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(chǔ)和前提，同時，也是列車組提升其服務(wù)質(zhì)量的重要保障。鐵路運輸事業(yè)和鐵路技術(shù)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(gòu)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(guān)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(guān)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(guān)技術(shù)部門需要著重開展的關(guān)鍵工作。

1 動車組輔助電源系統(tǒng)

1.1系統(tǒng)構(gòu)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(guān)技術(shù)分別從加拿大、日本、德國和法國等地引進，通過對國外技術(shù)進行改良和創(chuàng)新，設(shè)計并生產(chǎn)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(gòu)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(shè)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(diào)、通風、照明以及制動和采暖在內(nèi)的各類設(shè)備單元的電力需求，在確保列車運行安全的基礎(chǔ)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(nèi)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(zhuǎn)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(guān)設(shè)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(zhuǎn)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(guān)設(shè)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(shè)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(gòu)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(nèi)置餐廳的電氣設(shè)備提供電源。

根據(jù)CRH380B型動車組的直流電路電源系統(tǒng)構(gòu)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(diào)裝置以及輔助制動裝置等相關(guān)設(shè)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(yīng)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(yīng)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(zhuǎn)由103線路供電。需要說明的是，當接觸網(wǎng)停電時，102線則經(jīng)由預(yù)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(jīng)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(yīng)設(shè)置相應(yīng)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(yīng)指令，將704與705線在編組中貫穿，轉(zhuǎn)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(guān)設(shè)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(zhuǎn)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(jié)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(jié)構(gòu)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(jié)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(shè)備和電源分配系統(tǒng)構(gòu)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(guān)設(shè)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(shè)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(xué)學(xué)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(shè)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(xué)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(dǎo)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）