CRH2动车组辅助变流器设计说明--

CRH2型动车组辅助变流器设计说明
时代电气技术中心
CRH2型动车组辅助变流器设计说明
第一部分Leabharlann 概述第二部分APU介绍
第三部分
ARf介绍
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一.概述
辅助变流器分别由APU和ARf两个柜体组成。APU是Auxiliary Power Uint（辅助电源装置） 的简称 ，ARf是Auxiliary Rectifier（辅助整流 器）的简称。 APU 辅助电源装置是向牵引变流器等的各种送风机以及辅助整流装置等提 供稳定三相ＡＣ４００Ｖ/５０Ｈｚ电源(恒压恒频）的装置。并且， ＡＰＵ上还内置有辅助变压器ATr，它把牵引变压器的3次绕组输出电 压ＡＣ４００Ｖ变为不稳压的单相ＡＣ１００Ｖ/50Ｈｚ电源。 ARf 辅助整流器是对ＡＰＵ的输出ＡＣ４００Ｖ、３相交流进行整流，提 供ＤＣ１００Ｖ电源的装置。并且，还内置有对ＡＰＵ的ＡＣ４００ Ｖ电压输出向ＡＣ１００Ｖ进行变压的变压器（ＴＲ３），和向ＡＣ ２２０Ｖ进行变压的变压器（ＴＲ４）。
电压瞬间变动时的 稳定时间
１个循环（２０ｍＳ）以下
其他
效率在９０％以上
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二.APU介绍
APU原理 APU主电路图如下：
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二.APU介绍
APU主要由输入变压器（TR1，400V/470V),输入滤波电容器 （ACFC),输入滤波电抗器（ACL1),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。 APU各环节及主要作用： 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。 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 换成稳定的直流电压。控制方式采用脉冲宽度调制方式。 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。 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。 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璇波电压。 输出接触器：输出接触器3phMK起接通和切断负载的作用。
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ＡＰＵ输出的ＡＣ４００Ｖ ３相 ５０Ｈｚ交流电源通过 整流器用变压器（ＴＲ２）进行变压，由３相电桥的二极 管整流电路变为ＤＣ１００Ｖ。因为ＤＣ１００Ｖ贯穿着 编组，为了把各个辅助整流器的输出电流均等化，在辅助 整流器输出部上设置了调整电阻０．００５Ω，具有下降 特性。
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三.ARf介绍
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一.概述

①额定电压 ②电压变动范围 使用条件 ①环境温度 输出电压种类和技术参数
类别 交流３相
输入电源参数
辅助变流器技术参数
ＡＣ４００Ｖ（５０Ｈｚ）单相 ＋２４％～－３１％（连续）， －２５～＋４０℃（外界温度）
交流单相
－３７％（１０分钟）
直流 （辅助整流器箱） ＡＣ２２０Ｖ １２ｋＶＡ 同左 同左 － ＤＣ１００Ｖ ５８ｋＷ ±１０％ － －
内置ＡＴr （不稳定）输出 ＡＣ１００Ｖ ２２ｋＶＡ ＋２６％～－４１％ ５０Ｈｚ －
额定电压 额定输出 电压精度 频率 失真率 AC输出电压瞬间变 动 (ATr除外)
ＡＣ４００Ｖ １２３ｋＶＡ ±１０％ ５０Ｈｚ±１％ ５％以下
ＡＣ１００Ｖ １２ｋＶＡ 同左 同左 －
＋５％、－５％（ＡＣ４００Ｖ输出） （输入电压AC400V，负载变动在70% ← → 100%时）
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三.ARf介绍
这个电阻是一个可变电阻，阻值随着电流的增大而增大， 是起保护作用的。当DC100V输出正常（没有过流）时， 电阻值为额定值（0.01欧），电阻当导线用，当输出电流 超范围，电阻值跟着增大，电阻上分得的电压也增加，能 够有效的控制电流。作用与熔断器作用相似，但是比熔断 器好，因为熔断器靠损坏自身保护，这种电阻不会损坏自 身，可以自恢复。三菱的DC100V输出是二极管整流出来 的，是不控的，所以采用这种自恢复的电阻值相当有必要
ARf内部结构 ARf正面器件分布图
整流模块
变压器400V/78V,65KVA
变压器400V/100V,22KVA
变压器400V/220V,12KVA
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三.ARf介绍
ARf背面器件分布图
电阻 0.01欧姆，290A,1S×2P
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三.ARf介绍
调整电阻 调整电阻是为使直流输出电压具有下图所示的下降特性。 因为ＤＣ１００Ｖ贯穿着编组，为了把各个辅助整流器的 输出电流均等化，在辅助整流器输出部上设置了调整电阻 ０．００５Ω，具有下降特性。 图．电压的下降特性
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二.APU介绍
保护的种类与设定值 故障类别 a.重故障１ 通过一次故障检测，闸控全部ＯＦＦ后，为重故障。（不进行自动再起动） ↓ ＩＶＫ1、３ｐｈＭＫ一起断开，２秒之后ＤＣＨＫ断开， 故障闭锁。 ↓ 通过车上复位（外部复位）、地板下ＡＰＵ的复位（局部复位），或控制电源关闭投入（３秒以上），进行再起动 操作。 b.重故障2 通过一次故障检测，闸控全部ＯＦＦ后，为重故障。 （不进行自动再起动） ↓ ＩＶＫ1、３ｐｈＭＫ一起断开，２秒之后ＤＣＨＫ断开， 故障闭锁。 ↓ 不接受车上复位（外部复位）的操作。 通过地板下ＡＰＵ的复位（局部复位），或者控制电源关闭投入（３秒以上）时，可能复位。 c.轻故障 故障发生之后，闸控全部ＯＦＦ。ＩＶＫ1、ＩＶＫ２、３ｐｈＭＫ断开，为轻故障。 （ＤＣＨＫ只在逆变器输入过电压的情况下断开） ↓ ＡＰＵ自动复位 ↓────────────→６０秒之间再次发生故障 ６０秒之间没有再次发生故障 ↓ ↓ 以后和重故障１同样处理 继续运行
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二.APU介绍
继电器单元各种信号输出 ①ＡＲｆＫ闭合：ＡＰＵ的输入电压一旦被确立（ＡＣ２ ５０Ｖ以上）的话，由来自ＣＰＵ的指令，ＡＲｆＫＲ被 励磁（CN2插座的5脚即“101X”线得电），ＡＲｆＫ闭 合。在ＡＰＵ停止的时候，变频器、逆变器变为ＯＦＦ， ２０秒之后ＡＲｆＫ断开。 ②ＡＰＵ故障：ＡＰＵ发生重故障的情况下，通过来自Ｃ ＰＵ的指令，对ＡＰＵＦＡＵ进行励磁。常闭触点断开， CN1插座的10脚与16脚即M100线与M135线断开。常开 触点吸合，CN2插座的20脚即93C线得电。由此，向监视 器发出ＡＰＵ故障信号。 ③瞬间停电检测：ＡＰＵ的输出在停止的情况下，根据Ｃ ＰＵ的指令，向外部输出瞬间停电检测信号（CN2插座的 6脚即112G线得电）。（停电最短为０．５秒）
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二.APU介绍
保护设定
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二.APU介绍
表续
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二.APU介绍
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三.ARf介绍
ARf原理 ARf主电路图如下：
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三.ARf介绍
辅助整流器箱为自冷却方式，是由整流器变压器（ＴＲ ２）、整流二极管单元（Ｒｆ）、具有让输出电压拥有下 降特性的电阻（Ｒ１２）,降压变压器（ＴＲ３,ＴＲ４） 等构成。
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二.APU介绍
APU内部结构 APU柜正面器件分布图
接触器IVK1 接触器IVK2 整流模块
继电器单元
PWB单元
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二.APU介绍
APU背面柜体器件分布图
输入滤波电容 输出滤波电容 接触器3phMK
逆变器单元
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二.APU介绍
APU顶部器件分布图
变压器TR1
电抗器ACL2
ACL1+ATr
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二.APU介绍
APU后端
APU前端
风机
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滤网15
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二.APU介绍
APU动作逻辑说明
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二.APU介绍
动作： APU启动： ①控制电源ＯＮ：ＣＶＤＲ继电器被励磁（继电器单元中）。（CN1插座的9脚与15脚 即M435线及M436线闭合）。 ②ＡＰＵ起动：控制电源闭合后，再闭合ＶＣＢ的话，ＡＰＵ的输入电压确立，ＡＰＵ 开始起动。 ＶＣＢ闭合后，控制电源再被闭合的话，ＡＰＵ的ＣＰＵ初期复位、然后起动开始。 ③ＤＣＨＫ的闭合：ＡＰＵ的输入电压一旦被确立（ＡＣ２５０Ｖ以上），通过来自Ｃ ＰＵ的指令，ＤＣＨＫＡＲ被励磁（继电器单元中） ，ＤCＨＫ主触头断开。 ④ＩＶＫ２的闭合：ＤＣＨＫ线圈吸合0.５秒后，由来自ＣＰＵ的指令，ＩＶＫ２ＡＲ 被励磁（继电器单元中）。IVK2闭合。 ⑤ＩＶＫ１的闭合：ＩＶＫ２被闭合开始１．５秒之后，由来自ＣＰＵ的指令，ＩＶＫ １ＡＲ被励磁（继电器单元中） 。ＩＶＫ１被闭合，IVK2断开，０．５秒后变频器 进行软起动。变频器的输出电压在达到DC７００Ｖ的时候，逆变器的输入电压被确 立，０．５秒之后逆变器进行软起动。 ⑥３ＰｈＭＫ的闭合：ＩＶＫ１闭合起０．５秒之后，由来自ＣＰＵ上的指令，ＡＰＵ ＫＡＲ被励磁（继电器单元中） ，３ＰｈＭＫ闭合。 ＡＰＵ停止： ＶＣＢ变为ＯＦＦ、如没有输入电压（ＡＣ２５０Ｖ未满），ＡＰＵ停止。变频器， 逆变器变为ＯＦＦ后，ＩＶＫ１、３ｐｈＭＫ在２０秒之后断开，ＤＣＨＫ２２秒之 后断开。