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1、动车组辅助供电系统第二节主要内容一辅助电气系统设备与容量二CRH1动车组辅助供电系统三CRH2动车组辅助供电系统1(一)概述一辅助电气系统设备与容量随着动车组技术的发展和运输质量要求的提高，辅助供电系统的结构形式也逐渐多样化，总的来讲：功能逐渐增加，技术指标及可靠性的要求也越来越高。v辅助供电系统具有以下特点辅助供电系统的供电母线在动车组全列车贯通。辅助供电系统的负载种类多，需要提供的电源规格多，布线复杂。辅助变流器向轻量化、小体积发展，近年均采用IGBT元件和高频电力电子技术来提高效率和可靠性。第二章动车组辅助供电系统2v辅助供电系统的构成辅助供电系统的结构根据负载需要的电源规模来决定，动车
2、组的辅助供电系统一般由辅助变流器、蓄电池、充电机等组成。辅助供电系统采用干线供电方式，为动车组上除牵引动力系统之外的所有用电设备供电。辅助变流器由输入滤波器、斩波器、逆变器、输出滤波器和控制单元组成，一般和牵引变流器安装在一个机箱中。蓄电池和充电机提供不停电的应急电源。第二章动车组辅助供电系统3v辅助供电系统功能动车组是电力牵引列车，电力均来自AC25KV牵引供电电网，经受电弓进入牵引变压器原边绕组，再由牵引变压器的次级绕组或主变流器的直流环节进入辅助变流器。辅助供电系统为空气压缩机、冷却通风机、油泵水泵电机、空气调节系统、采暖、照明、旅客信息系统、控制、广播、列车无线等设备提供电源。上述负载
3、要求辅助供电系统具有包括三相AC380V母线、AC220V母线、DC110V母线等输出。第二章动车组辅助供电系统4第二章在决定供电系统的总容量时，必须考虑电气负载的需要功率、功率因数、效率等因素。一般的电气设备如电动机，在其产品目录和说明书上都标有它的额定功率和效率。该额定功率是指电动机在正常工作状态下，本身轴上所具有的有效机械功率。因此，电动机的需要功率（realpower）等于效率除有效机械功率，单位一般用kW表示。5n负载的功率因数是针对交流电路而言的，其大小由负载的视在功率（apparentpower）除需要功率得到。n视在功率等于负载的电压与电流的乘积，单位一般用kVA表示。n供、配
4、电系统中没有被利用的电能用无功功率（reactivepower）表示。n在决定供电系统的总容量时，最保守的方式是把所有负载的需要功率之和作为系统容量，但是这样将供电系统成本很高。因此要考虑负载的功率利用系数第二章6n在某一段时间内，一组同时工作的负载，其平均需要功率与系统为该负载提供的总安装功率之比称为负载的功率利用系数n确定方法：n根据负载的功率因数、平均电网电压、负载与负载之间工作的组合方式进行分析n在负载电路中安装电度表，测定一个或总负载在一定时期内的实际消耗功率数，然后除以实际的系统安装功率第二章7n由于车辆的所有负载不可能同时工作，因此在满足车辆电气负载正常工作的前提下，应该尽量减小
5、系统总安装功率n总安装功率确定方法：n（1）根据负载的最大消耗功率组合方式进行确定n总容量=(P需功率利用系数)n（2）通过试验，测试整车负载功率利用系数，然后计算车辆系统总容量n总容量=P需整车整车功率利用系数第二章8第二章v（一）CRH1动车组辅助供电系统设备与容量CRH1动车组在每一个动车上设一个辅助逆变器和滤波装置。辅助逆变器的输出通过隔离变压器和接触器同三相列车供电母线相连接。辅助供电系统的故障状态和冗余措施的控制可以通过列车控制网络系统（TCMS）进行监视和控制。列车过分相的短暂过程中，辅助系统可不断电维持正常运行。辅助系统各负载也可以从外部三相电源输入获取。外接供电时采用3380
6、V50Hz地面电源。外接电源插座的位置为每个基本单元车组中的拖车上。当外接电源连接后，辅助逆变器自动断开。向底架上的设备供电的主要配电系统和配电盘设在底架内的配电箱内。司机室设备的配电盘置于司机室内。9第二章vCRH1动车组辅助供电系统设备与容量BSP设计人员计算了8种不同工况下的供电系统容量。1正常运行正常运行状态下，冬季和夏季的用电需要功率、视在功率和无功功率列于下表。冬季负荷夏季负荷需要功率视在功率无功功率需要功率视在功率无功功率673kW678kVA82kVAr491kW576kVA301kVAr10第二章BSP设计人员计算了8种不同工况下的供电系统容量。2一个ACM发生故障当一个AC
7、M发生故障时，控制系统将自动将供电系统转换到“一个ACM发生故障”模式：一般负载正常工作，5辆车客室的空调HVAC功率减小一半，其余三辆车客室的空调HVAC循环交替的全功率工作。这种情况下的冬季和夏季的用电需要功率、视在功率和无功功率列于下表。冬季负荷夏季负荷需要功率视在功率无功功率需要功率视在功率无功功率544kW551kVA82kVAr414kW482kVA247kVAr11第二章BSP设计人员计算了8种不同工况下的供电系统容量。3至少有两个ACM可用当两个或者三个ACM发生故障时，控制系统将自动将供电系统转换到“至少两个ACM可用”模式：七辆车的客室HVAC(除了用于废排风扇的)断开，司
8、机室空调在没有司机的车辆中断开，所有强迫通风的电加热器断开。冬季负荷夏季负荷需要功率视在功率无功功率需要功率视在功率无功功率247kW258kVA76kVAr226kW267kVA142kVAr12第二章BSP设计人员计算了8种不同工况下的供电系统容量。4400V总线上发生短路在400V总线上发生短路时，控制系统将自动将供电系统转换到“400V总线上发生短路”模式：发生短路车辆的一半负荷将断开（在短路处），车辆另一半负荷的客室HVAC的供电量减少一半。当短路发生在MC2、TP2、M2线路时，冬季和夏季的用电需要功率、视在功率和无功功率列于下表。冬季负荷夏季负荷需要功率视在功率无功功率需要功率视
9、在功率无功功率304kW310kVA59kVAr240kW279kVA142kVAr13第二章BSP设计人员计算了8种不同工况下的供电系统容量。4400V总线上发生短路当短路发生在MC1、TP1、M1、M3、TB线路时，冬季和夏季的用电需要功率、视在功率和无功功率列于下表。冬季负荷夏季负荷需要功率视在功率无功功率需要功率视在功率无功功率193kW198kVA45kVAr158kW186kVA97kVAr14第二章BSP设计人员计算了8种不同工况下的供电系统容量。5回送时由外部三相电缆供电当列车处于回送状态（无受电弓），由车辆通过前端的外部供电插头供电时，采用“回送时由外部三相电缆供电”模式：负
10、载为所有的蓄电池充电器（限电）、不受控制的负荷(不能断开的负荷)、一个空气压缩机。这种情况下的冬季和夏季的用电需要功率、视在功率和无功功率列于下表。冬季负荷夏季负荷需要功率视在功率无功功率需要功率视在功率无功功率53kW63kVA35kVAr47kW58kVA35kVAr15第二章BSP设计人员计算了8种不同工况下的供电系统容量。6回送时由牵引电机发电当列车处于回送状态（无受电弓），由车辆牵引发电机处于制动状态再生供电时，采用“回送时由牵引电机发电”模式：负载为全部的蓄电池充电器、防寒（除了客室内水箱）、不受控制的负荷（不能断开的负荷）、司机室空调、一个空气压缩机。这种情况下的冬季和夏季的用电
11、需要功率、视在功率和无功功率列于下表。冬季负荷夏季负荷需要功率视在功率无功功率需要功率视在功率无功功率103kW109kVA36kVAr50kW62kVA35kVAr16第二章BSP设计人员计算了8种不同工况下的供电系统容量。7牵引其它车并提供其三相电源当本列车牵引另一列动车组并向其提供电能时，采用“牵引它车并提供其三相电源”模式，其基本情况与“一个ACM发生故障”模式相同：一般负载正常工作，5辆车客室的空调HVAC功率减小一半，其余三辆车客室的空调HVAC循环交替的全功率工作。17第二章BSP设计人员计算了8种不同工况下的供电系统容量。8.外电源供电当动车组同任一拖车的外部电源插头相连，采用
12、“外电源供电”模式：防寒（除了客室区脚蹬加热器和水箱）、蓄电池充电器（限电）、不受控制的负荷（不能断开的负荷）、单负载最高负荷时可操作。冬季负荷夏季负荷需要功率视在功率无功功率需要功率视在功率无功功率75kW78kVA24kVAr56kW65kVA33kVAr18第二章v（二）CRH2动车组辅助供电系统设备与容量CRH2动车组设置2台辅助电源装置（APU），分别向4辆车提供辅助电源。当一台辅助电源装置发生故障时，可通过另一台辅助电源装置向全列车提供辅助电源。辅助电源装置（APU）由APU输入辅助整流器、PWM三相输出逆变器、逆变器输出变压器、CVCF输出变压器、辅助变压器等构成。APU的输入电
13、源是牵引变压器辅助绕组输出的AC400V，通过可控硅混合电桥变换成为直流电。该直流电通过PWM三相逆变器变换成为交流电，通过逆变器输出变压器提供AC400V三相50Hz电源。辅助整流器柜由整流器变压器、辅助整流器构成。19第二章vCRH2动车组辅助供电系统设备与容量CVCF输出变压器将AC400V三相电源变换成单相AC220V、AC100V的稳压电源。辅助变压器将牵引变压器辅助绕组的AC400变换成另一单相AC100V电源。辅助整流器箱使用整流器变压器将APU的400V三相电压输出变压后，通过三相全波整流器，输出DC100V。辅助整流装置采用自冷式，由整流器变压器、整流二极管单元、用于实现输出
14、电压下降特性的电阻等构成。20第二章vCRH2动车组辅助供电系统设备与容量动车组上设AC220V电源插座，不设DC24V及DC36V的插座。辅助电源装置的输出满足JISE6402。全列共设3组蓄电池，蓄电池组容量可维持应急用电量两小时。运行过程中，蓄电池组可在线路上充电。21第二章vCRH2动车组辅助供电系统设备与容量辅助系统采用冗余设计：1、在动车组上安装2台牵引变压器，其辅助绕组输出的AC400V电压分别供电给4节车厢。当一台牵引变压器故障时，为了使另一台正常运转，牵引变压器能够通过辅助绕组向8节车厢供电，设置了用于切换的辅助绕组电源感应回路。当辅助绕组电源切换后，空调装置半功率运行。2、
15、辅助电源装置，每台辅助电源装置给4节车厢供电。当一台辅助电源装置发生故障时，为了使另一台正常运转的辅助电源装置能够向8节车厢供电，设置了用于切换的扩展供电回路。辅助电源装置的输出容量的设计能够在故障时用一台正常运转的辅助电源装置向整列车供电。因此，当一台辅助电源装置故障时无需减少负荷。22第二章vCRH2动车组辅助供电系统设备与容量辅助电源装置（APU）输入输出参数输入输出1输出2输出3输出4输出5AC400VDC100V10%单相AC100V10%，50Hz单相AC220V10%，50Hz三相AC400V10%，50Hz单相AC100V+26-41%，50Hz116kW12kVA11.3kV
16、A123kVA22kVA23第二章vCRH2动车组辅助供电系统设备与容量辅助电源装置（APU）出现故障时，系统供电容量APU的5个电压输出额定容量均大于1台APU停止运行时的负载功率。动车组车外车体侧面装有连接外部电源的插座（AC400V、单相50Hz），M2车（2号车及6号车）上各有一处。车辆检修基地设置有外部电源，可供辅助电路的工作。24辅助电源装置（APU）4号车负载5号车负载整列合计负载APU额定容量DC100V(ARf)24.4kw23.3kw47.8kw58kw2台=116kwAC100V(CVT)-夏3.4kw3.6kw7.1kw12kW1号车APU停止时停止7.1kw12kW8号车APU停止时7.1kw停止12kWAC220V(CVT)-夏1.9kw6.3kw8.1kw12kW1号车APU停止时停止8.1kw12kW8号车APU停止时8.1kw停止12kWAC100V(ATr)-夏2.9kw2.4kw22kWAC100V(ATr)-冬11.8kw11.2kw22kWAC400V（SIV）57.8kw65
