大学毕业论文-—动车组的辅助供电系统设计说明书.doc

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1、湖南铁道职业技术学院学生毕业设计(论文)毕业设计说明书毕业设计说明书(论文论文)课题名称:动车组的辅助供电系统设计专 业 系:轨道交通系班级:城 轨 093学生姓名:指导教师:完成日期:2012 年 12 月湖南铁道职业技术学院学生毕业设计(论文)I毕业论文（设计）诚信声明本人声明：所呈交的毕业论文（设计）是在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果，论文中引用他人的文献、数据、图表、资料均已作明确标注，论文中的结论和成果为本人独立完成，真实可靠，不包含他人成果及已获得或其他教育机构的学位或证书使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。论文（

2、设计）作者签名：日期：年月日毕业论文（设计）版权使用授权书本毕业论文（设计）作者同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文（设计）的复印件和电子版，允许论文（设计）被查阅和借阅。本人授权青岛农业大学可以将本毕业论文（设计）全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本毕业论文（设计）。本人离校后发表或使用该毕业论文（设计）或与该论文（设计）直接相关的学术论文或成果时，单位署名为。论文（设计）作者签名：日期：年月日指 导 教 师 签 名：日期：年月日湖南铁道职业技术学院学生毕业设计(论文)II20122012 届毕业设计任务书届毕业设计任务书一、课题名称：一

3、、课题名称：动车组的辅助供电系统动车组的辅助供电系统二、指导老师：二、指导老师：李泽昊李泽昊三、设计内容与要求三、设计内容与要求1、课题概述：随着高速铁路技术在我国的迅速发展,高速铁路动车组技术的消化吸收是我国铁路建设急需要解决的问题。而高速铁路动车的辅助供电系统作为其重要组成部分,除了像传统机车那样担负牵引电机的辅助作用,还担负起了车内乘客安全和乘坐环境维持系统的用电,其作用更加重要。现代高速动车组辅助供电系统是列车运行不可缺少的部分，维护着列车辅助供电起着第二电源的作用，动车组的辅助供电系统采用干线供电方式,电源贯穿全列车.目前，我国铁路运营的高速动车组为“和谐号”各型高速动车组，其中，C

4、RH3 型动车组速度达到 350 km/h，为旅客提供了快捷、舒适的旅行环境。2、设计内容与要求1）介绍动车组的辅助供电系统（1）动车组辅助供电系统的特点（2）动车组辅助供电系统的构成（3）动车组辅助供电系统的功能2）抽取 CRH1 型或 CRH2 型动车组的辅助供电系统进行系统的介绍（1）CRH1 型或 CRH2 型动车组的概述（2）CRH1 型或 CRH2 型动车组的辅助供电系统的构造、工作原理、等等（3）CRH1 型或 CRH2 型动车组的辅助供电系统有关的关键部件例如 IGBT 元件的一些简要湖南铁道职业技术学院学生毕业设计(论文)III的介绍。四、设计参考书目四、设计参考书目1）铁道

5、车辆电工2）动车组设备3）动车组装备4）现代轨道交通五、设计说明书要求五、设计说明书要求1.封面2.目彔3.论文4.设计课题 含引言或内容摘要、正文、结束语、附录等5.要求打印装钉成册，图表清楚，文字流畅，无错误，不得抄袭。湖南铁道职业技术学院学生毕业设计(论文)IV摘摘要要辅助电源系统的可靠性、可用性、列车安全是非常重要的,通过高速列车为依据,辅助供电系统应用中存在的火车和主要性能研究,将给予辅助电源列车技术的发展,提供一些借鉴安全、高速度、操作提供舒适的有效保障,具有重要的应用价值。辅助供电系统是重要的功能的许多必要。维护辅助供电系统的任务是训练负荷提供交流或直流电源,如空调、采暖、通风、

6、照明、制动牵引系统、冷却风扇,控制单元,确保其安全运行的列车,为旅客提供舒适的旅游环境。关键字关键字:可靠性安全运行舒适的有效保障湖南铁道职业技术学院学生毕业设计(论文)VprefaceAuxiliary power supply system reliability of train,usability,security is veryimportant,by high speed train as the basis,the auxiliary power supply systemin the application of the train and the main performan

7、ce study,will give theauxiliary power supply train technology development,to provide somereferences for the safety,high speed,for the operation of the comfortableeffective guarantee to provide,and has important application value.Auxiliary power supply system is the important function of maintenancem

8、any essential.Auxiliary power supply system in the mission is to train the loadprovides exchanges or dc power,such as air conditioning,heating,ventilation,lighting,braking traction system,cooling fan,control unit to ensure the safeoperation of the train,provide for the passenger comfortable travelen

9、vironment.key word:reliabilitysafe handlingThe effective safeguardcomfortable湖南铁道职业技术学院学生毕业设计(论文)目目录录第一章第一章:动车组的辅助供电系统动车组的辅助供电系统.1 1第一节：第一节：动车组辅助供电系统的特点动车组辅助供电系统的特点:.1 1第二节第二节:动车组辅助供电系统的构成动车组辅助供电系统的构成.1 1第三节第三节:动车组辅助供电系统的功能动车组辅助供电系统的功能.5 5第二章：第二章：CRH2CRH2 型动车组的辅助供电系统进行系统的介绍型动车组的辅助供电系统进行系统的介绍.6 6第一节第

10、一节:CRH2:CRH2 型动车组的概述型动车组的概述.6 6第二节第二节:CRH2:CRH2 型动车组的辅助供电系统的构造、工作原理、等等型动车组的辅助供电系统的构造、工作原理、等等.1010第三节：第三节：CRH2CRH2 动车组辅助供电系统设备与容量动车组辅助供电系统设备与容量.1414第四节第四节:CRH2:CRH2 型动车组的辅助供电系统关键部分例如型动车组的辅助供电系统关键部分例如 IGBTIGBT 元件一些简要的介绍元件一些简要的介绍.1717第三章第三章:蓄电池的介绍蓄电池的介绍.2121第一节第一节:蓄电池的用途与分类蓄电池的用途与分类.2121第二节第二节:镉镍蓄电池工作原

11、理与使用镉镍蓄电池工作原理与使用.2323第三节第三节:镉镍蓄电池镉镍蓄电池基本参数基本参数.3131第四节第四节:CRH2:CRH2 蓄电池的运用蓄电池的运用.3535第五节第五节:动车蓄电池动车蓄电池-维护与注意事项使用误区维护与注意事项使用误区.3939参考文献参考文献.4343心心得得.4343谢词谢词.4444湖南铁道职业技术学院学生毕业设计(论文)1第一章第一章:动车组的辅助供电系统动车组的辅助供电系统第一节：第一节：动车组辅助供电系统的特点动车组辅助供电系统的特点:1.11辅助供电系统的供电母线在动车组全列贯通.1.12 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。

12、1.13辅助变流器向轻量化、小体积发展,今年采用 IGBT 元件和高频电力电子技术来提高效率和可靠性。第二节第二节:动车组辅助供电系统的构成动车组辅助供电系统的构成辅助供电系统包括辅助电源系统、电源分配系统、辅助用电设备。辅助电源系统由电源供给设备、电源转换设备组成；动车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。辅助变流器输入斩波器:输入滤波器是“变频器输入端专用型滤波器”的简称。输入滤波器一般安装在电源与变频器输入电源线之间，主要用于抑制变频器

13、产生的传导干扰和辐射干扰，同时具备共模和差模抑制能力。输入滤波器主要用于对电磁环境要求较高的场合，防止变频器工作时，变频器输入端对电网和其它设备产生的干扰。直流斩波器:直流斩波器乃利用功率组件对固定电压之电源做适当之切割以湖南铁道职业技术学院学生毕业设计(论文)2达成负载端电压改变之目的。若其输出电压较输入之电源电压低，则称为降压式(Buck)直流斩波器，若其输出电压较输入之电源电压高，则称为升压式(Boost)直流斩波器。逆变器:逆变器是把直流电能（电池、蓄电瓶）转变成交流电（一般为220v50HZ 正弦或方波）。应急电源，一般是把直流电瓶逆变成 220V 交流的。通俗的讲，逆变器是一种将直

14、流电（DC）转化为交流电（AC）的装置。它由逆变桥、控制逻辑和滤波电路组成。广泛适用于空调、家庭影院、电动砂轮、电动工具、缝纫机、DVD、VCD、电脑、电视、洗衣机、抽油烟机、冰箱，录像机、按摩器、风扇、照明等。输出滤波器，又名“出线滤波器”，是“变频器专用型输出滤波器”的简称。输出滤波器安装于变频器的电力输出线与电机之间，不但能有效滤除变频器输出电流中的高次谐波，减小由高频谐波引起的附加转矩，降低电机温升及电机运行噪音，而且能有效抑制变频器的输出侧的浪涌电压，保护电机，提高变频调速系统的功率因数。.电源分配系统由分配箱、连接电缆组成,电源分配箱是为通信机架提供直流电源的分配系统。为保证通信不

15、间断，分两组电源输入，每组容量自定。分配箱用于连接两个以上配电电缆终端的封闭箱蓄电池:电池是将化学能变为电能的工具。由于电池是用化学转换方法得到电能，所以又叫化学电池。常用的化学电源有原电池和蓄电池，如手电筒用干电池等属于原电池，酸性蓄电池和碱性蓄电池等属于蓄电池。而动车动所用电池为碱性蓄电电池。原电池是利用化学能转变为电能的一种不可逆电池。当化学变化的活性物质（即有效物质）全部作用完后，它的寿命便告终了。所以又称为一次电池蓄电池顾名思义就是储蓄起来，使用时再把化学能转变为电能放出来，变换湖南铁道职业技术学院学生毕业设计(论文)3的过程是可逆的。就电能作用来说，当蓄电池已完全放电或部分放电后，

16、两电极表面形成了新的化合物，这时如果用适当的反向电流通入蓄电池，可以使已形成的新化合物还原成原来的活性物质，又可供下次放电之用。这种用反向电流能输入蓄电池的做法，叫做充电；电池供给电流处电路使用，叫做放电。换句话说，放电就是将化学能转变为电能，供外电路使用；充电就是将电能转变为化学能储蓄起来。蓄电池的充电和放电过程，可以重复循环多次，所以蓄电池又称为二次电池动车组中蓄电池充电模块BCM（Battery charger module），是一个静止的变流装置，其作用是将三相交流电压转变成直流电压，用来向蓄电池充电，并为直流母线提供电能，为其它直流负载供电。每个充电器的总功率为13kW，其中输出功率

17、为8kW、最大充电功率为5kW。充电器为一体化的模块，除冷却系统外，有三个主要子系统：一个三相桥式输入整流器，一个IGBT逆变器和一个输出整流器电源转换设备由逆变器与整流器组成。电源供给的结构采用干线供电方式,为动车组上除牵引动力系统之外的所有用电设备供电。1.2.2.电源分配系统是为通信机架提供电源的分配系统。为保证通信不间断，分两组电源输入，每组容量自定。输出相应也分两组，工作地也进行分配，设有多个和输出相对应的输出端子。1.2.3.辅助用电设备包括 HVAC（采暖、通风、空调就是供热通风与空气调节）系统、牵引系统冷却风扇、制动空压机、电池充电机、车辆控制装置、照明等。湖南铁道职业技术学院

18、学生毕业设计(论文)4空气调节系统，是包含温度、湿度、空气清净度以及空气循环的控制系统，被 称 为 HVAC（英 语：Heating,Ventilation,Air-conditioningandCooling）。机车冷却系统机车运行时，机车的冷却水、润滑油、牵引电机及电器或液力传动装置的传动油等的温度均会不断地升高，若不加以冷却，将要影响到电机及传动装置的功率发挥，工作效率下降，润滑油老化变质，破坏润滑，影响机车零部件的使用寿命，甚至损坏。因此，在机车上采取必要的冷却措施，设置一些装置来保证电机、传动装置工作时所产生的热量能及时适度地排放到大气中去，使其温度维持在允许的范围内，以改善零部件的

19、热强度和润滑状况，提高电车工作的经济性和可靠性，延长其使用寿命，这就是机车冷却系统的主要任务。空压机的特点由电动机直接驱动压缩机，使曲轴产生旋转运动，带动连杆使活塞产生往复运动，引起气缸容积变化。由于气缸内压力的变化，通过进气阀使空气经过空气滤清器（消声器）进入气缸，在压缩行程中，由于气缸容积的缩小，压缩空气经过排气阀的作用，经排气管，单向阀（止回阀）进入储气罐，当排气压力达到额定压力 0.7MPa 时由压力开关控制而自动停机。当储气罐压力降至 0.5-0.6MPa 时压力开关自动联接启动。空压机。电池充电机采用开关电源技术及智能充电技术，根据电池容量进行充电电流选择，严格按照蓄电池充电特性曲

20、线进行自动充电，充电模式是“恒流（均充稳压值）恒压减流（自动判别转为）涓流浮充”三阶段式。充电初期采用恒流技术，充电电流恒定，快速提升电池电压，充电电压达到上限电压时自动转换为恒压减流充电，有效的提高了蓄电池的容量转换效率，充电末期转为涓流浮充，使各单体电池均衡受电，保证电池容量得以最大限度恢复，有效解决单体电压不均衡现象，避免了蓄电池过压充电的危险。车辆控制装置:一种通过有效控制发动机的自动停止和自动起动来实现改善燃耗和降低排放及噪声的车辆控制装置。该车辆控制装置:按照规定条件进行湖南铁道职业技术学院学生毕业设计(论文)5发动机的自动停止和自动起动的怠速停止控制装置;根据接到的信号进行对门的

21、上锁信号和解锁的门锁装置;以及在上述怠速停止控制装置所执行的发动机自动停止期间,检测除了从所述遥控钥匙接到的解锁信号以外的基于驾驶员车辆发动意图的信号的车辆发动意图监测装置;其中怠速停止控制根据所述遥控钥匙的上锁信号进行自动的自动停止,并在上述车辆发动意图监测装置的发动机自动停止期间检测出了所述遥控钥匙所收到的解锁信号以外的基于驾驶员的车辆发动以外的信号时,使发动机自动启动。第三节第三节:动车组辅助供电系统的功能动车组辅助供电系统的功能动车组是电力牵引列车，电力均来自 AC25KV 牵引供电电网，经受电弓汲取电流进入牵引变压器原边绕组，再由牵引变压器的次变绕组或主变压器的直流环节进入辅助变压器

22、。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。这就要辅助供电系统具有三相 AC380V 母线、母线、母线等输出。湖南铁道职业技术学院学生毕业设计(论文)6第二章第二章：CRH2CRH2 型动车组的辅助供电系统进行系统的介型动车组的辅助供电系统进行系统的介绍绍第一节第一节:CRH2 型动车组的概述型动车组的概述CRH2 型电力动车组，是中华人民共和国铁道部为国营铁路进行中国铁路第六次大提速及建造中的高速客运专线铁路，向川崎重工及中国南车集团四方机车车辆股份有限公司订购的高速列车车款之一中国铁道部将所有引进国外技

23、术、联合设计生产的中国铁路高速（CRH）车辆均命名为“和谐号”。CRH2 系列为动力分布式、交流传动的电力动车组，采用了铝合金空心型材车体。2.1.1 基本型号CRH2A第一批 CRH2型电动车组为数60列（编号 CRH2-001A CRH2060A），编组方式是4节动车配4节拖车（4M4T），每4节为一个单元，速度级别属 A 型（标称时速200公里），最高营运时速为250公里，用于经改造的既有路线上。CRH2B除2A 及2C 型外，四方又设计出16节长大编组的 CRH2B 型电动车组，（编号 CRH2-111B CRH2-120B），级别属 B 型（标称时速200公里），最高营运时速为250

24、公里。CRH2C第二批 CRH2型电动车组编号由 CRH2-061C 开始，是以 CRH2A 型设计作为基础上进行修改，改动包括把动车数量增至6节（6M2T），使用 DSA350型高速受电弓，以及在电弓两旁加装挡板等。列车速度级别属 C 型（标称时速300公里），最高营运时速为350公里，会用于新建的高速客运专线上。CRH2E湖南铁道职业技术学院学生毕业设计(论文)7除2A、2B 及2C 型外，四方又设计出16节长大编组的 CRH2E 型卧铺电力动车组，列车编号由 CRH2-121E 开始，级别属 E 型（标称时速200公里），最高营运时速为250公里。CRH380A在前期多个类型高速动车组的

25、实践过程中，四方进行了全新的设计，生产了 CRH380A 型高速动车组。此动车组较前几个型号从列车性能、乘用环境，速度等级等各方面均有了大幅度提高，外型有了较大变化，是中国高速铁路自主创新的最新成果，代表了中国高速动车组的最高水平，并创造了世界铁路最高运营时速486.1公里/小时。2.1.2 引入过程中方最初向拥有 700 系及 800 系技术的日本车辆制造（日车）及日立制作所洽商，但日车及日立均表明拒绝向中国进行技术转移。其后中方改向与四方有合作的川崎招手，当时川崎的销售业绩并未如预期理想，便出售 3 组 E2-1000 系及其车辆技术予中国，以改善业绩。川崎向中国出售新干线技术最初仍被东日

26、本旅客铁道（JR 东日本）、日车及日立反对，后经一轮谈判，川崎在得到众日本公司不反对亦不赞成的情况下，出售 E2-1000系车辆及技术予中国。铁道部先于 2004 年 10 月向南车四方及川崎重工签订 60 列 CRH2 型动车组订购合同，至 2005 年 8 月 13 日向南车四方、川崎重工、三菱电机、株洲所、株洲南车电机及石家庄国祥运输设备六方签订 51 列 CRH2 型动车组机电产品合同。按照铁道部的订购合同，获订单的国外公司需把若干关键技术转让予中国公司。株洲南车电机受让日本三菱电机提供的 MT205 型牵引电动机及 ATM9 型牵引变压器技术，产品于 2005 年年底开始试生产，至

27、2007 年 8 月 20 日通过铁湖南铁道职业技术学院学生毕业设计(论文)8道部考核验收。在首批 60 列 CRH2 动车组中，株洲南车电机为其中 17 组列车提供 272 台牵引电机，另为这些列车提供其中 36 台牵引变压器。另有一些电机是由日立或山西永济电机提供，型号为 YJ92A 型。株洲南车时代受让 IGBT 牵引逆变器等电气系统技术，当中牵引逆变器的国产化工作由株洲所及三菱合资的株洲时菱交通设备公司负责，在 2022至 2060 号的 39 组列车的牵引逆变器中，其中 31 组使用了时菱产品，另有8 组使用日立产品。2007 年 11 月 26 日，四方向南车时代采购供 CRH2

28、使用的牵引逆变器、辅助牵引变流器、通风系统及列车信息系统，合同总值 5.96亿元人民币，供货期由 2008 年首季开始，至 2009 年首季结束。不过，日方并无转让车辆的控制软件和源代码技术予中国，倘若软件出现问题，仍需由日本技术人员解决2.1.3 发现问题在可靠性方面与 CRH1 及 CRH5 比较，CRH2 比两者优胜。空调吸风问题中国的旅客列车除动车组及较新款的 25T 型客车外，其余大部份车辆的洗手间均缺乏集便装置，一般列车在行驶时会把污物直接排放在路轨上。而 CRH2 空调设备的进风口是置于车下，因此当列车行走在经高速化改造后的既有线铁路上时，进风口会把路轨沿线上的污物及垃圾等也一并

29、吸入，造成部份车厢充斥异味，而空调过滤网也需频频清洗，平均每两天清洗一次，每四天便得要更换。日本的同型车由于路线多采用无道碴之板式轨道，且无污物排放问题，过滤网每月仅需清洗一次。车厢空调出现异味的问题最初仅在网上论坛流传，至 2007 年 8 月开始出现媒体报导。这个问题已在设计及制造时速 300 公里版本的 CRH2 时获得解决，其方法是把风口改在上方。2.1.4 技术数据湖南铁道职业技术学院学生毕业设计(论文)9CRH2 型动车组车内的显示器，显示列车当前运行速度。编组型式：22+BoBo+BoBo+22+22+BoBo+BoBo+228 节时速 250 公里=4M4T8 节时速 300/

30、350 公里=6M2T16 节时速 250 公里=8M8T，8 节列车可两编组连挂运行车种：一等座车、二等座车、餐车编组定员：610 人客室布置：一等车 2+2、二等车 2+3最高运营速度：250 km/h(可提升至 300 km/h)最高试验速度：260 km/h以上轨距：1435 mm(标准轨)适应站台高度：1200 mm传动方式：交直交牵引功率：4800 kW编组重量及长度：201.4m，345t车体型式：大型中空型材铝合金车体气密性：车内压力从 4kPa 降到 1kPa 时间大于 50s头车车辆长度：25700 mm中间车辆长度：25000 mm车辆宽度：3380 mm车辆高度：370

31、0 mm空调系统：准集中式湖南铁道职业技术学院学生毕业设计(论文)10转向架类型：DT206/TR7004B 无摇枕转向架转向架一系悬挂：单组钢弹簧单侧拉板定位+液压减振器转向架二系悬挂：空气弹簧+橡胶堆转向架轴重：14 t转向架轮径：860/790 mm转向架固定轴距：2500 mm受流电压：交流 25 kV，50 Hz牵引变流器：三菱/南车时代 CI11 IGBT 水冷 VVVF牵引电动机：三菱电机/南车电机 MT205/日立/永济 YJ92A(300kW)x16 启动加速度（m/s2）：0.406制动方式：直通式电空制动紧急制动距离（m）（制动初速度 200km/h）：1800补助电源：

32、DC100V，三相 AC100V AC220V、AC400V第二节第二节:CRH2 型动车组的辅助供电系统的构造、工作原理、等等型动车组的辅助供电系统的构造、工作原理、等等2.2.1 CRH2 的构成CRH2的构成大致上面都介绍过了,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，湖南铁道职业技术学院学生毕业设计(论文)11一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。

33、挑选辅助电源装置与牵引变压器介绍一下辅助电源装置:动车组在 1 号、8 号车分别设置一套辅助电源装置（APU），为空气压缩机、照明、控制、广播、列车无线等设备提供电源；在 2、4、6 号车上分别设有一个蓄电池箱。牵引变压器:CRH2动车组辅助供电系统由牵引变压器3次辅助绕组提供电源，采用干线供电方式，按各电源系统贯穿全列车。和牵引变压器3次线圈直接连接的系统中，连接有空调装置、换气装置以及ATP主控电源。辅助电源装置（APU）的输入为400V，该设备作为电源向以下五个系统提供电源：非稳定单相AC100V系统；稳定单相AC100V系统；稳定单相AC220V系统；稳定三相AC400V系统；稳定DC

34、100V系统。2.2.2 CRH2 的工作原理本辅助电源装置（APU）向辅助电路、蓄电池、荧光灯等供电；输出 DC100V向插座、服务设备等供电；输出 AC100V 和 AC220V 向牵引系统的相关通风机输出三相 AC400V 的电源装置，安装在车体地板下侧。其内还设有向电热器等供电的湖南铁道职业技术学院学生毕业设计(论文)12AC100V 电源用辅助变压器（ATr）。2.2.3辅助电源装置（APU）工作原理牵引变压器引变压器将架线电压25kV 变换成辅助电源装置的输入电压AC400V，同时也担负辅助电源装置对架线的绝缘作用。输入滤波回路输入滤波回路是降低从架线流入到脉冲整流器/逆变器上的高

35、频电流。IGBT 脉冲整流器脉冲整流器将牵引变压器的单相交流输出电压变换成直流的恒定电压。控制方式使用了大容量IGBT的脉宽调制方式（PWM）。DC 环形回路滤波电容器将稳定的直流电压供给给后段的逆变器。IGBT 逆变器逆变器将直流电压变换成为恒频恒电压的3 相交流电压。AC 滤波回路AC 滤波回路降低逆变器输出电压中的由于切换所产生的高频电压、使其输出畸变很小的正弦波。输出接触器输出接触器3phMK 担负切断和辅助电源装置间的负荷的作用。湖南铁道职业技术学院学生毕业设计(论文)131.二极管整流电路整流电路通过二极管3 相全桥电路将APU的AC400V 输出电压进行变换、供给DC100V 电

36、压。2.可调电阻可调电阻使直流输出电压具有如图所示的下垂特性。辅助整流器（ARf）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(稳压稳频)输出变压器、辅助变压器等构成。辅助整流器柜由整流器变压器、辅助整流器构成。2.2.4 辅助电源装置（APU）工作原理湖南铁道职业技术学院学生毕业设计(论文)14APU的输入电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。CVCF输出变压器将AC400V三相电源变换成单相AC220V、AC100V的稳

37、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。第三节：第三节：CRH2CRH2动车组辅助供电系统设备与容量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的输入电源是牵引变压器辅助绕组输出的AC400V

38、，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。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，通过三湖南铁道职业技术学院学生毕业设计(论文)15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、用于实现输出电压下降特性的电阻等构成。动车组上设AC22

39、0V电源插座，不设DC24V及DC36V的插座。辅助电源装置的输出满足JIS E 6402。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。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、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

40、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。辅助电源装置（APU）输入输出参数湖南铁道职业技术学院学生毕业设计(论文)16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。湖南铁道职业技术学院学生毕业设计(论文)17第四节第四节:CRH2:CRH2 型动

41、车组的辅助供电系统关键部分例如型动车组的辅助供电系统关键部分例如 IGBTIGBT 元件元件一些简要的介绍一些简要的介绍IGBT 在以变频器及各类电源为代表的电力电子装置中得到了广泛应用。IGBT集双极型功率晶体管和功率 MOSFET 的优点于一体，具有电压控制、输入阻抗大、驱动功率小、控制电路简单、开关损耗小、通断速度快和工作频率高等优点。2.3.1 IGBT 的工作特性IGBT 是一种电压型控制器件，它所需要的驱动电流与驱动功率非常小，可直接与模拟或数字功能块相接而不须加任何附加接口电路。IGBT 的导通与关断是由栅极电压 UGE 来控制的，当 UGE 大于开启电压 UGE（th）时 IG

42、BT 导通，当湖南铁道职业技术学院学生毕业设计(论文)18栅极和发射极间施加反向或不加信号时，IGBT 被关断。IGBT 与普通晶体三极管一样，可工作在线性放大区、饱和区和截止区，其主要作为开关器件应用。在驱动电路中主要研究 IGBT 的饱和导通和截止两个状态，使其开通上升沿和关断下降沿都比较陡峭。2.3.2 IGBT 驱动电路要求在设计 IGBT 驱动时必须注意以下几点。1）栅极正向驱动电压的大小将对电路性能产生重要影响，必须正确选择。正向驱动电压使用中选 12VUGE18V 为好。栅极负偏置电压可防止由于关断时浪涌电流过大而使 IGBT 误导通，一般负偏置电压选一 5V 为宜。另外，IGB

43、T 开通后驱动电路应提供足够的电压和电流幅值，使 IGBT 在正常工作及过载情况下不致退出饱和导通区而损坏。2）IGBT 快速开通和关断有利于提高工作频率，减小开关损耗。但在大电感负载下 IGBT 的开关频率不宜过大，因为高速开通和关断时，会产生很高的尖峰电压，极有可能造成 IGBT 或其他元器件被击穿。3）选择合适的栅极串联电阻 RG 和栅射电容 CG 对 IGBT 的驱动相当重要。RG 较小，栅射极之间的充放电时间常数比较小，会使开通瞬间电流较大，从而损坏IGBT；RG 较大，有利于抑制 dvcedt，但会增加 IGBT 的开关时间和开关损耗。合适的 CG 有利于抑制 dicdt，CG 太

44、大，开通时间延时，CG 太小对抑制 dicdt 效果不明显。4）当 IGBT 关断时，栅射电压很容易受 IGBT 和电路寄生参数的干扰，使栅射电压引起器件误导通，为防止这种现象发生，可以在栅射间并接一个电阻。此外，湖南铁道职业技术学院学生毕业设计(论文)19在实际应用中为防止栅极驱动电路出现高压尖峰，最好在栅射间并接两只反向串联的稳压二极管，其稳压值应与正负栅压相同。2.3.3 充电机工作原理 CRH1 型动车组中蓄电池充电模块 BCM（Battery charger module），是一个静止的变流装置，其作用是将三相交流电压转变成直流电压，用来向蓄电池充电，并为直流母线提供电能，为其它直流

45、负载供电。每个充电器的总功率为 13kW，其中输出功率为 8kW、最大充电功率为 5kW。充电器为一体化的模块，除冷却系统外，有三个主要子系统：一个三相桥式输入整流器，一个 IGBT 逆变器和一个输出整流器。BCM 的主电路原理框图如图所示：BCM 的电路原理如下图所示。BCM 的主要构成如下：1）输入整流器 2）直流环节滤波器（电感和电容）3）IGBT 变流器 4）高频变压器 整流器输入 IGBT 变换器 整流器输出 高频变压器 3 相 电压 供电 电池滤波器 DC 连接滤波器 DC 电压输出 +_ 分离 输出给 电池 湖南铁道职业技术学院学生毕业设计(论文)20 5）输出整流器（两个二极管

46、）6）蓄电池滤波器（感应和电容）7）控制单元 BCC/I 8）冷却风扇 9）保护传感器和测量传感器 BCM 是单机设备，能够独立工作，既含有冷却系统，也含有控制系统，模块安装在车辆的底架中。到 BCM 的电源和信号电缆，来自模块顶上的电缆管道，通过 BCM 上盖板中的孔引入 BCM，内外电缆间的连接端子置于 BCM内部，在外壳上既没有电缆密封管也没有插座。有一个连接器用于三相输入，一个输出到电池总线，一个输出到电池，以及一个共用的输出，用于电池总线和电池的负极。PT100-元件将 IGBT 散热器温度送给控制单元（BCC/I），如果温度不高于预设值，散热器仅通过自然对流冷却就可以了；如果温度超

47、过预设值，就激活冷却风扇，强迫散热器冷却。Half-controlledinput rectifier withthyristor-diode-modulesIGBTheat sinktemperaturesensorIGBTinverterOutput rectifier withultra fast diode modulesHigh-frequencytransformerThree-phasesupply from ACMOne-phase supplyfrom train heatingtransformerDYTP600AI/OControl signalsSupply andsy

48、nchronizationtransformerSupply andsynchronizationLCBCC/I control computerBattery filterBlowerLCMotor protectionbreakerTo digital outputof BCC/IAuxiliary contacts todigital inputs of BCC/IFancontactorDC-link filterDischargeresistorsFree-wheelingdiodePower supply unit 15 V,+5 VExternal supply with110

49、V battery voltageSupply from DC-linkand voltage measuringSupply of BCC/IThree-phaseEMC filter湖南铁道职业技术学院学生毕业设计(论文)21第三章第三章:蓄电池的介绍蓄电池的介绍第一节第一节:蓄电池的用途与分类蓄电池的用途与分类3.1.1 蓄电池的用途湖南铁道职业技术学院学生毕业设计(论文)22电池是将化学能变为电能的工具。由于电池是用化学转换方法得到电能，所以又叫化学电池。常用的化学电源有原电池和蓄电池，如手电筒用干电池等属于原电池，酸性蓄电池和碱性蓄电池等属于蓄电池。原电池是利用化学能转变为电能的一种

50、不可逆电池。当化学变化的活性物质（即有效物质）全部作用完后，它的寿命便告终了。所以又称为一次电池。蓄电池顾名思义就是储蓄起来，使用时再把化学能转变为电能放出来，变换的过程是可逆的。就电能作用来说，当蓄电池已完全放电或部分放电后，两电极表面形成了新的化合物，这时如果用适当的反向电流通入蓄电池，可以使已形成的新化合物还原成原来的活性物质，又可供下次放电之用。这种用反向电流能输入蓄电池的做法，叫做充电；电池供给电流处电路使用，叫做放电。换句话说，放电就是将化学能转变为电能，供外电路使用；充电就是将电能转变为化学能储蓄起来。蓄电池的充电和放电过程，可以重复循环多次，所以蓄电池又称为二次电池。3.1.2