王聰聰 韓曉敏 張宇坤 郭樹財(cái)

（中車唐山機(jī)車車輛有限公司，唐山 063035）

高速動(dòng)車組輔助變流器技術(shù)研究

王聰聰 韓曉敏 張宇坤 郭樹財(cái)

（中車唐山機(jī)車車輛有限公司，唐山 063035）

CRH3型動(dòng)車組投入運(yùn)營(yíng)后，在我國(guó)的鐵路發(fā)展國(guó)過程中，發(fā)揮了關(guān)鍵作用，逐漸成為我國(guó)高鐵運(yùn)營(yíng)的主力車型。輔助變流器作為高速動(dòng)車組的核心部件，為列車關(guān)鍵部件的冷卻系統(tǒng)、伴熱系統(tǒng)、與乘客舒適度相關(guān)的空調(diào)系統(tǒng)提供中壓440V交流電源，是列車牽引系統(tǒng)穩(wěn)定工作的前提。

動(dòng)車組 輔助變流器 高鐵

引言

輔助變流器為單輔變流器和雙輔變流器兩種，其中單輔助變流器安裝在TC02、TC07車，雙輔助變流器安裝在BC04、FC05車，其輸入端與牽引變流器的中間直流回路相連接，將3000DC的直流電轉(zhuǎn)化為3AC440V60HZ的交流電壓，給列車的交流負(fù)載提電源。列車分為兩個(gè)牽引單元，每個(gè)單元的交流電通過BC04、FC05車的耦合接觸器并聯(lián)。列車的供電系統(tǒng)，如圖1所示。

圖1 CRH3型動(dòng)車組列車輔助系統(tǒng)供電圖

表1 輔助變流器技術(shù)參數(shù)

1 輔助變流器結(jié)構(gòu)

1.1 輔助變流器控制器

輔助變流器控制器包括主控制板、主控制板電源板卡、MVB網(wǎng)卡、底板和頂罩。主控制器通過預(yù)定算法對(duì)ACU輸出電壓和輸出電流的反饋控制，保證其輸出電壓、頻率穩(wěn)定，輸出正弦波；對(duì)整個(gè)ACU部件的動(dòng)作進(jìn)行邏輯控制及響應(yīng)故障保護(hù)，進(jìn)行故障數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與列車控制系統(tǒng)進(jìn)行控制及故障數(shù)據(jù)通訊。

圖2 輔助變流器控制器

主要功能：輸入輸出電壓數(shù)值監(jiān)控；接觸器控制反饋狀態(tài)讀取；冷卻風(fēng)扇轉(zhuǎn)速控制；溫度傳感器數(shù)值讀取；濾波電容壓力開關(guān)狀態(tài)監(jiān)控；驅(qū)動(dòng)控制面板IGBT產(chǎn)生正弦波；通過編碼器對(duì)不同車輛的ACU地址進(jìn)行識(shí)別；輔助供電擴(kuò)展功能控制；外部供電功能控控制；故障數(shù)據(jù)存儲(chǔ)；與列車控制系統(tǒng)進(jìn)行通訊。

1.2 功率模塊

輔助變流器功率模塊為脈寬調(diào)制逆變器模塊。它包括一個(gè)受控三相橋。該橋?qū)碜誀恳兞髌鞯腄C3000V電壓變?yōu)槿嗝}沖調(diào)寬（PWM）3AC440V60HZ輸出電壓。CRH3型動(dòng)車組上的所有輔助變流器實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)，向列車母線排上提供中壓電源。脈寬調(diào)制逆變器上包括一個(gè)散熱器，安裝有IGBT開關(guān)、二極管、DC連接電容器和驅(qū)動(dòng)板。輔助變流器的控制系統(tǒng)與功率模塊的驅(qū)動(dòng)板采用硬線連接的方式。功率木塊逆變模塊如圖3所示。

圖3 輔助變流器功率模塊原理圖

模塊結(jié)構(gòu)：三相全橋電路；輸入電壓范圍：DC2000V～DC4000V；輸出電壓：3AC1200V/60Hz脈寬調(diào)制電壓；額定輸出電流：80ARMS；功率模塊額定功率：160kVA；冷卻方式：強(qiáng)風(fēng)冷卻方式。

1.3 冷卻系統(tǒng)

輔助變流器采用強(qiáng)迫風(fēng)冷?？諝庥砂惭b在外殼前面的兩個(gè)濾清器進(jìn)入，被引導(dǎo)到電源模塊的散熱片；主風(fēng)扇將冷風(fēng)吹到中間的隔室，冷風(fēng)通過變壓器，最后通過位于底部的兩個(gè)排風(fēng)口排出；住主風(fēng)扇由主控制器M2500根據(jù)溫度進(jìn)行控制，根據(jù)采集到的溫度對(duì)風(fēng)扇進(jìn)行調(diào)速，如圖4所示。

圖4 輔助變流器冷卻系統(tǒng)

1.4 隔離變壓器

隔離變壓器原邊采用三角形接法，副邊為星行接法。隔離變壓器不僅起到了隔離降壓的作用，同時(shí)變壓器的漏感還與濾波電容一起組成LC二階濾波電路將變壓器的調(diào)制波變成標(biāo)準(zhǔn)正弦波。

圖5 輔助變流器變壓器

2 結(jié)論

通過對(duì)CRH3C輔助變流器整體結(jié)構(gòu)和重要組成部分的研究及分析，為不同車型動(dòng)車組輔助變流器的工作原理對(duì)比提供了理論依據(jù)，對(duì)高速動(dòng)車組后續(xù)新產(chǎn)品來開發(fā)具有借鑒意義。

[1]宋術(shù)全.CRH3動(dòng)車組輔助變流器半實(shí)物仿真系統(tǒng)[J].中國(guó)鐵道科學(xué)，2012，（3）：138-143.

[2]馬穎濤.高速動(dòng)車組輔助變流器并聯(lián)運(yùn)行的脈寬調(diào)制技術(shù)[J].鐵道機(jī)車車輛，2013，（10）：22-25.

High-speed Emu Auxiliary Inverter Technology Research

WANG Songsong, HAN Xiaomin, ZHANG Yukun, GUO Shucai
(Car in tangshan locomotive vehicle co.,LTD,Tangshan 063035)

Type CRH3 emu after put into operation, in the process of China's railway development countries, has played a key role, and gradually become the main model of our country's highspeed rail operations. Auxiliary inverter as the core component of high-speed emu, to train the key components of the cooling system, heating system, related to passenger comfort air conditioning system to provide the medium voltage 440 V ac power source, is the precondition of train traction system stable work.

The emu, auxiliary converter, high-speed emu