动车组动车组牵引牵引 传传 动动 系系 统统C C C C、CRHCRHCRHCRH动车组牵引传动系统动车组牵引传动系统动车组牵引传动系统动车组牵引传动系统动车组牵引传动系统课件第四章第四章 动车组牵引传动系统动车组牵引传动系统一、一、CRH1CRH1动车组牵引传动系统动车组牵引传动系统 CRH1 动车组动车组 该该动动车车组组由由青青岛岛四四方方一一庞庞巴巴迪迪一一鲍鲍尔尔铁铁路路运运输输设设备备有有限限公公司司（BSP）提提供供，国国外外合合作作伙伙伴伴是是庞庞巴巴迪迪运运输输瑞瑞典典AB（BT）。BSP动动车车组组是是以以庞庞巴巴迪迪公公司司为为瑞瑞典典国国家家铁铁路路和和地地方方铁铁路路开开发发的的“Regina”动动车组为原型车经改变设计而成的。车组为原型车经改变设计而成的。 2第四章第四章 动车组牵引传动系统动车组牵引传动系统CRH1列车基本单元列车基本单元 M3TbMc1M1Tp1Mc2M2Tp2TBU3TBU3TBU1TBU1TBU2TBU23第四章第四章 动车组牵引传动系统动车组牵引传动系统牵引传动系统的能量传递与转换牵引传动系统的能量传递与转换 CRH1的的受受电电弓弓从从接接触触网网接接受受25KV 50Hz高高压压交交流流电电能能，经经过过安安装装在在车车底底架架上上的的主主变变压压器器降降成成900V 50Hz交交流流电电， 降降压压后后的的交交流流电电经经网网侧侧变变流流器器转转换换成成1650V DC直直流流电电能能，该该直直流流电电再再由由牵牵引引逆逆变变器器转转换换成成可可变变频频率率可可变变电电压压的的三三相相交交流流电电送给牵引电机，将电能转换成牵引列车的机械能。送给牵引电机，将电能转换成牵引列车的机械能。4第四章第四章 动车组牵引传动系统动车组牵引传动系统牵引传动系统的能量传递与转换过程示意图牵引传动系统的能量传递与转换过程示意图 5第四章第四章 动车组牵引传动系统动车组牵引传动系统列车控制与管理系统列车控制与管理系统TCMS CRH1是是以以MITRAC通通用用计计算算机机为为核核心心的的列列车车控控制制与与管管理理系系统统TCMS（Train Control and Management System）。MITRAC计计算算机机系系统统以以摩摩托托罗罗拉拉68k微微处处理理器器为为基基础础，该该系系统统的的机机械械和和电电气气设设计计均均适适应应温温度度范范围围是是-40C+70C，并并承承受受强强烈烈震震动动冲冲击击的的牵牵引引环环境境。MITRAC及及其其前前身身TRACS从从1985年年就就已已经经运运营营服服务务，并并随随着着新新电电子子产产品品（如如微微处处理理器器、存存贮贮器器等等）的的更更新新而而不不断断换换代代，该该系系统统目目前前在在世世界界各各地地的的几几种不同车上都有使用。种不同车上都有使用。 6第四章第四章 动车组牵引传动系统动车组牵引传动系统牵引传动及计算机控制系统示意图牵引传动及计算机控制系统示意图 7第四章第四章 动车组牵引传动系统动车组牵引传动系统 TCMSTCMS接接受受司司机机的的指指令令信信息息，经经过过转转换换与与运运算算以以后后发发给给主主回回路路电电器器系系统统执执行行实实施施能能量量转转换换过过程程，控控制制列列车车运运行行；TCMSTCMS还还检检测测列列车车运运行行的的实实际际状状态态信信息息，对对该该状状态态信信息息进进行行处处理理和和判判断断，一一方方面面显显示示给给司司机机、乘乘务务人人员员和和维维护护人人员员了了解解列列车车的的运行情况，另一方面对出现的异常情况进行报警和应急处理。运行情况，另一方面对出现的异常情况进行报警和应急处理。 可可以以说说牵牵引引主主回回路路是是列列车车运运行行的的驱驱干干，TCMSTCMS系系统统是是列列车车运行的运行的灵魂灵魂。8第四章第四章 动车组牵引传动系统动车组牵引传动系统牵引传动系统主电路构成牵引传动系统主电路构成 CRH1CRH1的的牵牵引引传传动动系系统统以以列列车车基基本本单单元元（TBUTBU）为为基基本本单单位，具体组成如下：位，具体组成如下： TBU1TBU1Mc1Mc1（驾驾驶驶动动车车1 1）- -Tp1Tp1（带带弓弓拖拖车车1 1）- -M1M1（中中间动车间动车1 1）； TBU2TBU2Mc2Mc2（驾驾驶驶动动车车2 2）- -Tp2Tp2（带带弓弓拖拖车车2 2）- -M1M1（中中间动车间动车2 2）；）； TBU3TBU3M3M3（中间动车中间动车3 3）- -TbTb（带吧台拖车）带吧台拖车） CRH1CRH1的的8 8 辆车中中包包括括5 5 辆动车( ( Mc1Mc1、M1M1、Mc2Mc2、M2M2、M3)M3)和和3 3 辆拖拖车( ( Tp1Tp1、Tp2Tp2、Tb)Tb)，动车组有有两两个个受受电弓弓，分分别位于位于Tp1Tp1和和Tp2Tp2车上，正常工作上，正常工作时只有只有一个受一个受电弓升起弓升起。 9第四章第四章 动车组牵引传动系统动车组牵引传动系统牵引传动系统主电路构成牵引传动系统主电路构成 CRH1CRH1的主电路框架的主电路框架 10第四章第四章 动车组牵引传动系统动车组牵引传动系统牵引传动系统主电路构成牵引传动系统主电路构成 动动车车组组有有三三个个相相对对独独立立的的主主牵牵引引系系统统均均并并行行工工作作，当当一一个个牵引系统发生故障时，可以自动切断故障源，列车继续运行。牵引系统发生故障时，可以自动切断故障源，列车继续运行。 五五个个动动车车有有五五个个变变流流器器箱箱，分分别别位位于于每每个个动动车车的的底底架架上上。网网侧变流流器器LCMLCM（Line Line Converter Converter ModuleModule，将将高高压整整流流成成为直直流流环节电压）和和电机机变流流器器MCMMCM（Motor Motor Convertor Convertor Module, Module, 将将直直流流环节电压逆逆变成成为频率率可可变电压可可变的的三三相相交交流流电供供给牵引引电机机）都都装装在在变流流器器箱箱中中；一一个个电机机变流流器器给两两台台牵引引电机机并并联供供电；一一个个变流流器器箱箱的的网网侧变流流器器除除了了向向两两个个电机机逆逆变器器供供电外，外，还向一个向一个辅助逆助逆变器器和一个蓄和一个蓄电池充池充电器器馈电。 11第四章第四章 动车组牵引传动系统动车组牵引传动系统TBU1TBU1单元的元的牵引引电路框路框图 12第四章第四章 动车组牵引传动系统动车组牵引传动系统二、二、CRH2CRH2动车组牵引传动系统动车组牵引传动系统 CRH2(CRH2(四方四方/ /川崎动车组川崎动车组) ) 该该动动车车组组由由南南车车四四方方机机车车车车辆辆股股份份有有限限公公司司与与国国外外合合作作伙伙伴伴川川崎崎重重工工提提供供。四四方方动动车车组组是是以以日日本本新新干干线线E21000型型动车组为原型车经改变设计而成的。动车组为原型车经改变设计而成的。 动动车车组组采采用用8辆辆编编组组，4动动4拖拖，由由两两个个动动力力单单元元组组成成。每个动力单元由每个动力单元由2个动车和个动车和 2个拖车（个拖车（T-M M-T）组成。）组成。13第四章第四章 动车组牵引传动系统动车组牵引传动系统 CRH 2 编组结构图14第四章第四章 动车组牵引传动系统动车组牵引传动系统1 1、CRH2CRH2动车组牵引系统的组成动车组牵引系统的组成 牵牵引引电电路路系系统统以以M 1 车车、M 2 车车的的2 辆辆为为1 个个单单元元为为基基础础。电电源源由由接接触触网网通通过过受受电电弓弓从从单单相相交交流流25kV、50Hz的的接接触触网网电电压压来来获获得得， 通通过过VCB与与牵牵引引变变压压器器的的1 次次侧侧绕绕组组连连接接。牵牵引引电电路路开开闭闭由由VCB来来实实施施。牵牵引引变变压压器器2次次绕绕组组侧侧设设有有2个个线线圈圈， 1次次侧侧的的电电压压为为25kV时时，2次次侧侧绕绕组组电电压压则则为为1500 V 。 牵牵引引电电路路的的基基本本单单元元装装置置由由1 1台台牵牵引引变变压压器器 2 2 台台主主变变流流装装置置（C/IC/I）8 8台台牵牵引引电电机机构构成成。由由1 1台台主主变变流流装装置置控控制制4 4台台牵牵引引电电机机，在在牵牵引引时时向向牵牵引引电电机机提提供供电电力力、在在制制动动时时进进行行电力再生控制。此外，电力再生控制。此外， 还具有保护功能。还具有保护功能。15第四章第四章 动车组牵引传动系统动车组牵引传动系统牵引系统的组成：牵引系统的组成：16第四章第四章 动车组牵引传动系统动车组牵引传动系统牵引主电路：牵引主电路： 由由4号车号车或者或者6号车号车的的受电弓受电弓受电，通过车顶上的特高压受电，通过车顶上的特高压导线，经由导线，经由VCB后被送到后被送到2号号车或者车或者6号车号车的的主变压器主变压器。车。车顶上安装有保护接地装置（顶上安装有保护接地装置（EGS），运行中，需要紧急让变），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。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。的操作必须按照铁道部的规定执行。17第四章第四章 动车组牵引传动系统动车组牵引传动系统牵引主电路：牵引主电路：18第四章第四章 动车组牵引传动系统动车组牵引传动系统CRH2CRH2牵引传动系统基本组成牵引传动系统基本组成 高压电器设备高压电器设备 高高压压电电器器主主要要作作用用是是完完成成从从接接触触网网到到牵牵引引变变压压器器的的供供电电。主主要要包包括括：受受电弓、主断路器、避雷器、电流互感器、接地保护开关等。电弓、主断路器、避雷器、电流互感器、接地保护开关等。 DSA250型型受受电电弓弓该该受受电电弓弓为为单单臂臂型型结结构构，额额定定电电压压/电电流流为为25kV/1000A，接接触触压压力力705N,弓弓头头宽宽度度约约1950mm，具具有有自自动动降降弓弓功功能能，适适应接触网高度为应接触网高度为53006500mm，列车运行速度，列车运行速度250km/h。 CB201C-G3型型主主断断路路器器主主断断路路器器为为真真空空型型，额额定定开开断断容容量量为为100MVA，额额定定电电流流AC200A，额额定定断断路路电电流流3400A，额额定定开开断断时时间间小小于于0.06s，采用电磁控制空气操作。，采用电磁控制空气操作。 LA204或或 LA205型型 避避 雷雷 器器 额额 定定 电电 压压 为为 AC42kV， 动动 作作 电电 压压 为为AC57kV以下，限制电压为以下，限制电压为107kV。 TH-2型型高高压压电电流流互互感感器器变变流流比比为为200/5A，用用于于检检测测牵牵引引变变压压器器原原边电流值。边电流值。 SH2052C型型接接地地保保护护开开关关额额定定瞬瞬时时电电流流为为6000A（15周周），电电磁磁控控制空气操作，具有安全连锁。制空气操作，具有安全连锁。 19第四章第四章 动车组牵引传动系统动车组牵引传动系统 牵引变压器牵引变压器 TM210型型牵牵引引变变压压器器，一一个个基基本本动动力力单单元元1个个，全全列列共共计计2个个。采采用用壳壳式式结结构构、车车体体下下吊吊挂挂、油油循循环环强强迫迫风风冷冷方方式式。具具有有1个个原原边边绕绕组组（25kV，3060kVA）、2个个牵牵引引绕绕组组（1500V，21285kVA），一个辅助绕组（），一个辅助绕组（400V，490kVA）。）。 20第四章第四章 动车组牵引传动系统动车组牵引传动系统 牵引变流器牵引变流器 CI11型型牵牵引引变变流流器器，一一个个基基本本动动力力单单元元2个个，全全列列共共计计4个个。采采用用车车下下吊吊挂挂、液液体体沸沸腾腾冷冷却却方方式式。主主电电路路结结构构为为电电压压型型3电电平平式式，由由脉脉冲冲整整流流器器、中中间间直直流流电电路路、逆逆变变器器构构成成，不不设设2次次谐谐振振滤滤波波装装置置和和网网侧侧谐谐波波滤滤波波器器，采采用用 PWM方方式式控控制制。中中间间直直流流电电压压为为2600V3000V（随随起起牵牵引引电电机机输输出出功功率率进进行行调调整整）。牵牵引引逆逆变变器器输输出出电电压压0 02300V2300V，频频率率0 0220Hz220Hz可可控控的的三三相相交交流流电电供供给异步牵引电动机。给异步牵引电动机。 1个牵引变流器采用矢量控制原理控制个牵引变流器采用矢量控制原理控制4台并联的牵引电机。台并联的牵引电机。 21第四章第四章 动车组牵引传动系统动车组牵引传动系统 牵引电机牵引电机 MT205型型牵牵引引电电机机，每每节节动动力力车车4个个（并并联联），一一个个基基本本动动力力单单元元8个个，全全列列共共计计16个个。牵牵引引电电机机为为4极极三三相相鼠鼠笼笼式式异异步步电电机机，采采用用架架悬悬、强强迫迫风风冷冷方方式式，通通过过弹弹性性齿齿型型联联轴轴节节连连接接传传动齿轮。动齿轮。 22第四章第四章 动车组牵引传动系统动车组牵引传动系统2 2、CRH2CRH2牵引传动系统主电路牵引传动系统主电路 受受电弓弓从从接接触触网网25kV25kV、50Hz50Hz单相相交交流流电网网受受电，通通过主主断断路路器器VCBVCB连接接到到牵引引变压器器原原边绕组。主主电路路开开闭由由VCBVCB控控制制。牵引引变压器器牵引引绕组设两两组，原原边绕组电压为25kV25kV时，牵引引绕组电压为1500V1500V。牵引引变流流器器在在M1M1、M2M2车上上，由由一一台台四四象象限限脉脉冲冲整整流流器器和和逆逆变器器及及中中间直直流流回回路路构构成成，运运行行时除除实施施牵引引电动机机电力力供供应和和制制动时的的再再生生制制动外外，还具具备相相应的保的保护功能。功能。23第四章第四章 动车组牵引传动系统动车组牵引传动系统CRH2CRH2牵引传动系统主电路牵引传动系统主电路 动车组主电路简图 24第四章第四章 动车组牵引传动系统动车组牵引传动系统 牵牵引引电电动动机机采采用用三三相相鼠鼠笼笼式式感感应应电电机机，其其轴轴端端设设置置速速度度传传感感器器，用用于于检检测测转转速速（转转子子频频率率），对对牵牵引引和和制制动动特特性性进进行行实实时时控控制制；当当出出现现故故障障时时，M1M1车车和和M2M2车车可可分分别别使使用用，另另外外，整整个个基基本本单单元元可可使使用用VCBVCB切切除除，而而不不会会影影响响其它单元工作。其它单元工作。 制制动动系系统统有有两两套套。一一套套是是电电制制动动，将将牵牵引引电电机机转转换换成成发发电电机机形形式式工工作作，即即再再生生制制动动；一一套套是是空空气气制制动动，将将电电指指令令转转换换成成空空气气指指令令送送入入制制动动缸缸起起制制动动作作用用。当当列列车车速速度度较较高高时时，实实施施电电制制动动，在在低低速速时时实实施施空空气气制制动动，制制动动方方式式转转换换均均由由微微机机控控制制系系统统控控制制完完成成。当当司司机机通通过过司司机机台台上上的的制制动动控控制制器器实实施施制制动动指指令令时时，制制动动电电信信号号首首先先到到达达车车辆辆计计算算机机系系统统，再再传传入入制制动动控控制制系系统统。制制动动控控制制系系统统根根据据列列车车速速度度，自自动动实实行行空空气气制制动动与与电电制制动动。电电气气制制动系统的组成与牵引系统一致。动系统的组成与牵引系统一致。25第四章第四章 动车组牵引传动系统动车组牵引传动系统CRH2CRH2牵引传动系统主电路牵引传动系统主电路 26第四章第四章 动车组牵引传动系统动车组牵引传动系统3 3、CRH2CRH2牵引传动系统控制策略牵引传动系统控制策略 脉脉冲冲整整流流器器控控制制策策略略：牵牵引引变变压压器器牵牵引引绕绕组组输输出出的的AC1500V、50Hz电电源源输输入入脉脉冲冲整整流流器器。脉脉冲冲整整流流器器由由单单相相三三点点式式PWM变变流流器器、交交流流接接触触器器K组组成成。采采用用无无触触点点控控制制装装置置，从从而而实实现现了了输输出出直直流流电电压压2600V3000V电电压压控控制制、牵牵引引变变压压器器原原边边单单位位功功率率因因数数的的控控制制以以及及无无接接点点控控制制装装置置保保护护。再再生生制制动动时时接接收收支支撑撑电电容容器器输输出出的的直直流流3000V电电压压，向向牵牵引引变变压压器器供供应应AC1500V、50Hz。 逆逆变变器器控控制制策策略略：逆逆变变侧侧采采用用了了VVVF的的控控制制方方式式，整整流流器器输输入入给给支支撑撑电电容容器器的的直直流流电电压压，依依据据无无接接点点控控制制装装置置控控制制信信号号，输输出出变变频频变变压压的的三三相相交交流流电电对对4台台并并联联的的电电机机进进行行速速度度、力力矩矩控控制制。再再生生制制动动时时牵牵引引电电机机发发出出三相交流电，经整流后向支撑电容器输出直流电压。三相交流电，经整流后向支撑电容器输出直流电压。 牵牵引引电电机机控控制制采采用用矢矢量量控控制制方方式式，独独立立控控制制力力矩矩电电流流和和励励磁磁电电流流，以以使力矩控制高精度化、反应高速化，提高电流控制性能。使力矩控制高精度化、反应高速化，提高电流控制性能。27