1、3.7CRH5动车组牵引变流器 项目三项目三 动车组主变流器维护与检修动车组主变流器维护与检修3.7.13.7.1牵引牵引/ /辅助变流器工作原理、组成及结构辅助变流器工作原理、组成及结构 1工作原理 牵引/辅助变流器YGN2Q213（AY00000001050）系阿尔斯通技术引进经国产化后用于电动车组CRH5的变流装置，内部分别有两组四象限整流器（4QC）和逆变器，同时还有一组辅助逆变器，每一组逆变器控制一台568KW牵引电机，辅助逆变器向车载三相400V/50HZ用电设备供电。 变流器的主要功能是将25KV/50HZ的单相交流电压通过牵引变压器降压后，输出单相AC1770V/50HZ的电压
2、，经四象限整流得到3600V的中间直流电压，再经逆变器输出电压频率可调的02808V的三相交流电压来控制每台电机。3.7CRH5动车组牵引变流器 项目三项目三 动车组主变流器维护与检修动车组主变流器维护与检修 同时辅助逆变器从中间回路输入直流3600V电压经斩波降压逆变后输出三相400V/50HZ的交流电压，为辅助系统的设备供电。变流器由8个组件平台构成，它们分别是两个辅助组件平台，两个牵引模块组件平台，两个用户组件平台，一个冷却系统平台，一个电阻组件平台，8个平台通过中央线槽连接形成一个整体。3.7CRH5动车组牵引变流器 项目三项目三 动车组主变流器维护与检修动车组主变流器维护与检修 2结
3、构 本装置由牵引整流逆变单元、辅助逆变单元、门控单元、冷却单元构成，与车辆底板总成在一起。2个四象限整流器（4QC）并连，给2个牵引逆变器和1个辅助逆变器供电。 2个三相电压型两电平逆变器，分别给一台异步牵引电动机供电。 2个制动斩波器，当列车处于过分相区时，消耗来自负载的能量(制动阶段中的动能)。 1个辅助逆变器，给辅助设备提供400V-50Hz的交流电压。 1个牵引控制单元（TCU），控制四象限整流器、制动斩波器、牵引逆变器的IGBT开关，以获得满足车辆牵引/制动性能要求的控制。3.7CRH5动车组牵引变流器 项目三项目三 动车组主变流器维护与检修动车组主变流器维护与检修 1个辅助控制单元
4、（ACU），控制辅助逆变器的IGBT开关，以获得400V-50Hz的三相交流电压。 辅助组件1主要包括辅助功率模块、辅助控制单元（ACU）、高频变压器和接口插座；辅助组件2主要包括斩波电感、滤波器、中压端子板、隔离开关、用于保护的开关组件；牵引组件1和牵引组件2的结构基本相同，主要由四象限整流模块、逆变模块、支撑电容和水冷回路接口组成；3.7CRH5动车组牵引变流器 项目三项目三 动车组主变流器维护与检修动车组主变流器维护与检修 用户组件2主要由中间直流滤波电容器、端子板、传感器组件组成；用户组件1主要由牵引控制单元（TCU）、电压、电流传感器组件、接地开关、辅助隔离开关、高压隔离开关组成；冷
5、却组件主要由水冷散热器、风扇、风道、水泵和膨胀箱组成；电阻组件主要由放电电阻、辅助滤波器组成。各个组件的构成及位置如图3-64所示。 牵引/辅助变流器（1）可在40 C 环境温度、高于或等于22.5 kV 的接触网线电压下向每个电机轴提供550 kW 的功率。由它提供电力牵引和制动 再生式（当线路可吸收回馈能量时）或电阻式（在电分相区段时）以及辅助负载所需的功率。3.7CRH5动车组牵引变流器 项目三项目三 动车组主变流器维护与检修动车组主变流器维护与检修 双级（4QC1 和4QC2）式PMCF 输入变流器，采用600 A 6500 V IGBT，向2 台牵引逆变器及1 台用于辅助服务的变流器
6、供电。 2 个三相逆变器（INV-TRAZ1 和INV-TRAZ2），属于两级上均外加电压的类型，采用600 A 6500 V IGBT，每一个均向一台异步牵引电机供电。 2 个制动斩波器（CHF1 和CHF2），采用600 A 6500 V IGBT，当列车处于电分相区段时用以在相应的变阻器上耗散动能（在电制动模式下）。 1 个辅助变流器（CH-INV AUX），采用600 和1200 A IGBT，以400 V AC、50 Hz 向总成辅助服务供电。3.7CRH5动车组牵引变流器 项目三项目三 动车组主变流器维护与检修动车组主变流器维护与检修图图3-64 牵引牵引/辅助变流器辅助变流器1.
7、 牵引/辅助变流器；2. 高压端子排；3. 电压和电流传感器；4. 辅助变流器高压隔离开关；5. 接地隔离开关；6. 牵引调节器（TCU）；7. 放电电阻和输出滤波电容；8. 油箱；9. 油泵；10. 风机；11. 空气/水交换器；12. 斩波器电感；13. 隔离开关- SMT 400；14. 远程输出控制开关；15. 中压/高压板；16. 中压端子排17. 外部中压插座；18. 单相滤波电感；19. 高频变压器；20. 辅助变流器调节器（ACU）；21. 辅助变流器模块；22. INV2/CHF2 模块；23. 中间滤波器电容；24. 4 QC2 模块；25. INV1/CHF1 模块；26
8、. 4 QC1 模块；27. 中间滤波器附加电容3.7CRH5动车组牵引变流器 项目三项目三 动车组主变流器维护与检修动车组主变流器维护与检修 1 个TCU（牵引控制单元），它控制着输入变流器、制动斩波器和牵引逆变器的IGBT，以实现驱动转矩和功率控制，并满足动态性能要求。 电压和电流传感器，牵引控制器通过它监测牵引变流器的运行，并在牵引和电制动阶段调节牵引电机的输出转矩。 1 个附加控制器（ACU），控制辅助变流器的IGBT 以产生向辅助服务供电的400 V AC、50 Hz 三相电压。3.7CRH5动车组牵引变流器 项目三项目三 动车组主变流器维护与检修动车组主变流器维护与检修 变流器IG
9、BT 装在5 个模块中： 、其中2 个模块完全相同，构成PMCF 输入级。每个模块均包含8 个600 A IGBT及相关的反并联二极管。 、另有2 个模块完全相同，每一个均构成一个牵引逆变器和相应的制动斩波器。每个模块均包含7 个600 A IGBT 及相关的反并联二极管。 第5 个模块构成辅助变流器，它包括： 、4 个1200 A IGBT，构成2 个辅助斩波器； 、2 个600 A IGBT 和8 个整流二极管，以实现有源谐振； 、6个1200 A IGBT 和相关的反并联二极管，构成辅助逆变器；3.7CRH5动车组牵引变流器 项目三项目三 动车组主变流器维护与检修动车组主变流器维护与检修
10、3冷却系统 冷却系统主要由1个热交换器，1个电动泵，2个风机，1个膨胀水箱，管路等构成。另外系统中还包括1个安全阀，1个除气留水器，1个水补给系统，1个温度传感器，1个压力传感器。热交换器和风机用于热量与空气温度的热交换，电动泵用于冷却液的循环流动，膨胀水箱用于存储冷却液，压力传感器和温度传感器用于控制和调节冷却系统中冷却液的温度和压力，其控制由牵引控制单元TCU来管理。3.7CRH5动车组牵引变流器 项目三项目三 动车组主变流器维护与检修动车组主变流器维护与检修 图图3-65冷却系统结构图冷却系统结构图3.7CRH5动车组牵引变流器 项目三项目三 动车组主变流器维护与检修动车组主变流器维护与
11、检修 牵引变流器需要冷却的部件主要是4个牵引功率模块和1个辅助功率模块。通过冷却系统管路中的水乙二醇混合剂循环流过功率电子元件的安装基板，功率模块产生的热量被循环带走，然后水泵将此混合剂抽入到空气-水热交换器中，将 热量散发到周围空气环境中，达到冷却的效果。此外冷却系统中的风机还有给辅助变流器中的电抗器冷却的作用。 为了便于维护，冷却系统组件的每个元件从变流器的侧面均很易接近，加冷却液的阀和液面水平指示仪在列车站台侧。牵引变流器冷却系统的结构及管道布置如图3-65所示。 3.7CRH5动车组牵引变流器 项目三项目三 动车组主变流器维护与检修动车组主变流器维护与检修 牵引变流器冷却系统的气体回路
12、布置如图3-66所示，交换器冷却空气由两个风机保证，从车辆相关侧吸入；然后通过位于变流器底侧的排放通道排出。图图3-66 气体回路布置图气体回路布置图3.7CRH5动车组牵引变流器 项目三项目三 动车组主变流器维护与检修动车组主变流器维护与检修3.7.23.7.2牵引牵引/ /辅助变流器技术参数及性能辅助变流器技术参数及性能 1输入变流器 输入变流器（PMCF 型）由2个采用IGBT的模块组成。在电制动阶段，它可以向接触网线供电，无需机电切换即可反转运行模式。输入变流器将2 个主变压器次级绕组提供的输出电压稳定 为牵引和辅助逆变器所要求的值。 此变流器由2 个相差为180的PMCF组成，从接触
13、网线吸收电流（或在电制动阶段向其供电），其功率因数接近于1，以噪声仪和谐波失真电流为指标对噪声值进行限制。3.7CRH5动车组牵引变流器 项目三项目三 动车组主变流器维护与检修动车组主变流器维护与检修 采用IGBT 的模块被配置为在输出端并联，形成2 个单相电桥。2 个电桥对来自2 个相应牵引变压器次级绕组的单相交流电（1770 V AC）进行整流，以获得稳定的直流电压输出。 输入变流器的特性如下： 类型 ： 强制开关单相双电桥 功率半导体 ： 6500 V600 A IGBT 配以反并联二极管，模块在9.5 kV 下被隔离 半导体冷却 ： 水和乙二醇溶液 模块冷却 ： 强制通风 额定输入电压
14、 ： 2 x 1770 V AC 输出电压 ： 3200-3700 V DC IGBT 工作频率 ： 250 Hz3.7CRH5动车组牵引变流器 项目三项目三 动车组主变流器维护与检修动车组主变流器维护与检修 2牵引逆变器 牵引逆变器从中间滤波器吸收功率，向相应的牵引异步电机供以三相交流电。频率取决于电机速度。牵引逆变器为2 级外加电压式，无需借助机械开关即可从电气牵引切换为电气制动。 牵引逆变器的特性如下： 类型 ： 外加电压式 功率半导体 ： 6500 V600 A IGBT 配以反并联二极管，模块在9.5 kV 下被隔离 半导体冷却 ： 水和乙二醇溶液 模块冷却 ： 强制通风 输出电压
15、： 10 至2808 V3.7CRH5动车组牵引变流器 项目三项目三 动车组主变流器维护与检修动车组主变流器维护与检修 3辅助变流器 辅助变流器从中间滤波器获得功率。它通过 2 个斩波器和1 个高频解耦变压器产生电压，以便向辅助逆变器供电。辅助逆变器为辅助服务提供400 V AC 线路。 辅助变流器的特性如下： 类型 ： 双级型 功率半导体 ： 3300 V 1200 A IGBT，用于辅助斩波器，模块在9.5kV 下被隔离1700 V 600 A IGBT 有源谐振整流二极管1200 V 1200 A IGBT 配以用于辅助逆变器的反并联二极管 半导体冷却 ： 水和乙二醇溶液 输出电压 ：
16、400 V AC 50 Hz 连续输出功率 ： 环境温度在+45 C 以下情况下，300 kVA，cos= 0.83.7CRH5动车组牵引变流器 项目三项目三 动车组主变流器维护与检修动车组主变流器维护与检修 4制动斩波器 当车组处于电分相区段时，制动斩波器将在电机制动阶段（在相应的变阻器上）耗散动能。制动斩波器的特性如下： 功率半导体 ： 6500 V 600 A IGBT 配以反并联二极管，模块在9.5 kV 下被隔离 半导体冷却 ： 水和乙二醇溶液 最大输出功率 ： 2 x 522.1 kW 工作频率 ： 250 Hz3.7CRH5动车组牵引变流器 项目三项目三 动车组主变流器维护与检修动车组主变流器维护与检修谢谢！
