动车组牵引与控制系统

高速动车组技术

第四章 动车组控制系统

胡汉春 西南交通大学

动车组技术概述

动车组技术概述

动车组技术概述

按照“全面引进技术，联合设计生产，打造中国品牌”的原 则引进国外先进、成熟、经济、适用、可靠的时速200公里的 设计、制造技术，满足我国铁路客运专线和既有线提速旅客运 输要求，实现我国铁路动车组制造业的现代化。 时速200公里动车组项目，铁道部组织有关铁路局通过招 标采购，2004年10月先后与长春轨道客车股份有限公司、四 方·庞巴迪·鲍尔铁路运输设备有限公司(BSP)和南车四方机车 车辆股份有限公司签订了60列、20列和60列，共计140列动车 组的采购合同。3

动车组技术概述

三种动车组均为200km/h速度级的动力 分散交流传动动车组，适应中国铁路既有线 上运营，并在中国铁路既有线指定区段及新 建的客运专线上以200km/h速度级正常运行。

动车组技术概述

2005年11月铁道部又组织完成了与唐山机车车 辆工厂签订的60列时速300公里动车组的采购项目合 同，成功引进了西门子的高速动车组先进技术。同 时，四方股份在2004年引进技术的基础上，也进行 了动车组向时速300公里的提升。

川崎重工 E2-1000

动车组技术概述 四 方

2 CRH3型动车组牵引与控制特性分析

2.1 CRH3动车组牵引系统组成部分

在CRH3动车组上装有四个完全相同且互相独立的动力单元。每一个动力单元有一个牵引变流器和一个控制单元，四个并联的牵引电动机以及一个制动电阻器单元。牵引零部件辅助设备所需的3相 AC 440V60Hz 电流由动车组的辅助变流器单元提供。每个基本的动力单元主要包含以下关键器件：

1. 主变压器。主变压器设计成单制式的变压器，额定电压为单相AC 25kV 50Hz。变压器被布置在动车组没有驱动的变压器车车底，并且每一个变压器的附近都布置有一套冷却系统。主变压器箱体是由钢板焊接的，主变压器箱安装在车下，主变压器采用强迫导向油循环风冷方式。主变压器的次级绕组为牵引变流器提供电能。它使用一个电气差动保护、冷却液流量计和电子温度计对主变压器进行监控和保护。

2. 牵引变流器。牵引变流器采用结构紧凑，易于运用和检修的模块化结构。在运用现场通过更换模块可方便更换和维修。牵引变流器由多重四象限变流器、直流电压中间环节和逆变器组成，牵引变流器的模块具有互换性。

3. 牵引电机。动车组总共由16个牵引电机驱动，位于动力转向架上。牵引电机按高速列车的特殊要求而设计。具有坚固的结构，优化重

2 CRH3型动车组牵引与控制特性分析

2.1 CRH3动车组牵引系统组成部分

在CRH3动车组上装有四个完全相同且互相独立的动力单元。每一个动力单元有一个牵引变流器和一个控制单元，四个并联的牵引电动机以及一个制动电阻器单元。牵引零部件辅助设备所需的3相 AC 440V60Hz 电流由动车组的辅助变流器单元提供。每个基本的动力单元主要包含以下关键器件：

1. 主变压器。主变压器设计成单制式的变压器，额定电压为单相AC 25kV 50Hz。变压器被布置在动车组没有驱动的变压器车车底，并且每一个变压器的附近都布置有一套冷却系统。主变压器箱体是由钢板焊接的，主变压器箱安装在车下，主变压器采用强迫导向油循环风冷方式。主变压器的次级绕组为牵引变流器提供电能。它使用一个电气差动保护、冷却液流量计和电子温度计对主变压器进行监控和保护。

2. 牵引变流器。牵引变流器采用结构紧凑，易于运用和检修的模块化结构。在运用现场通过更换模块可方便更换和维修。牵引变流器由多重四象限变流器、直流电压中间环节和逆变器组成，牵引变流器的模块具有互换性。

3. 牵引电机。动车组总共由16个牵引电机驱动，位于动力转向架上。牵引电机按高速列车的特殊要求而设计。具有坚固的结构，优化重

2 CRH3型动车组牵引与控制特性分析

2.1 CRH3动车组牵引系统组成部分

在CRH3动车组上装有四个完全相同且互相独立的动力单元。每一个动力单元有一个牵引变流器和一个控制单元，四个并联的牵引电动机以及一个制动电阻器单元。牵引零部件辅助设备所需的3相 AC 440V60Hz 电流由动车组的辅助变流器单元提供。每个基本的动力单元主要包含以下关键器件：

1. 主变压器。主变压器设计成单制式的变压器，额定电压为单相AC 25kV 50Hz。变压器被布置在动车组没有驱动的变压器车车底，并且每一个变压器的附近都布置有一套冷却系统。主变压器箱体是由钢板焊接的，主变压器箱安装在车下，主变压器采用强迫导向油循环风冷方式。主变压器的次级绕组为牵引变流器提供电能。它使用一个电气差动保护、冷却液流量计和电子温度计对主变压器进行监控和保护。

2. 牵引变流器。牵引变流器采用结构紧凑，易于运用和检修的模块化结构。在运用现场通过更换模块可方便更换和维修。牵引变流器由多重四象限变流器、直流电压中间环节和逆变器组成，牵引变流器的模块具有互换性。

3. 牵引电机。动车组总共由16个牵引电机驱动，位于动力转向架上。牵引电机按高速列车的特殊要求而设计。具有坚固的结构，优化重

2 CRH3型动车组牵引与控制特性分析

2.1 CRH3动车组牵引系统组成部分

在CRH3动车组上装有四个完全相同且互相独立的动力单元。每一个动力单元有一个牵引变流器和一个控制单元，四个并联的牵引电动机以及一个制动电阻器单元。牵引零部件辅助设备所需的3相 AC 440V60Hz 电流由动车组的辅助变流器单元提供。每个基本的动力单元主要包含以下关键器件：

1. 主变压器。主变压器设计成单制式的变压器，额定电压为单相AC 25kV 50Hz。变压器被布置在动车组没有驱动的变压器车车底，并且每一个变压器的附近都布置有一套冷却系统。主变压器箱体是由钢板焊接的，主变压器箱安装在车下，主变压器采用强迫导向油循环风冷方式。主变压器的次级绕组为牵引变流器提供电能。它使用一个电气差动保护、冷却液流量计和电子温度计对主变压器进行监控和保护。

2. 牵引变流器。牵引变流器采用结构紧凑，易于运用和检修的模块化结构。在运用现场通过更换模块可方便更换和维修。牵引变流器由多重四象限变流器、直流电压中间环节和逆变器组成，牵引变流器的模块具有互换性。

3. 牵引电机。动车组总共由16个牵引电机驱动，位于动力转向架上。牵引电机按高速列车的特殊要求而设计。具有坚固的结构，优化重

(1)电力牵引高速列车的供电、牵引传动系统，包括从变电站到列车受电弓在内的供电部分和动车组本身的传动系统。 (2)动车组的传动方式主要包括交—直传动方式和交—直—交、交—交的传动方式

(3)交流传动系统是指由各种变流器供电的异步或同步电动机作为动力的机车或动车组传动系统

(4)目前变流器主要有直接式变流器（即交—交变流器）和带有中间直流环节的间接式变流器（即交—直—交变流器）两大类

(5)交—直—交牵引传动系统主要是由受电弓（包括高压电器设备）、牵引变压器、四象限变流器、中间环节、牵引逆变器、牵引电机、齿轮传动系统等组成。

(6)交—直—交牵引传动系统构成说明：受电弓将接触网的AC25KV单相工频交流电输送给牵引变压器，经变压器降压后的单相交流电供给脉冲整流器，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直流电输出给牵引变流器，牵引逆变器输出电压、电流、频率可控的三相交流电供给三相异步牵引电动机，牵引电机轴端输出的转矩与转速通过齿轮传动传递给轮对，转换成轮缘牵引力和线速度。

(7)列车牵引运行是将电能转换成机械能，能量变换与传递的途径：接触网→高压电器→牵引变压器→脉冲整流器→中间直流环节→牵引逆变器→牵引电动机→齿轮传动→轮对 再生

NO.02（下）

中国新技术新产品2013andProducts

高新技术

CRH3型动车组空调控制系统的研究与改进

杨超

肖淑梅

何石磊

（中国北车集团唐山轨道客车有限责任公司产品研发中心，河北唐山

摘

063035）

要：本文介绍了CRH3型动车组空调控制系统，并在此基础上加以改进，增加了手动控制功能。通过试验验证了该功能

的可行性，从而提高了CRH3型动车组空调系统的实用性。

关键词：空调控制系统；手动控制功能；CRH3动车组中图分类号：文献标识码：U664.5+1A1概述

CRH3型动车组是在中国铁路装备“技术引进、联合设计和生产”的形势下，由德国西门子和中国北车集团唐山轨道客车有限责任公司联合设计和生产的。CRH3型动车组空调系统是按照国际铁路联盟标准UIC553和UIC651的要求和中国铁路的特殊运用要求进行设计的。CRH3型动车组空调系统设置目的是为动车组获得适宜的温度、微风速、车内压力

含氧量、洁净度等环境因素，以满足波动、

动车组上乘客、司机和乘务人员的正常生理需求，同时为车内工作的电气设备提供适宜的工作环境。

空调控制系统作为空调系统的核心

风量、压力等因素调部分，在对车内温度、

节时起到至关重要的作用。

2空调控制系统简介

CRH3型动车组空调控制系统主要由以

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-

CRH3动车组

第一章 绪论

本章作为引言，主要介绍了动车组概念及组成，逆变技术的发展过程及现状，最后简要归纳了本课题的研究任务并对文章安排做了简要介。

1.1 动车组

1.1.1 动车组概念及组成

“动车组”这个词流行之前，同样的事物也被称做“列车组”、“机车组”等， “动车组”其实是个非常简单的概念。动车组是按动力分布方式而命名的，其实就是动力分散式列车。动力集中式列车的牵引力是机头产生，动力集中于一侧。具有牵引力的动车与无动力的拖车再加上机头，三者组合称为动车的组合，简称动车组。把动力装置分散安装在每节车厢上，使其既具有牵引动力，又可以载客，这样的客车车辆便叫做动车。而动车组就是几节自带动力的车辆加几节不带动力的车辆编成一组，就是动车组。带动力的车辆叫动车，不带动力的车辆叫拖车。

此外有“狭义动车组”一说，英文名为“MU”，全称“Multiple Units”，意为“单元式组合列车”。“单元”是这种列车中最突出和最核心的概念。“单元”指若干车辆以特定方式连挂以实现特定功能的编组。而当这样的编组中一节车也不能再缩减时，称做“最小单元”。某些情况下，单元内会有可以摘除冗余车辆，但多数情况下单元就是最小单元。最小单元一旦被拆散，该单元用以实现的功能将

摘 要

动车组牵引变流器作为牵引传动系统的关键部件，其性能质量直接关系到动率缎的安全正点运行。在动车组运用检修时。必须对牵引变流器发生的故障进行全面的故障分析，记录故障现象，找到排除方法，深入分析原因，制订预防措施，从而减少动车组牵引变流器故障率，提高故障判断处理效率，最终达到提高动车组运用质量的目的。

关键词：动车组；牵引变流器；故障分析；运用质量

I

目录

摘要 ....................................................................................................I 第2章动车组概况 ............................................................................... 3

2.1动车组的发展 ......................................................................... 3 2.2动车组故障分析 ....................................................