CRH380B型動車組輔助供電系統(tǒng)研究

張鑫 馬松林 趙輝

【摘 要】動車組供電系統(tǒng)是確保其得以得以正常運行的基礎和前提，同時，也是列車組提升其服務質量的重要保障。鐵路運輸事業(yè)和鐵路技術的不斷發(fā)展對動車組的供電系統(tǒng)，特別是輔助供電系統(tǒng)提出了更高的要求?；诖?，本文以CRH380B型動車組作為主要研究對象，通過對CRH380B型動車組輔助電源系統(tǒng)的構成與供電遠離進行分析和說明，進而對其兩種類型的擴展供電原理展開了深入研究。

【關鍵詞】CRH380B型動車組；輔助供電系統(tǒng)；擴展供電

前言

對CRH380B型動車組進行分析可知，其類型為動力分散交流傳動動車組，編組類型主要為8輛編組，此動車組在CRH2C型平臺支持下，在列車速度與性能方面均得到了大幅提升。其中，作為CRH380B型動車組的重要組成部分，輔助供電系統(tǒng)不僅關系著乘客乘坐列車的舒適程度，而且對于列車的正常運行也具有重要影響。因此，為確保CRH380B型動車組能夠長時間穩(wěn)定運行，加強對其輔助供電系統(tǒng)的研究已成為當前鐵路運輸部門和相關技術部門需要著重開展的關鍵工作。

1 動車組輔助電源系統(tǒng)

1.1系統(tǒng)構成

自2007年，我國鐵路實施第六次大面積提速后，動車組列車也開始在我國各城市鐵路運輸中扮演起了重要角色，現(xiàn)階段我國既有的動車組類型分別為CRH1、CRH2以及CRH3和CRH5等等，其相關技術分別從加拿大、日本、德國和法國等地引進，通過對國外技術進行改良和創(chuàng)新，設計并生產了我國特色的動車組列車。以8量編組的CRH380B型動車組列車為例，其主要由4輛動車、4輛拖車共同構成，具體的編組配置情況：TC02、TC07、FC04、BC05為車組拖車，EC01、IC03、IC06、EC08為動車車廂。

CRH380B動車組的輔助供電系統(tǒng)主要包括了輔助電源系統(tǒng)、用電設備和電源分配系統(tǒng)，輔助供電（電源）系統(tǒng)的主要作用即，為動車組列車的各個負載提供直流或是交流電源，從而滿足包括空調、通風、照明以及制動和采暖在內的各類設備單元的電力需求，在確保列車運行安全的基礎上，為乘客提供更加舒適的乘坐環(huán)境[1]。整列CRH380B動車組共包括了APU1、APU2和APU3三臺輔助電源裝置，其中，APU1與APU2主要負責向牽引變流器等各類通風機和ARF輔助整流裝置提供輸入電源，其所提供電源裝置的規(guī)格為三相AC400V/50Hz，同時，APU1與APU2中還內置了輔助變壓器，即ATR，在ATR的作用下，動車組牽引變壓器的三次輸出AC 400V將轉變?yōu)锳C 100V。簡單來說，輔助整流器的作用就是對APU1與APU2輔助電源裝置輸出的三相AC 400V進行整流，并為相關設備提供規(guī)格為DC 100V的電源裝置。從實際來看，將三次輸出AC 400V將轉變?yōu)锳C 100V的裝置是輔助整流器中的TR3變壓器（AC 100V）與TR4變壓器（AV 220V）。對于輔助電源裝置APU3，其主要負責向CRH380A型動車組的4、5號牽引變流器等相關設備提供規(guī)格為AC 400V/50Hz的三相輸入電源，APU3輔助電源裝置大都安置在5號車下部，其中并未設置輔助變壓器和變流器[2]。

1.2供電原理

根據(jù)CRH380B型動車組的交流電路電源系統(tǒng)構成可知，704、754電源母線的作用為，向牽引變壓器輔助繞阻輸出電源，而771、781和791電源母線則主要為動車組輔助電源裝置APU的逆變器提供電源輸出。輔助整流器箱中的302線主要負責輸出單相的AC 220/50Hz電源，其主要功能為，向5號車廂中的動車內置餐廳的電氣設備提供電源。

根據(jù)CRH380B型動車組的直流電路電源系統(tǒng)構成可知，其中，輔助整流器箱中的202線輸出的是AC 100V/50Hz的電壓，其主要功能為，向空調裝置以及輔助制動裝置等相關設備提供控制電源。在列車組受電弓升弓完成后，真空斷路器VCB閉合，輔助電源裝置啟動，并接通蓄電池接觸器，此時，蓄電池則從輔助整流器中獲得相應的輸入電源，進行充電。需要說明的是，一旦電壓檢測電路檢測出蓄電池的電壓出現(xiàn)異常，則蓄電池接觸器（Batk）便被迅速斷開，蓄電池則停止對其相應負載進行供電[3]。還需說明的是，103線電源系統(tǒng)遍布在整個列車組當中，當列車啟動初期，其受電弓并未上升，故APU輔助電源裝置也尚未啟動，當蓄電池接觸器同102線路的電源系統(tǒng)相連時，電源系統(tǒng)則從蓄電池處獲得了DC90V的電壓，至此，動車組上電完畢，并將輔助整流器閉合，轉由103線路供電。需要說明的是，當接觸網停電時，102線則經由預備燈切換接觸器的常開接點對負載進行供電。

2 擴展供電

2.1 3次電源擴展供電

對輔助電源系統(tǒng)進行分析可知，其牽引變壓器輔助繞組所輸出的規(guī)格為AC 400V/50Hz的電源具有較強的不穩(wěn)定性，其經由交流電源接觸器，即ACK1與704和705線路連接。為了避免兩相鄰變壓器系統(tǒng)電源出現(xiàn)混亂接觸，還應設置相應的交流電磁接觸器ACK2。當一臺牽引變壓器發(fā)生故障時，可借助監(jiān)控器中線束輸入的3次電源感應指令，將704與705線在編組中貫穿，轉而由另一變壓器的3次繞組向負載提供輸入電源。還需說明的是，在外部電源供電過程中，其繼電器EXR2的常閉接點打開，此時，交流電磁接觸器則難以被輔助供電系統(tǒng)利用，列車相關設備所需電力則主要由外部電源連接器插座提供[4]。

2.2 APU擴展供電

對輔助電源裝置的供電進行如下說明。當處于一列編組的APU1與APU2其中之一發(fā)生故障時，在BKK，即閉合擴展供電接觸器的作用下，另一臺輔助電源裝置則為其所在編組列車的全部負載提供所需電力。對于APU3而言，其自帶供電轉換接觸器，并將另一臺電源輔助裝置（APU1或APU2）的三相AC 400V電壓予以輸入，此時，APU3中自帶的三相AC 400V電源同所輸入的其他電源輔助裝置的三相AC 400V電壓相互聯(lián)鎖。通常，由APU3負責向動車組列車動力單元的通風機提供電力，而只有當APU3電源輔助裝置發(fā)生故障時，輔助供電系統(tǒng)方選擇另一臺電源輔助裝置（APU1或APU2）進行供電[5]。

結論

本文以CRH380B型動車組列車作為主要研究對象，通過對CRH380B型動車組的輔助電源系統(tǒng)的結構和供電原理進行闡述，進而從3次電源和APU電源輔助裝置兩方面對輔助電源系統(tǒng)的擴展供電方式做出了系統(tǒng)探究。研究結果如下：（1）CRH380B動車組的輔助供電系統(tǒng)由輔助電源系統(tǒng)、用電設備和電源分配系統(tǒng)構成，包括APU1、APU2和APU3三臺輔助電源裝置，其中，APU1與APU2主要負責向牽引變流器等各類通風機和ARF輔助整流裝置提供輸入電源，APU3主要負責向CRH380A型動車組的4、5號牽引變流器等相關設備提供規(guī)格為AC 400V/50Hz的三相輸出電源；（2）APU3中自帶的三相AC 400V電源同輸入的其他電源輔助裝置的三相AC 400V電壓相互聯(lián)鎖，當其發(fā)生故障時，由另一電源輔助裝置向本節(jié)列車各項設備供電。

參考文獻：

[1]張海峰.CRH380B系列動車組外部照明系統(tǒng)開發(fā)[J].大連交通大學學報，2014，02（12）：118-120.

[2]王麗娟.CRH3A型動車組輔助供電系統(tǒng)優(yōu)化設計[J].鐵道車輛，2014，09（05）：15-17.

[3]張偉，金鈞，朱子棟.CRH380B型動車組過分相時輔助變流器的原理研究[J].變頻器世界，2014，07（16）：59-62.

[4]劉建強，郭懷龍，杜會謙，等.CRH_3型動車組輔助供電系統(tǒng)可靠性研究[J].鐵道學報，2015，11（24）：44-51.

[5]韓帥.CRH380A型動車組輔助供電系統(tǒng)概論[J].科技創(chuàng)新導報，2013，03（09）：107.

作者簡介：

張鑫（1986.04.04-），男，吉林省長春市，中車長春軌道客車股份有限公司，技師，?？?，研究方向：鐵路電氣制造。

（作者單位：中車長春軌道客車股份有限公司）