受电、通过VCB 与牵引变压器 1 次侧绕组连接。
每个动力单元车中各设一台牵引变压器、两台牵引变流装置及八台牵引电机。
牵引变流装置牵引运行时向牵引电动机供电，制动时将制动再生电能反馈回电网，在牵引及再生制动时向主电动机供应电力和制动时电力再生控制之外且具有保护功能。
牵引电动机使用3 相鼠笼式感应电动机，轴端安装有速度传感器，检测转子频率，并将信息反馈给牵引变换装置、制动控制器。
1.2 牵引系统关键部件简述1.2.1 牵引变压器CRH2A型动车组牵引变压器具有2 次绕组为2个独立绕组，每个绕组与一台牵引变流装置连接，使 2 次绕组具有高电抗和弱藕合性，确保牵引变换装置具有稳定运行的特性。
另外，为对应于每个 2 次绕组的增容，1 次绕组配置了2 个并联结构的线圈；为了减轻重量，1 次，2 次线圈采用了铝质线圈；1 次绕组接地侧、2 次绕组侧及3 次绕组侧的绝缘套管采用了耐热环氧树脂将11 根铜质中心导线注塑一体成形的端子板。
相对于 3 次绕组侧的一端子使用并引出了 2 根中心导线的特点。
3次绕组对应的电压、电流及容量值如下表：CRH2A型动车组牵引变压器具有壳式变压器结构，油箱分为上下两个部分。
油枕与主体箱通过连接孔与主体箱内的油流通，油充填在波纹管的外侧，波纹管的内侧与大气相通。
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。
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。
动车组电传动与控制原理
Ts 2
Ts 2
A4
B4 C4
• 当位于区域4时，所在三角形顶点状态为（OON、 PON、PPN、PPO），图3.38给出了相应的对称 PWM波形，其状态顺序为OON、PON、PPN、 PPO、PPO、PPN、PON和ONN。
• 中点电压控制
三电平逆变器中间电位平衡的控制问题是非 常重要的，若中点电位偏移，在输出电压中会 产生附加的畸变。如果正电流从中点流出，则 上端的电容器处于充电状态；而下端的电容器 处于放电状态，从而降低0点的电位。反之，当 电流流入中点时，0点的电位会增加。在大六边 形顶角状态下（PNN、PPN、NPN、NPP、 NNP和PNP）以及零状态下（OOO、NNN、 PPP），没有中点电流，不会产生中点电位的 偏移；而在其他状态时，中点电位可以通过调 节不同开关工作状态的时间间隔来加以控制。
• GTO的缺点有两个：一是关断增益较小，门极反向关
断电流较小；二是为限制及关断损耗需设置专门的缓 冲电路，这部分电路消耗一定能量，而且需要快速恢 复二极管、无感电阻、无感电容等器件。
• （2）绝缘门栅极晶体管（简称IGBT）
• IGBT是一种增强型场控（电压）复合器件，集大功率晶体
管GTR通态压降小、载流密度大、耐压高和功率MOSFET 驱动功率小、开关速度快、输入阻抗高、热稳定性好的优 点于一身。IGBT通过施加正向门极电压形成沟道、提供晶 体管基极电流使IGBT因流过反向门极电流而关断，其门极 控制电路大为简化。大功率IGBT的研制成功为提高电力电 子装置的性能，特别是为牵引变流器的小型化、高效化、
第七章 动车组牵引与控制原理
第一节 动车组牵引变流器原理及控制
动车组牵引变流器原理及控制
一 牵引变流器用电力电子器件
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6、牵引变流器CI
一个基本动力单元2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。
作用：接受来自主变压器的交流电，经过交 直交变换成三相电压、频率可调的交流电， 向牵引电动机提供电力。制动时，吸收电动 机产生的再生电能反馈给电网或中间直流环 节，目前一般都是送回中间直流回路（电容） 来进行再生制动。
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M1/M3 车上装有牵引变压器，通过特高压电 缆而贯通连接在各车的25kV特高压电源，经 由各车的特高压接头、主断路器VCB，连接到 牵引变压器原边绕组上。
.
2、保护接地开关(EGS)
受电弓和保护接地开关安装在同一车辆上。保护接地开关 通过把特高压电源接地，来防止对车体施加特高电压。由 于主断路器（VCB）的原因引起不能阻断主电路的事故电流 时，或在接触网电压异常时，强制性地操作保护接地开 （EGS），把接触网接地，把接地电流流向接触网，让变电 所的隔离开关跳闸，能使接触网处于无电压的状态。此外， 在对高压设备箱内部进行检查时，为确保维修人员的安全， 通过接地保护开关和高压设备箱间的联动的锁定装置，预 先把受电弓接地，即使万一受电弓上升，也能防止触电事 故的发生。（一般检修时先将接地开关转至接地位才能拔 出对应钥匙去开启高压设备箱即安全连锁，以确保安全。）
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7、牵引电动机
CRH2A每节动车上有四台牵引电动机三（相鼠笼式感 应电机），分别安装在两个转向架上。
牵引电动机的技术参数：牵引电动机的功率为300KW， 额定电压为2000V，额定电流为106A，转差率0.014， 型号为MT205型。同一个转向架的两台牵引电动机背 向装置，因此转向相反，如图中1M11，1M12转向相反 （因为图中1M11换了相序）
功能例如下表所示。
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变流器电路（单台电机）
பைடு நூலகம்
中
间
直
流
M
电
路
“交－直－交”
.
CRH2 主电路简图
.
第二节 CRH2A主电路
一、概述 8节标准编组中为4动4拖的结构，以2动2拖为一个
动力单元，一个动力单元的牵引传动系统主要由网 侧高压电气设备、1个牵引变压器、2个牵引变流器、 8台牵引电动机组成。（相关的电路图为1DY、2DY、 6DY、7DY。）
.
主电路设备构成
1号 2号车 3号车 4号车 5号车 6号车 7号车 8号车
车 M1 M2 T2
T3
M3 M4 T4
T1
受电弓PAN
1
1
真空断路器
1
1
VCB及避雷
器Arr
变压器MTr
1
1
变流器CI
11
11
牵引电机M
.
44
44
二、主电路
1、25KV特高压电路 车辆编组如图所示。 参见图6DY
.
特高压连接设备构成
.
牵引变流器采用三电平四象限脉冲整流器，将单相交 流电变换成直流电储存到支撑电容FC中，再由逆变器 将直流电转换成电压频率皆可调的三相交流电，给四 台牵引电动机1M11，1M12，1M13，1M14。牵引电动 机采用速度、转矩控制方式，牵引变流器中的逆变器 采用矢量控制方式，整流器采用的是PWM(脉冲宽度 调制)控制。
保护接地开关通过车辆的车内按钮开关进行操作。 .
3、主断路器(VCB)
CRH2A动车主断路器是真空断路器，额定开断 容量是100MVA，额定电流为200A，额定断路电 流为3400A。额定开断时间小于0.06S。
安装主断路器（VCB）的目的是:在牵引变压器 二次侧以后的电路发生故障时，能够迅速、安 全、可靠地阻断过电流。在正常时，也是对主 电路的开闭进行操作的开关，它兼有断路器和 开关的2 种作用，是动车上的电源开关和总的保 护电器。
第7章 动车组牵引与控制原理
第二节 CRH2型动车组牵引传动与控制系统
.
2、设备代号：
（1） 代号命名方法
按照下述方法命名设备的代号。（以“CMCORR1”为
例）
空气压缩机切断辅助继电器1。
.
如30R
.
功能：表示动作的功能。不必要时可以省略。也 可以重复。（CO=Cut Off、R=Reserve）
中间直流回路的电压为2600~3000V。随牵引电机输出 功率进行调整。牵引变流器输入为1285KVA （AC1500V,857A,50HZ）,中间直流环节容量为 1296KW（DC3000V,432A）,牵引变流器输出为 1475KVA（3xAC2300,424A，0~220HZ）。
.
牵引变流器的电力电子器件采用3300 V/1200A等级的IGBT器件，冷却介质为氟化 碳。模块具有互换性。
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4、避雷器Arr
一个动力单元配一个避雷器，全列共计2个。额 定电压为42kv，动作电压为57kv以下，限制电 压为107kv，由氧化锌主体的金属氧化物构成， 是非线性高电阻的无间隙避雷器。
作用原理:避雷器与牵引变压器并联，网压正常 时，避雷器电阻很大，时主电路影响较小，当 雷击过电压或浪涌电压过来时，呈低阻态，将 雷击电压导入大地，同时避雷器的电压限制特 性也可限制其高电压的数值，防止将雷击过电 压加到设备上。
.
5、牵引变压器 2 次电路
一个动力单元1个，采用壳式结构、车体下吊装、 油循环风冷。有1个原边绕组（25KV,3060KVA),2个 牵引绕组(1500V,2*1285KVA)。其中2 个绕组S1、S2 （1501，1502）；S3、S4（1503、1504）为牵引绕 组，是向列车驱动电路(牵引变流器)提供电力。剩 下的a、b（701、751）是向动车组的照明、空调等 辅助电路、控制电路、通信电路等提供电力，也称 为3 次绕组(400v,490KVA)。
特高压连 2号车M1 接设备
受电弓
接地开关
电缆组件 2
跳线
1
变流器
1
主断路器 1
牵引变压 1 器.
3号车M2
1 1 1
4号车T2
1 1 2 1
5号车T3
1 1
6号车M3
1 1 2 1 1 1 1
7号车M4 1
电源是25kV、50Hz 单相交流电，使用安装在4 号 车、6 号车的受电弓的其中一个（2 个受电弓中 的1 个通常处在降弓折叠状态）从接触网上受电， 2 号车与6 号车之间用25 kV 特高压电缆贯通连 接。（受电弓为DSA250型，额定电流为1000A，接 触压力为70±5N。具有自动降弓功能，列车运行 速度为200km/h。