武汉高速铁路职业技能训练段 湖北武汉 043000
摘要:自经济全球化发展,我国动车组牵引技术得到了较好的发展,但也存在一些问题,本文阐述了CRH1A型动车组牵引系统故障原理,通过对原理的分析,总结了应注意的事项。
关键词:动车组;牵引系统;故障原理
1.牵引系统介绍:
牵引系统主要由受电弓、牵引变压器、牵引变流器及牵引电机组成。受电弓通过电网接入25kV的高压交流电,输送给牵引变压器,降压成902V的交流电。降压后的交流电再输入牵引变流器,通过一系列的处理,变成电压和频率均可控制的三相交流电,输送给牵引电机牵引整个列车如(图1)。
图1牵引概图
动车组有三个相对独立的主牵引系统,其中两个单元由两辆动车和一辆拖车组成,另一个单元由一辆动车和一辆拖车组成,正常情况下,三个牵引系统均工作,当一个牵引系统发生故障时,可以自动切断故障源,继续运行.
采用交-直-交传动,即单相定频交流电压→固定直流电压→三相变压变频交流电压→三相异步牵引电动机→驱动列车前进。
交-直-交传动的核心设备是变流器,包括3种变流器模块:
2台并联的四象限脉冲整流器模块(LCM),将单相50Hz交流电转换为1650V直流电压。
2台牵引逆变器模块(MCM),将直流1650V电压转换为电压和频率可调的三相交流电压,供给两台转向架上的4台三相异步电动机,驱动列车前进。
1台辅助逆变器模块(ACM),将直流1650V电压转换为三相50Hz交流电压,通过辅助变压器转换成三相四线制的380V交流电压,供380V设备用电。ACM的直流输入与LCM直流输出并联,因此当列车经过分相区时,通过牵引电动机再生制动可以使辅助电源不中断。
所有的变流器模块均采用两点式电路。
图2牵引主回路
2.辅助变流器模块(ACM)
辅助变流器模块的功能是,将直流环节电压转换成三相交流 电压。三相交流电压在变压和过滤之后,向包含电池充电器、 空调和空气压缩机辅助电力系统供电。 辅助变流器模块是一完整的功能变流器,带有所有必要的电子控制设备,并 且直接连接到直流环节电压。电子控制设备由电池系统通过供电系统供电。 为了控制辅助变流器模块的功能,应测量相电流、三相交流电压和 直流环节电压。散热器温度监测通过PT100传感器实现。 所有至IGBT的控制信号,通过来自驱动控制单元(DCU)的光 缆,传输至门极驱动装置(GDU),开关IGBT。 辅助变流器模块采用水冷却方式,并且安装在变流器箱中。在变流器箱 中,与另一个变流器单元共用水冷却设备。IGBT单元和放电电阻安装在接 地、水冷却散热器上。所有其他设备通过变流器箱中的循环空气冷却。 辅助变流器模块通过MVB与车辆控制单元通讯。
3.牵引变流器(MCM)
MCM是牵引电机的供电电源。能将直流环节电压转变成不同振幅和频率的对称的三相电压;一台MCM驱动一台动车转向架上的两台牵引电动机;在电动制动的状态下,通过MCM传送的电力可以实现回流,也可以实现能量的反馈。
4.牵引电机
牵引电机是三相鼠笼异步电机,是强迫通风类型,由外部风机来的空气冷却。每节动车的每个转向架分别布置有2台牵引电机、齿轮箱及联轴节等设备,以实现列车牵引、电制动功能。每个转向架的2台电机受同一个电机变流器
5.典型故障案例
2016年1月30日,CRH1A型动车组,运行途中,IDU报 “00车变流器箱接地故障”(故障代码:4025),随车机械师切除动车组的07车LCBT,并申请在前方办客站对故障进行下车检查确认,车组到达前方站停车后,经随车机械师检查确认无异常后,超站停车5分。本次故障原因为AC930V电气连接线被击打所致。
5.1原理分析
图3 变流器接地监控电路图
变流器箱的接地监控,是通过DC直流环节的接地单元进行检测,当直流环节没有接地时,接地检测继电器的线圈3、6之间电压差为0,继电器不动作,LCM检测到的接地继电器常闭点输入信号为1,变流器箱直流环节正常。
当AC930V电气连接线被击打后,线芯与屏蔽网接地,导致在431003/1LKA路的IGBT受控导通时,将DC环节的正极对地放电,接地单元的接地电阻的电位值的平衡被打破,使接地检测继电器的3、6脚之间出现电压差值,继电器动作,常闭点断开,LCM检测到接地继电器的常闭点断开,判断变流器有接地故障。
5.2结论
由于AC930V电气连接线被击打,使电气连接线通过屏蔽网接地,导致变流器箱内的接地继电器动作,LCM检测不到正常的接地检测信号,封锁整个变流器,变流器不工作。
结语:综上所述,本文就CRH1A型动车组牵引系统原理开展了分析,通过分析,可以清楚地了杰牵引系统故障发生的原因,能够帮助随车机械师快速的处置故障,减少对运输秩序的影响。
参考文献:
1.高速铁路岗位培训教材-CRH1型动车组机械师,铁道出版社,2015.12(2019.11重印)
2.CRH1系列动车组途中故障应急处理指导手册,铁道出版社,2019.2
3.高吉磊,高速动车组牵引系统无动力回送发电功能的研究,机车电传动,2017
作者简介:田元 男 1987 汉 四川省成都市 本科 技师 武汉高速铁路职业技能训练段驻段培训师