CRH2型动车组牵引变流器
关于CRH2型动车组牵引变流器工作原理及常见故障分析
关于CRH2型动车组牵引变流器工作原理及常见故障分析作者：王洪涛来源：《中国科技博览》2018年第34期[摘要]本文介绍了CRH2型动车组动力单元中牵引变流器的结构及工作原理，动车组运用过程中常见故障，并详细介绍了故障处理方法。
[关键词]CRH2型动车组；牵引变流器；常见故障中图分类号：TD540 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）34-0033-01一、高压及牵引控制系统概述动车组由动车、拖车组成，其中动车含有牵引驱动系统，拖车不含牵引等高压系统。
动车组通过车顶受电弓将25kv、50Hz单相交流电引致牵引变压器，牵引变压器将单相交流电转化为牵引变流器及客室、风机、辅助控制用电设备等。
动力单元列车一般含有一台牵引变压器，每台牵引变压器供两台牵引变流器工作；每辆动车含有一台牵引变流器，每台牵引变流器驱动4台牵引电机。
牵引工况下，牵引变流器将接触网25kv、50Hz单相交流电转化为牵引电机所需电源，驱动牵引电机；制动工况下，牵引变流器将牵引电机转化的电能反馈给接触网。
牵引电机一般采用3相鼠笼型感应电机，牵引电机非传动端安装有速度传感器，传感器将采集的数据提供给牵引变流器及制动控制装置。
其中拖车通过轴端速度传感器采集速度信号，提供给本车制动控制装置。
二、牵引变流器工作原理牵引变流器包括主电路设备、控制电路、冷却系统组成，其中主电路包括电平脉冲整流模块、中间直流电路、三电平逆变模块、交流接触器、充电单元、继电器单元等；控制电路包括无触点控制装置、门极电源等；冷却设备包括主风机、辅助风机、热交换器等。
整流部分将单相交流电转化为中间直流电压，逆变部分将中间直流电压转化为三相交流电，供牵引电机使用。
2.1 整流部分整流部分包括单相3级PWM脉冲整流模块，其将牵引变压器二次侧电压1500V、50Hz整流成中间直流电压。
通过无触点控制装置的IPM选通控制，实现输出直流电压2600～3000V定电圧控制、牵引变流器原边侧电压电流功率因数1控制。
CRH2C型动车组牵引传动系统
第四章牵引传动系统第一节动车组牵引传动方式CRH2C型动车组采用交流传动系统，动车组由受电弓从接触网获得AC25kV/50Hz电源，通过牵引变压器、牵引变流器向牵引电机提供电压频率均可调节的三相交流电源（如图4-1所示）。
图4-1 牵引传动系统简图一、牵引工况：受电弓将接触网AC25kV单相工频交流电，经过相关的高压电气设备传输给牵引变压器，牵引变压器降压输出1500V单相交流电供给牵引变流器，脉冲整流器将单相交流电变换成直流电，经中间直流电路将DC2600~3000V的直流电输出给牵引逆变器，牵引逆变器输出电压/频率可调的三相交流电源（电压：0~2300V；频率：0～220Hz）驱动牵引电机，牵引电机的转矩和转速通过齿轮变速箱传递给轮对驱动列车运行（如图4-2所示）。
图4-2 牵引工况传动简图二、再生制动：一方面，通过控制牵引逆变器使牵引电机处于发电状态，牵引逆变器工作于整流状态，牵引电机发出的三相交流电被整定为直流电并对中间直流环节进行充电，使中间直流环节电压上升；另一方面，脉冲整流器工作于逆变状态，中间直流回路直流电源被逆变为单相交流电，该交流电通过真空断路器、受电弓等高压设备反馈给接触网，从而实现能量再生（如图4-3所示）。
图4-3 再生制动工况传动简图三、牵引电机采用三相鼠笼式牵引电机，其轴端设置速度传感器，实时检测电机转速（转子频率），对牵引和制动进行实时控制。
M1车和M2车传动系统独立控制，某动车故障时，故障动车将被隔离，无故障动车可以继续为列车提供动力；当某个基本单元故障时，可通过VCB切除故障单元，而不会影响其它单元工作。
图4-4 为牵引系统主电路原理图。
图4-4 牵引系统主电路原理图精品文档交流第二节牵引系统构成及工作原理CRH2C型动车组牵引传动系统主要由特高压电器设备和主牵引电气系统组成，特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；主牵引电气系统主要作用是完成交流变频、直流调压、调整牵引电流的大小及相序、输出牵引力等，主要由牵引变压器、四象限变流器、牵引逆变器和牵引电机组成。
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。
crh2动车组故障处理手册范本
CRH2动车组故障处理手册目录1、牵引变流器传输不良〔002〕2、牵引变流器故障1〔004〕3、牵引变流器故障2〔005〕4、制动控制装置传输不良〔052〕5、制动控制装置故障〔059〕6、制动控制装置速度发电机断线1〔060〕7、制动控制装置速度发电机断线2〔061〕8、制动控制装置速度发电机断线3〔062〕9、制动控制装置速度发电机断线4〔063〕10、辅助电源装置通风机停顿〔143〕11、辅助电源装置故障〔135〕12、辅助电源装置ACVN1跳闸〔146〕13、车门关闭故障〔第1位〕〔108〕14、车门关闭故障〔第2位〕〔109〕15、车门关闭故障〔第3位〕〔110〕16、车门关闭故障〔第4位〕〔111〕17、制动缺乏〔123〕18、牵引变流器通风机停顿〔137〕19、牵引电机通风机1停顿〔137〕20、牵引电机通风机2停顿〔138〕21、牵引变流器微机故障〔139〕22、牵引变流器故障〔141〕23、主电路接地〔142〕24、辅助电源装置ATN跳闸〔148〕25、抱死1〔151〕26、抱死2〔152〕27、制动不缓解〔153〕28、轴温1〔154〕29、轴温2〔155〕30、主变压器一次侧过电流〔162〕31、主变压器三次侧过电流〔163〕32、主变电压器三侧接地〔164〕33、主变压器油泵停顿〔165〕34、辅助电源装置传输不良〔204〕35、辅助电源装置ARfN2跳闸〔144〕36、空调装置传输不离〔302〕37、空调装置1逆变器传输不良〔308〕38、空调装置2逆变器传输不良〔309〕39、辅助电源装置VDTN跳闸〔166〕40、乘客信息显示器1传输不良〔611〕41、乘客信息显示器1故障〔617〕42、乘客信息显示器2传输不良〔619〕43、乘客信息显示器2故障〔625〕44、目的地显示器1故障〔631〕45、目的地显示器2故障〔632〕46、自动播送装置传输不良〔641〕47、自动播送装置故障〔646〕48、距离传感器2传输不良〔657〕49、距离传感器1传输不良〔661〕50、距离传感器1异常〔665〕51、距离传感器2异常〔666〕52、车上检查开关“开〞〔695、696〕53、编组间传输不良〔826〕54、监控器传输不良中央1〔830、832、850、852〕55、监控器传输不良中央2〔831、833、851、853〕56、监控器传输不良终端〔834-841，854-861〕57、辅助电源装置ACVN2跳闸〔147〕58、空调装置1通风机异常〔114〕59、空调装置2通风机异常〔115〕60、空调装置1压缩机异常〔116〕61、空调装置2压缩机异常〔117〕62、空调装置1高压开关动作〔118〕63、空调装置2高压开关动作〔119〕64、空调装置1加热器异常〔120〕65、空调装置2加热器异常〔121〕66、空调装置1斩波器异常〔122〕67、空调装置2斩波器异常〔124〕68、空调装置1VVVF异常〔125〕69、空调装置2VVVF异常〔126〕70、空调装置1CVCF异常〔127〕71、空调装置2CVCF异常〔128〕72、空调装置1排水泵异常〔362〕73、空调装置2排水泵异常〔363〕74、ACK1接通不良〔170〕75、受电弓上升位置异常〔194〕76、污物槽100%〔196〕77、污物槽80%〔197〕78、分相区信号处理装置重故障〔682〕79、LKJ装置传输不良〔911〕一、牵引变流器传输不良故障代码：002行车控制要求：可以维持运行1、故障显示当出现牵引变流器传输不良故障时，在监视屏主菜单页面下方闪现故障提示界面，并伴有声音报警。
CRH2型动车组牵引变流器接地故障的判断及处置方法
CRH2型动车组牵引变流器接地故障的判断及处置方法CRH2型动车组牵引变流器接地故障的判断及处置方法侯文军：太原车辆段摘要：通过了解牵引变流器接地相关故障代码的含义及保护动作，进行相关试验和数据分析，提出故障基本判断方法和相应处置方案，有效提升牵？1变流器接地故障的处理效率。
关键词：动车组；牵引变流器;接地故障；判断处置0概述牵引变流器作为动车组的重要组成部分，由四台 牵引电机电源控制，由脉冲整流器直流平滑电路、逆 变器、真空交流、接触器主电路设备和无触点控制装 置组成，控制电源控制整个电路设备的运转。
牵引变 流器属于动车组的传动装置，牵引电路中的变流器的 主要功能是转换直流和交流之间的电能量，并通过各 种牵引电动机动车的运行进行控制和调节。
当网压瞬 间波动过大时，整流器中电容元器件瞬间无法吸收过 大电能，同时超出其承受范围，就会导致其击穿，造成 主电路接地。
需要对CRH2型动车组在运行过程中牵 引变流器二次侧过电流和牵引变流器牵引绕组发生 接地故障的原因进行分析，制定CRH2型动车组牵引 变流器故障基本判断方法和处理过程，可有效提升牵 引变流器故障处理效率。
1故障代码释义及故障保护动作与牵引变流器接地相关故障代码主要有：牵引变 流器故障1(代码004)、牵引变流器故障2(代码005)、牵引变流器GDI(代码055)、牵引变流器GD2(代码 050)、牵引变流器故障1(代码141)、主电路接地(代码 142)、牵引变流器VDLV2(代码023)。
牵引变流器故障1(代码004)，判断条件是:在运 营模式下，牵引变流器发给网络的通讯信息中，包含了“发生可复位的保护动作”信息。
牵引变流器故障2(代码005),判断条件是:在运 营模式下，牵引变流器发给网络的通讯信息中，包含 了“发生不可复位的保护动作”信息。
该类故障指相对 牵引变流器故障1较为严重的故障，不可在通电状态 下直接复位，需要CI进行断电，重新投入方能复位再 次检测的故障。
CRH2型动车组牵引变压器
CRH2型动车组牵引变压器7.4.1牵引变压器的结构及原理牵引变压器是动车组上的重要部件，用来把接触网上取得的25kV高压电变换为供给牵引变流器及其他电器工作所适合的电压。
变压器中最主要的部件是铁芯和绕组，它们构成了变压器的本体。
变压器的铁芯既是磁路，又是套装绕组的骨架。
按照铁芯的结构，变压器可分为芯式和壳式两种。
芯式结构的绕组装配和绝缘比较容易，所以电力变压器常常采用芯式结构。
壳式变压器的机械强度较好，常用于低压、大电流的变压器或小容量电讯变压器。
绕组是变压器的电路部分，用纸包或纱包的绝缘扁线或圆线绕成。
其中输入电能的绕组称为原边绕组，输出电能的绕组称为牵引绕组，它们通常套装在同一芯柱上。
原边、牵引绕组具有不同的匝数，通过电磁感应作用，原边绕组的电能可传递到牵引绕组，且使原边、牵引绕组具有不同的电压和电流。
原边、牵引绕组的电压分别与绕组的匝数成正比，电流分别与绕组匝数成反比。
7.4.2牵引变压器的特点CRH2型动车组采用ATM9型牵引变压器，其工作原理与普通电力变压器相同。
但由于动车组变压器工作条件的特殊性，又具有如下特点：(1)具有坚固的机械结构，耐机械振动和冲击。
(2)采用特制30ZHl05E低损耗硅钢片，降低了变压器的铁损。
(3)体积小、质量轻。
①变压器采用壳式铁芯，其油箱紧包变压器铁芯及线圈，使得变压器内部结构紧凑，减小了变压器的尺寸及质量；②原边、牵引线圈采用铝质线圈；③电磁线电密大，用量小；④取消了牵引绕组滤波电抗器。
(4)牵引绕组①各牵引绕组的电抗相等，以保证牵引绕组侧并联的PWM整流器的负荷平衡；②牵引绕组侧各绕组的电抗比较高，从而达到抑制牵引绕组电流纹波、控制开关器件的关断电流以及抑制网侧谐波电流的要求；③牵引绕组侧励磁电抗应尽量小；④牵引绕组侧各绕组之间采用去耦结构，避免当各绕组之间相互干扰很强时，牵引绕组电流波形紊乱而严重影响开关器件的关断电流及网侧谐波电流的抑制；⑤牵引绕组为两个独立绕组，每个绕组与一台牵引变流器连接，确保牵引绕组的高电抗和疏耦合性，两牵引绕组与各自的高压线圈耦合，相互影响很小，牵引变换装置具有稳定运行的特性。
CRH2动车组辅助变流器设计说明--解析
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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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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％ － －
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。
CRH2型动车组高级修电气调试常见故障分析及处理分析
CRH2型动车组高级修电气调试常见故障分析及处理分析（南车青岛四方股份公司质量管理部，山东青岛266000）在我国动车正式启动运行后，虽然没有过于严重的安全事故，但仍然需要对动车的行车安全问题予以重视。
其中，动车的日常检修与维护具有重要的现实意义。
文章以CRH2型的平台动车组为具体研究对象，并对其高级修电气调试的常见故障进行全面的分析，并提出相应的处理建议。
标签：CRH2型动车组;电气调试;常见故障;分析;处理1 辅助电气故障分析与处理（1）配电盘。
配电盘的接线会出现不符合规范的情况，或者是空气开关被损坏，接触器不灵，继电器故障，配电盘电气标志不清，空气开关安装错误，电器元件的防护部件被损坏，额定限流值设定出现错误等[1]，因此，在对配电盘进行检修时，需要对其空气开关进行专业的检查，并及时发现故障。
同时，在故障检修的过程中熟练掌握其故障发生的频率和具体的解决措施;（2）车内照明。
由于照明灯自身的使用寿命有限，所以，必然会出现相应的故障，其中主要包括灯管安装问题、照明灯亮度问题、应急灯切换开关问题以及照明灯开关功能问题等，为了能够更有效的提高出照明灯的检出率，需要对动车组进行高压通电的试验，主要是将常用照明灯与紧急状态照明灯进行切换进行试验;（3）辅助电源装置。
在牵引动力外，其余用电设备的电力提供需要辅助供电系统进行。
而在动车组中，辅助电源的供电系统主要是充电机、辅助变流器与蓄电池。
而CRH2型动车组的辅助电源装置常见故障则是电流输入过量或者是传输不良等。
2 牵引变流器故障分析与处理牵引变流器故障主要包括：脉冲发生器异常;MM、CI风机停止运行;控制电源或者是微机出现故障;牵引绕组接地以及牵引电机接地现象;冷却装置以及箱体内部出现温度过高的现象[2]。
牵引传动系统是故障发生机率最高的系统，即使该系统中的牵引变流器控制软件自身具备保护功能以及故障的诊断功能，并且可以在发生故障时显示出具体的故障代码，但是，为了更好的防止安全事故的发生，仍然需要在进行检修时进行动态试验，并进行及时的处理。
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CRH2型动车组牵引变流器CRH2型动车组牵引变流器(以下简称变流器)由单相三电平脉冲整流器、中间直流电路、三电平逆变器、真空交流接触器等主电路设备以及牵引控制装置、控制电源等控制设备组成。
上述设备安装在1个箱体内，为减轻质量，箱框采用铝合金结构。
每个动车设置一台牵引变流器，每台变流器驱动4台并联牵引电动机。
牵引变流器主电路功能框图参见图7.23，脉冲整流器和逆变器主电路功率模块连接图参见图7.24。
主电路功率开关通状态和输出相电压的关系参照表7.16。
牵引变压器牵引绕组输出的AC1500V、50Hz单相交流电.通过三电平PWM脉冲整流器变换为直流电，经中间直流回路将DC@@@@600～3000V(再生制动时稳定在3000V)的直流电输出给牵引逆变器，牵引逆变器输出电压、频率可调的三相交流电(电压为O～2300V，频率为O～220Hz)驱动牵引电动机。
三电平逆变器采用异步调制、5脉冲、3脉冲和单脉冲相结合的控制方式。
变流器取消了中间直流回路的二次滤波环节.牵引变压器不需设置二次滤波电抗器，使得二者质量均得到大幅度降低。
牵引变流器外形如图7.25，结构图如图7.26.外形尺寸如图7.27，内部接线图如图7.28，主要组成部件如表7.17。
箱体中央位置配置脉冲整流器功率模块(2台)和逆变器功率模块(3台)。
牵引，变流器靠列车侧面配置两台电动鼓风机(主鼓风机)，向功率模块冷却器送风。
箱体内部集中设置真空接触器、继电器单元和牵引控制装置等，便于集中检杏。
7.5.1脉冲整流器工作原理和技术参数7.5.1.1概述动车组的脉冲整流器部分由单相三电平电压型PWM脉冲整流器和交流接触器K构成。
可实现交流电网侧功率因数接近1；电网电流尽可能接近正弦，消除谐波，最大限度地提高电网的经济效益，减少电网对周围环境的电磁污染；在电网电压或负载发生变化时，能够维持中间直流电压的稳定，给电动机侧逆变器提供良好的工作条件。
脉冲整流器还可以实现牵引、再生工况间快速平滑地转换，牵引时作为整流器，再生制动时作为逆变器。
牵引工况下，以牵引变压器牵引绕组的输出电压(AC1500V、50Hz)为输入，通过牵引控制装置的控制，实现输出直流电压为2600～3000V(按速度范围变化可调)的定电压控制以及牵引变压器原边电压、电流单位功率因数的控制。
此外，还可通过牵引控制装置实现保护功能。
再生制动时脉冲整流器工作在逆变状态，以中间回路支撑电容器输出电压DC3000V为输入，向牵引变压器侧输出AC1500V，50Hz电压。
交流接触器K控制输入侧主电路的接通、断开。
与传统两电平脉冲整流器相比，CRH2型动车组脉冲整流器具有以下优点：(1)每一个功率器件所承受的关断电压仅为直流侧电压的一半。
这样在相同的情况鼍下，直流电压可以提高1吖立，容量也可以提高l倍。
(2)在同样的开关频率及控制方式下，三电平脉冲整流器输出电压或电流的谐波大大小于两电平脉冲整流器，因此它的总的谐波失真THD也要远小于两电平脉冲整流器。
(3)三电平脉冲整流器输入侧的电流波形即使在开关频率很低时，也能保证一定的正弦度。
7.5.1.2工作原理CRH2型动车组单相三电平PWM脉冲整流器的主电路如图7.29所示。
LN和RN分别为牵引绕组的等效漏感和漏电阻，Ta1～Ta4，Tbl～Tb4，为额定值3300V，1200A的IGBT 或IPM，Da,D'a，Db，D'b为钳位二极管。
C1和C2为直流侧两个支撑电容。
该电路的控制部分采用PWM调制方式，交流输入端的电压uab是用5电平的脉冲来等效的正弦波，这5个电平分别为Ud，Ud/2，0，-Ud/2，-Ud,uab中含有和正弦信号同频率且幅值成比例的基波分量以及和载波频率有关的高次谐波，而不含有低次谐波。
输入端的电压‰波形如图7.30所示。
由于牵引绕组漏感L。
的滤波作用，高次谐波电压只会在交流侧电流iN产生很小的脉动，可以忽略，则脉冲整流器主电路可以等效为如图7.31所示电路。
在牵引绕组电压UN一定的情况下，IN的幅值和相位仅由Uab的幅值及其与UN的相位差来决定。
改变基波的幅值和相位，就可以使IN与UN同相位或反相位。
在牵引工况下，IN与UN的相位差为O°，该工况下的矢量图如图7.32(a)所示，此时Uab滞后UN；而对于再生制动工况，IN与UN的相位差为180°，该工况下的矢量图如图7.32(b)所示，此时Uab超前UN，电动机通过脉冲整流器向接触网反馈能量。
这也就说明脉冲整流器可以实现能量正反两个方向的流动，既可运行在牵引状态，从牵引绕组向直流侧输送能量，也可以运行在再生制动状态，从直流侧向牵引变压器输送能量。
对于单相三电平脉冲整流器的工作原理再作如下说明。
为了便于分析，定义理想开关函数SA和SB如下：由式(7.8)和(7.9)可将主电路等效为图7.33，每组桥臂可以等效为一个开关，该开关具有1、O、-1三种等效状态，两组桥臂有32=9种开关组合，则主电路有9种工作模式。
开关状态及相应的电压值如表7.18所示。
其中Uc1为直流侧支撑电容C1上的电压，Uc2为直流侧支撑电容C2上的电压。
表7.18工作状态及输出电压工作状态V0(SA=1，SB＝1)：开关管Ta1，Ta2，Tb1和Tb2导通，Ta3，Ta4，Tb3和Tb4关断，网侧端电压uao＝UC1，ubo＝UC1和uab=0。
如果网侧电源电压uN＞0。
则网侧电流电源电压，电容C1和C2通过负载电流放电。
工作状态V1(SA＝1，SB＝0)：开关管Ta1，Tb2，Tb2和Tb3导通，Ta3，Ta4，Tb1和Tb4关断，网侧端Uao＝UC1，ubo=0和uab=UC1。
如果正向电源电压“uN大于(或小于)直流侧电压Ud的一半，则网侧电流iN增大(或减小)；网侧电流对电容C1进行充电，而电容C2通过负载电流放电。
工作状态V2(SA＝1，SB＝-1)：开关管Ta1，Ta2，Tb3和Tb4导通，Ta3，Ta4,Tb1和Tb2关断，网侧端电压uao＝UC1，ubo＝-UC2和uab＝UC1＋UC2。
正向网侧电流iN减小，正向网侧电流对电容C1和C2进行充电。
工作状态V3(SA＝0，SB＝1)：开关管Ta2，Ta3,Tb1和Tb2导通，Ta1,Ta4，Tb3和Tb4关断，网侧端电压uao＝O，ubo＝UC1和uab=-UC1。
如果反向的电源电压uN大于(或小于)直流侧电压Ud的一半，则网侧电流iN减小(或增大)；反向网侧电流对电容C1进行充电，而电容C2通过负载电流放电。
工作状态V4(SA＝O，SB＝O)：开关管Ta2，Tb2和Tb3导通，Ta1，Ta4，Tb1和Tb2关断，网侧端电压uao＝O，ubo＝0和uab＝O。
如果网侧电源电压“uN＞O，则正向网侧电流iN。
增大，电容C1和C2通过负载电流放电。
工作状态发V5(SA＝O，SB＝-1)：开关管Ta2，Ta3，Tb2和Tb3导通，Ta1，Ta4，Tb1，和Tb2关断，网侧端电压uao ＝0,ubo＝-UC2和Uab＝UC2。
如果正向电源电压uN大于(或小于)直流侧电压Ud的一半，则网侧电流iN增大(或减小)；网侧电流对电容C2进行充电，而电容C1通过负载电流放电。
工作状态V6(SA＝-l，SB＝1)：开关管Ta3，Tb1和Tb2导通，Ta1,Tb2，Tb3和Tb4关断，网侧端电压uao＝-UC2，ubo＝UC1和uab＝-UC1-UC2。
反向网侧电流iN减小，反向网侧电流对电容C1和C2进行充电。
工作状态V7(SA＝-1，SB＝0)：开关管Ta3，Ta4,Tb2和Tb3导通，Ta1,Tb1和Tb4关断，网侧端电压uab＝-UC2，ubo ＝0和uab＝-UC2。
如果反向的电源电压uN大于(或小于)直流侧电压Ud的一半，则网侧电流iN减小(或增大)；反向网侧电流对电容C2进行充电，而电容C1通过负载电流放电。
工作状态V8(SA＝1，SB=-1)：开关管Ta3,Tb3和Tb4导通，Ta1，Ta2,Tb1和Tb2关断，网侧端电压uao＝-UC2，uao ＝-UC2和Uab＝O。
如果网侧电源电压uN＞0，则正向网侧电流iN增大，电容C1和C2通过负载电流放电。
7.5.1.3技术参数控制方式单相三电平电压PWM整流器额定参数 1285kV·A(单相交流1500V，857A，50Hz)输入1296kW(直流3000V，432A)输出97.5％以上(牵引电动机额定)效率功率因数97％以上(在额定负载条件下，除辅助电路和控制电路外)载波频率 l250Hz整流器构成设备尺寸1015mm×550mm×610mm(W×L×H)质量190kg装备零部件主控制元件高耐压IPM/IGBT3300V1200A1S2P4A钳位二极管高耐压二极管3300V1200A1S2P2A支撑电容器2125×(1±10％)μF辅助电路一套(包括：缓冲电路，接线盘等)7.5.2逆变器工作原理和技术参数7.5.2.1工作原理逆变器部分以支撑电容器电压为输人，牵引控制装置控制IGBT或IPM的开通或关断。
牵引时逆变器输出电压和频率可调的3相交流电，控制4台并联牵引电动机的转速和转矩。
再生制动时以牵引电动机输出的3相交流电源为输入，向支撑电容侧输出直流电压。
牵引电动机控制采用矢量控制方式，转矩电流和励磁电流独立控制，以提高转矩控制精度、响应速度及电流控制性能。
电路构成采用与脉冲整流器相同的三电平结构。
因为中间直流回路没有二次滤波回路，应在逆变器的脉宽调制方式中采用一定的控制策略来抑制脉动直流电压对电动机转矩产生的影响。
三电平逆变器主电路采用两主管串联与中点带钳位二极管的方案，如图7.34所示。
这种主电路方案可使主管耐压值降低一半。
图7.34中一相桥臂的4个主管有3种不同的通断组合，对应着3种不同的输出电位，见表7.19所示。
由表7.19看出，主管TUl和TU3栅极上控制脉冲是互反的，主管TU2和TU4也是如此。
同时规定输出电压变化只能是由正到零，零到负或相反的变换，不允许正负之间直接变换。
此外，电压型逆变器中各主管通断转换中必须遵循先断后通的原则，如表中uUO从+Ud/2到零变换时，先断TUl后通TU3，其余类推。
逆变器对异步电动机实行变频调速时，在基本转速范围内应保持电动机主磁通恒定。
根据电机学原理，这需要电动机的基波电压U1跟随基频f1接近正比例变化。
7.5.2.2空间电压矢量调制控制(1)基本思路当电动机供以三相对称电压uU，uV与uW时，按照空间矢量理论，其空间电压矢量Ur，可表示为：Ur＝2(uU＋λuV＋λ2uW)/3(7.10)式中λ＝ej2π/3。