高速动车组辅助变流器技术研究

王聪聪 韩晓敏 张宇坤 郭树财

（中车唐山机车车辆有限公司，唐山 063035）

高速动车组辅助变流器技术研究

王聪聪 韩晓敏 张宇坤 郭树财

（中车唐山机车车辆有限公司，唐山 063035）

CRH3型动车组投入运营后，在我国的铁路发展国过程中，发挥了关键作用，逐渐成为我国高铁运营的主力车型。辅助变流器作为高速动车组的核心部件，为列车关键部件的冷却系统、伴热系统、与乘客舒适度相关的空调系统提供中压440V交流电源，是列车牵引系统稳定工作的前提。

动车组 辅助变流器 高铁

引言

辅助变流器为单辅变流器和双辅变流器两种，其中单辅助变流器安装在TC02、TC07车，双辅助变流器安装在BC04、FC05车，其输入端与牵引变流器的中间直流回路相连接，将3000DC的直流电转化为3AC440V60HZ的交流电压，给列车的交流负载提电源。列车分为两个牵引单元，每个单元的交流电通过BC04、FC05车的耦合接触器并联。列车的供电系统，如图1所示。

图1 CRH3型动车组列车辅助系统供电图

表1 辅助变流器技术参数

1 辅助变流器结构

1.1 辅助变流器控制器

辅助变流器控制器包括主控制板、主控制板电源板卡、MVB网卡、底板和顶罩。主控制器通过预定算法对ACU输出电压和输出电流的反馈控制，保证其输出电压、频率稳定，输出正弦波；对整个ACU部件的动作进行逻辑控制及响应故障保护，进行故障数据存储与列车控制系统进行控制及故障数据通讯。

图2 辅助变流器控制器

主要功能：输入输出电压数值监控；接触器控制反馈状态读取；冷却风扇转速控制；温度传感器数值读取；滤波电容压力开关状态监控；驱动控制面板IGBT产生正弦波；通过编码器对不同车辆的ACU地址进行识别；辅助供电扩展功能控制；外部供电功能控控制；故障数据存储；与列车控制系统进行通讯。

1.2 功率模块

辅助变流器功率模块为脉宽调制逆变器模块。它包括一个受控三相桥。该桥将来自牵引变流器的DC3000V电压变为三相脉冲调宽（PWM）3AC440V60HZ输出电压。CRH3型动车组上的所有辅助变流器实现并网，向列车母线排上提供中压电源。脉宽调制逆变器上包括一个散热器，安装有IGBT开关、二极管、DC连接电容器和驱动板。辅助变流器的控制系统与功率模块的驱动板采用硬线连接的方式。功率木块逆变模块如图3所示。

图3 辅助变流器功率模块原理图

模块结构：三相全桥电路；输入电压范围：DC2000V～DC4000V；输出电压：3AC1200V/60Hz脉宽调制电压；额定输出电流：80ARMS；功率模块额定功率：160kVA；冷却方式：强风冷却方式。

1.3 冷却系统

辅助变流器采用强迫风冷。空气由安装在外壳前面的两个滤清器进入，被引导到电源模块的散热片；主风扇将冷风吹到中间的隔室，冷风通过变压器，最后通过位于底部的两个排风口排出；住主风扇由主控制器M2500根据温度进行控制，根据采集到的温度对风扇进行调速，如图4所示。

图4 辅助变流器冷却系统

1.4 隔离变压器

隔离变压器原边采用三角形接法，副边为星行接法。隔离变压器不仅起到了隔离降压的作用，同时变压器的漏感还与滤波电容一起组成LC二阶滤波电路将变压器的调制波变成标准正弦波。

图5 辅助变流器变压器

2 结论

通过对CRH3C辅助变流器整体结构和重要组成部分的研究及分析，为不同车型动车组辅助变流器的工作原理对比提供了理论依据，对高速动车组后续新产品来开发具有借鉴意义。

[1]宋术全.CRH3动车组辅助变流器半实物仿真系统[J].中国铁道科学，2012，（3）：138-143.

[2]马颖涛.高速动车组辅助变流器并联运行的脉宽调制技术[J].铁道机车车辆，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