1電力機(jī)車/電動(dòng)車組牽引系統(tǒng)

牽引制動(dòng)研究室陸陽

2目錄第一部分交流傳動(dòng)技術(shù)第二部分中國標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)車組簡(jiǎn)介第三部分試驗(yàn)中暴露出的問題3目錄第一部分交流傳動(dòng)技術(shù)1交流傳動(dòng)基本組成2交流傳動(dòng)的工作原理3牽引變壓器4牽引變流器5牽引電機(jī)6牽引控制單元4高壓設(shè)備：受電弓、主斷路器、過電壓裝置（如避雷器、放電間隙等）、網(wǎng)壓、高壓側(cè)電壓電流檢測(cè)裝置；變流設(shè)備：牽引變壓器、交直交變流器和其他附加設(shè)備，如通風(fēng)機(jī)、壓縮機(jī)、泵等；交流牽引電機(jī)；傳動(dòng)齒輪箱。第一部分交流傳動(dòng)技術(shù)1.牽引系統(tǒng)基本組成5第一部分交流傳動(dòng)技術(shù)概述1.牽引系統(tǒng)基本組成——電力機(jī)車第一部分交流傳動(dòng)技術(shù)61.牽引系統(tǒng)基本組成——電動(dòng)車組第一部分交流傳動(dòng)技術(shù)67牽引/再生制動(dòng)/控制原理牽引高壓設(shè)備牽引變流牽引驅(qū)動(dòng)高壓電器主變壓器四象限中間電壓過壓保護(hù)牽引逆變器牽引電機(jī)齒輪箱車輪接觸網(wǎng)受電弓主變壓器變流器牽引電機(jī)鋼軌牽引系統(tǒng)關(guān)系鏈再生第一部分交流傳動(dòng)技術(shù)8目錄第一部分交流傳動(dòng)技術(shù)1電力機(jī)車牽引交流傳動(dòng)基本組成2交流傳動(dòng)的工作原理3牽引變壓器4牽引變流器5牽引電機(jī)6牽引控制單元第一部分交流傳動(dòng)技術(shù)9牽引變壓器的發(fā)展要求大容量、小型輕量化、低損耗、低噪聲、高阻抗、全退耦。而交流傳動(dòng)牽引變壓器還要在設(shè)計(jì)時(shí)特別考慮電壓、電流高次諧波可能存在的直流偏磁和過激磁、漏磁的影響，以及由于高次諧波和大漏磁引發(fā)的局部過熱和高噪聲，同時(shí)還要在電磁兼容性上達(dá)到要求。牽引變壓器一般采用全密封式結(jié)構(gòu)。箱體目前多采用不銹鋼和鋁質(zhì)，考慮電磁屏蔽結(jié)構(gòu)。冷卻方式為強(qiáng)迫導(dǎo)向酯油循環(huán)風(fēng)冷方式；熱交換器普遍采用鋁質(zhì)板翹式結(jié)構(gòu)。鐵心用高性能硅鋼片。第一部分交流傳動(dòng)技術(shù)3.牽引變壓器變壓器冷卻油上曾被廣泛采用的硅油、礦物油已被發(fā)達(dá)國家明令禁止。910目錄第一部分交流傳動(dòng)技術(shù)1電力機(jī)車牽引交流傳動(dòng)基本組成2交流傳動(dòng)的工作原理3牽引變壓器4牽引變流器5牽引電機(jī)6牽引控制單元第一部分交流傳動(dòng)技術(shù)11牽引變流器由以下幾部分組成：網(wǎng)側(cè)變流器；中間直流環(huán)節(jié)（含串聯(lián)諧振電路、支撐電容、短路保護(hù)器、接地故障檢測(cè)裝置等）；限壓斬波器；電機(jī)側(cè)逆變器；牽引控制單元用于驅(qū)動(dòng)一臺(tái)（軸控模式）或多臺(tái)牽引電機(jī)（架控或車控模式）。4.牽引變流器CRH1型動(dòng)車組主輔一體牽引變流器部件等壽命選型第一部分交流傳動(dòng)技術(shù)1112IGBT模塊

4.1牽引變流器的基本原理4牽引變流器整流器將牽引變壓器次邊輸入的單相交流電變?yōu)橹绷麟?。交逆變器將中間直流電逆變?yōu)闋恳姍C(jī)所需要的可調(diào)頻調(diào)壓的三相交流電。交中間直流電路為逆變器提供一個(gè)穩(wěn)定的直流電源。直第一部分交流傳動(dòng)技術(shù)12當(dāng)Us等于Uc時(shí)，電網(wǎng)和牽引繞組電抗器向中間直流電路充電當(dāng)Us等于0時(shí)，電網(wǎng)給牽引繞組電抗器儲(chǔ)能4.牽引變流器4.2四象限工作原理第一部分交流傳動(dòng)技術(shù)1、42、31、23、4電抗器134.牽引變流器第一部分交流傳動(dòng)技術(shù)采用四象限整流器，使列車網(wǎng)側(cè)功率因數(shù)接近1（牽引工況）或-1（電制工況），降低了接觸網(wǎng)的電能損耗，減少對(duì)變電所的投資。4.3四象限的作用——提高網(wǎng)側(cè)功率因數(shù)通過對(duì)Us相位和幅值的控制，可以達(dá)到電源側(cè)回路內(nèi)電流IN與網(wǎng)壓UN同相位。使網(wǎng)端功率因數(shù)接近1。

交流傳動(dòng)網(wǎng)壓、網(wǎng)流實(shí)測(cè)波形1415第一部分交流傳動(dòng)技術(shù)4.牽引變流器4.3四象限的作用——減少網(wǎng)側(cè)諧波含量?jī)山M四象限波形除了提高變流器的開關(guān)頻率，四象限還可以通過采用多重化技術(shù)，減少網(wǎng)側(cè)諧波含量。多重化技術(shù)是指通過控制不同變流器的調(diào)制載波錯(cuò)開一定角度，使得對(duì)應(yīng)牽引繞組電流疊加后更接近于正弦，降低諧波。錯(cuò)開一定角度圖中黑色曲線為疊加后的牽引繞組電流，相比紅色和藍(lán)色曲線，形狀更接近正弦。通過移相控制降低網(wǎng)側(cè)諧波4.3四象限的作用——減少網(wǎng)側(cè)諧波含量無載波移相采用載波移相3、4車間無移相各繞組間均移相第一部分交流傳動(dòng)技術(shù)164.牽引變流器4.4中間直流環(huán)節(jié)17第一部分交流傳動(dòng)技術(shù)對(duì)于交-直-交牽引變流器來說，中間直流環(huán)節(jié)作為變流器中的儲(chǔ)能電路，是網(wǎng)側(cè)四象限變流器和逆變器之間的重要連接橋梁。中間直流電壓是一個(gè)重要的參數(shù)，它確定了逆變器、牽引電機(jī)等主要設(shè)備的電壓等級(jí)。一般來說，對(duì)于兩電平電路，中間直流電壓額定值應(yīng)為IGBT開關(guān)器件電壓額定值的一半左右。例如：采用3300V等級(jí)的IGBT時(shí)中間電壓可為1650~1800V；如果中間電壓為3600V，則需選用6500V等級(jí)的IGBT。4.牽引變流器4.4中間直流環(huán)節(jié)18中間直流環(huán)節(jié)電路一般包括：中間電壓支撐電容；二次(100Hz)LC諧振濾波器；中間電壓傳感器；接地檢測(cè)保護(hù)裝置等。第一部分交流傳動(dòng)技術(shù)中間電壓支撐電容接地檢測(cè)保護(hù)裝置中間電壓傳感器LC諧振濾波器19中間支撐電容作為儲(chǔ)能器，起緩沖和平滑中間直流回路電壓的作用。這個(gè)儲(chǔ)能器是必要的，因?yàn)樵谝粋€(gè)短的時(shí)間周期內(nèi)輸入和輸出中間回路的能量不相等，需要支撐電容對(duì)牽引變流器和牽引電機(jī)進(jìn)行能量解耦。二次濾波電路是一個(gè)諧振電路，由諧振電容器和置于主變壓器中的諧振電抗器組成，用來過濾中間直流回路中兩倍于輸入電壓頻率的能量流產(chǎn)生的紋波。它作為一個(gè)串聯(lián)的諧振電路工作，其諧振頻率為兩倍基波頻率。從降低硬件成本和輕量化考慮，有些車型，如HXD3機(jī)車和CRH2動(dòng)車組取消了二次濾波電路，通過軟件控制，抑制因二次諧波電流而產(chǎn)生的牽引電機(jī)轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)。第一部分交流傳動(dòng)技術(shù)20第一部分交流傳動(dòng)技術(shù)4.牽引變流器4.5逆變器工作原理兩點(diǎn)式電壓型逆變器的結(jié)構(gòu)圖逆變電路由6個(gè)橋臂組成，每個(gè)橋臂上有一個(gè)主管和一個(gè)反并聯(lián)二極管，通過控制T1~T6這6個(gè)主管的通斷實(shí)現(xiàn)逆變，將穩(wěn)定的直流電變成三相交流電，驅(qū)動(dòng)三相交流異步電機(jī)。

+-315462UdWtUvUuUwo0

+-oZuZvZw21目錄第一部分交流傳動(dòng)技術(shù)1電力機(jī)車牽引交流傳動(dòng)基本組成2交流傳動(dòng)的工作原理3牽引變壓器4牽引變流器5牽引電機(jī)6牽引控制單元第一部分交流傳動(dòng)技術(shù)22交流傳動(dòng)牽引電機(jī)目前使用較多的是異步電機(jī)。異步牽引電機(jī)也稱感應(yīng)電機(jī)，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、功率大、體積小、重量輕、可靠性高、少維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)也存在技術(shù)上的難點(diǎn)。首先要考慮變流器產(chǎn)生的高次諧波，異步電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的高附加銅耗及鐵耗，高的絕緣介質(zhì)損耗和電暈，高的附加脈動(dòng)轉(zhuǎn)矩，高的電磁噪聲等因素。因此要求異步牽引電機(jī)在結(jié)構(gòu)上要采用高磁導(dǎo)率和低損耗鐵心材料、全疊片式定子(無機(jī)殼)、銅合金轉(zhuǎn)子導(dǎo)條和端環(huán)、200級(jí)耐電暈絕緣材料和絕緣結(jié)構(gòu)，采用合理的機(jī)械傳動(dòng)方式和懸掛方式。第一部分交流傳動(dòng)技術(shù)5.牽引電機(jī)5.牽引電機(jī)5.1三相異步電動(dòng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu)23(1)定子部分1)定子鐵心：由導(dǎo)磁性能很好的硅鋼片疊成——導(dǎo)磁部分。2)定子繞組：放在定子鐵心內(nèi)圓槽內(nèi)——導(dǎo)電部分。3)機(jī)座：固定定子鐵心及端蓋，具有較強(qiáng)的機(jī)械強(qiáng)度和剛度。(2)轉(zhuǎn)子部分1)轉(zhuǎn)子鐵心：由硅鋼片疊成，也是磁路的一部分。2)轉(zhuǎn)子繞組：鼠籠式轉(zhuǎn)子：轉(zhuǎn)子鐵心的每個(gè)槽內(nèi)插入一根裸導(dǎo)條，形成一個(gè)多相對(duì)稱短路繞組。3）繞線式轉(zhuǎn)子：轉(zhuǎn)子繞組為三相對(duì)稱繞組，嵌放在轉(zhuǎn)子鐵心槽內(nèi)。(3)氣隙異步電動(dòng)機(jī)的氣隙是均勻的，大小為機(jī)械條件所能允許達(dá)到的最小值。第一部分交流傳動(dòng)技術(shù)5.牽引電機(jī)

5.1三相異步電動(dòng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu)24第一部分交流傳動(dòng)技術(shù)255.2三相異步電機(jī)的工作原理第一部分交流傳動(dòng)技術(shù)5.牽引電機(jī)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)切割轉(zhuǎn)子繞組轉(zhuǎn)子繞組產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì)轉(zhuǎn)子中產(chǎn)生感應(yīng)電流轉(zhuǎn)子電流與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)作用產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)定子繞組通入三相交流電流265.3三相異步電動(dòng)機(jī)的基本工作原理與結(jié)果第一部分交流傳動(dòng)技術(shù)5.牽引電機(jī)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)同步轉(zhuǎn)速的關(guān)系電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)方向與磁場(chǎng)旋轉(zhuǎn)的方向一致，但

異步電動(dòng)機(jī)無轉(zhuǎn)距轉(zhuǎn)子與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)間沒有相對(duì)運(yùn)動(dòng)無轉(zhuǎn)子電動(dòng)勢(shì)（轉(zhuǎn)子導(dǎo)體不切割磁力線）無轉(zhuǎn)子電流提示：如果電機(jī)在額定運(yùn)行時(shí)，轉(zhuǎn)差率一般在0.01~0.06之間，即電機(jī)轉(zhuǎn)速接近同步速度。作為電動(dòng)機(jī)，轉(zhuǎn)速在0~n0范圍內(nèi)變化，轉(zhuǎn)差率在0~1范圍內(nèi)變化。5.3三相異步電動(dòng)機(jī)的基本工作原理與結(jié)果5.牽引電機(jī)第一部分交流傳動(dòng)技術(shù)轉(zhuǎn)差率是異步電機(jī)的一個(gè)基本物理量，它反映電機(jī)的各種運(yùn)行情況。轉(zhuǎn)子未轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，n=0,s=1；電機(jī)理想空載時(shí)，n≈n0,s≈0；27世界發(fā)達(dá)國家競(jìng)相發(fā)展永磁電機(jī)牽引傳動(dòng)系統(tǒng)，即將逐步實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)升級(jí)換代。日本1992年，實(shí)施單機(jī)控制試驗(yàn)；1997年完成實(shí)車試驗(yàn)，125kW；2003年，在高速動(dòng)車組試驗(yàn)車上運(yùn)用考核（360kW）；2006年起，批量運(yùn)用于市郊車輛、地鐵、機(jī)車車輛。5.4永磁同步電機(jī)——國外發(fā)展?fàn)顩r5.牽引電機(jī)FASTECH360用永磁電機(jī)AGV用永磁電機(jī)法國AGV列車部分采用了永磁同步電機(jī)，已完成運(yùn)用考核。德國ICE3試用永磁同步電機(jī)，完成運(yùn)用考核。第一部分交流傳動(dòng)技術(shù)28永磁電機(jī)動(dòng)車組單動(dòng)車主電路29

霍爾傳感器定子繞組轉(zhuǎn)子磁鐵5.4永磁同步電機(jī)——四方永磁高速動(dòng)車組5.牽引電機(jī)四方股份生產(chǎn)的永磁高速動(dòng)車組在大西客專完成了整車型式試驗(yàn)，裝有南車電機(jī)和南車時(shí)代兩家電機(jī)，其中株所電機(jī)由于溫升問題沒有通過整車型式試驗(yàn)。第一部分交流傳動(dòng)技術(shù)四方股份永磁電機(jī)動(dòng)車組電機(jī)規(guī)格牽引電機(jī)采用不解體就可供油脂的絕緣軸承。(1)極數(shù)6極

(2)相數(shù)3相

(3)連續(xù)工作制

額定功率600kW額定電壓2730V額定電流143A額定頻率210Hz額定轉(zhuǎn)速4200rpm

額定效率97%啟動(dòng)扭矩3100N.m功率密度

≥1kW/kg最高輸出功率

≥635kW最高轉(zhuǎn)速6120rpm(4)絕緣等級(jí)200級(jí)

(5)溫度上升極限200K(定子繞組：電阻法)(6)冷卻方式

強(qiáng)迫通風(fēng)(30m3/min)(7)電機(jī)重量

≤635kg(8)電機(jī)轉(zhuǎn)向：UVW接線時(shí)，電機(jī)逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)(從輸出端看，即面向電機(jī)的軸伸端向電機(jī)看)。30第一部分交流傳動(dòng)技術(shù)（1）價(jià)格較高；（2）弱磁能力低；（3）起動(dòng)困難，高速制動(dòng)時(shí)電勢(shì)高，給逆變器帶來一定的風(fēng)險(xiǎn)；（4）他控式同步電機(jī)有失步和震蕩的可能性。31rrggbbNS⊙⊙⊙⊕⊕ACBZYX⊕5.5交流同步電機(jī)的優(yōu)、缺點(diǎn)（1）功率密度大；（2）功率因數(shù)高（氣隙磁場(chǎng)主要或全部由轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)提供）；（3）效率高（不需要?jiǎng)?lì)磁，繞組損耗小）；（4）結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、重量輕，維護(hù)簡(jiǎn)單；（5）內(nèi)埋式交直軸電抗不同，產(chǎn)生結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)矩，弱磁性能好，表面貼裝式弱磁性能較差。優(yōu)點(diǎn)：缺點(diǎn)：第一部分交流傳動(dòng)技術(shù)異步交流電機(jī)與同步交流電機(jī)波形比較32同步交流電機(jī)功率因數(shù)高、諧波含量小第一部分交流傳動(dòng)技術(shù)異步交流電機(jī)波形永磁電機(jī)動(dòng)車組要考慮的問題1.永磁體退磁雖然永磁同步牽引電機(jī)有著與異步牽引電機(jī)無法比擬的優(yōu)點(diǎn)，但是如果永磁同步牽引電機(jī)設(shè)計(jì)不當(dāng)，或在沖擊電流產(chǎn)生的電樞反應(yīng)作用下，或在劇烈的機(jī)械振動(dòng)時(shí)都有可能產(chǎn)生不可逆退磁，也叫失磁，使電機(jī)性能下降，甚至無法使用。由于永磁同步牽引電機(jī)的功率密度高、體積較小，當(dāng)電機(jī)出現(xiàn)過載或短路、匝間短路等故障時(shí)，持續(xù)且過大的故障電流也將導(dǎo)致過高的電機(jī)溫升。使高溫時(shí)電機(jī)的退磁風(fēng)險(xiǎn)加大。此外，逆變器供電存在的諧波電流，其高次諧波電流產(chǎn)生的高次諧波磁場(chǎng)會(huì)在永磁體內(nèi)形成渦流損耗，而轉(zhuǎn)子磁鋼保護(hù)套里的渦流也會(huì)產(chǎn)生大量的熱，這些損耗和熱量不能及時(shí)散發(fā)，也將導(dǎo)致永磁同步牽引電機(jī)失磁風(fēng)險(xiǎn)加劇。設(shè)計(jì)合理通風(fēng)系統(tǒng)，以達(dá)到冷卻要求等。2.反電動(dòng)勢(shì)的影響不同于異步牽引電機(jī)，由于永磁體的存在，即使外部不供給電源，永磁牽引電機(jī)旋轉(zhuǎn)時(shí)也會(huì)在定子繞組中感應(yīng)較大的反電動(dòng)勢(shì)，若該電動(dòng)勢(shì)的峰值超過逆變器元件的耐壓能力將會(huì)損壞元件。此外，牽引電機(jī)在高速不可控時(shí)，產(chǎn)生的反電勢(shì)的峰值可能高于逆變器直流母線電壓，產(chǎn)生制動(dòng)作用，且較高的反電動(dòng)勢(shì)也為高速時(shí)的重新合閘控制帶來困難，特別是當(dāng)電機(jī)發(fā)生短路時(shí)，如果永磁同步電機(jī)高速運(yùn)行，會(huì)導(dǎo)致故障擴(kuò)大，甚至燒毀電機(jī)。33第一部分交流傳動(dòng)技術(shù)34第一部分交流傳動(dòng)技術(shù)5.6四方永磁高速動(dòng)車組試驗(yàn)-暴露的問題

35第一部分交流傳動(dòng)技術(shù)5.6四方永磁高速動(dòng)車組試驗(yàn)-暴露的問題

原因分析：研制過程中未充分考慮各種線路實(shí)際運(yùn)行工況要求，經(jīng)分析，主要原因?yàn)椋?、繞組線規(guī)小，電阻大，銅耗大；2、滿轉(zhuǎn)矩啟動(dòng)電流較大；3、環(huán)氧酸酐絕緣系統(tǒng)耐溫低；優(yōu)化方案：1、采取增大線規(guī)、優(yōu)化磁路結(jié)構(gòu)、優(yōu)化冷卻結(jié)構(gòu)、改用耐熱能力強(qiáng)的絕緣系統(tǒng)等措施進(jìn)行方案優(yōu)化；2、降低啟動(dòng)段的損耗、改善散熱并提高了絕緣系統(tǒng)的耐熱能力；36第一部分交流傳動(dòng)技術(shù)5.6四方永磁高速動(dòng)車組試驗(yàn)-暴露的問題

優(yōu)化方案：37第一部分交流傳動(dòng)技術(shù)5.6四方永磁高速動(dòng)車組試驗(yàn)-暴露的問題

優(yōu)化方案仿真計(jì)算結(jié)果：38目錄第一部分交流傳動(dòng)技術(shù)1電力機(jī)車牽引交流傳動(dòng)基本組成2交流傳動(dòng)的工作原理3牽引變壓器4牽引變流器5牽引電機(jī)6牽引控制單元第一部分交流傳動(dòng)技術(shù)39第一部分交流傳動(dòng)技術(shù)6.牽引控制單元牽引系統(tǒng)的控制功能至少包括：執(zhí)行TCMS分配的牽引力指令，并實(shí)現(xiàn)牽引；執(zhí)行BCU分配的再生制動(dòng)力指令（恒速控制除外），并實(shí)現(xiàn)再生制動(dòng)；執(zhí)行TCMS故障降級(jí)模式（減功率）和限速指令；執(zhí)行TCMS關(guān)于輔助變流器供電相關(guān)指令；牽引系統(tǒng)內(nèi)部限速管理（出于對(duì)牽引系統(tǒng)自身的保護(hù)）；電機(jī)旋轉(zhuǎn)方向；緊急牽引；中間直流回路充電；變流器的啟動(dòng)；中間直流回路電壓監(jiān)控；接地故障監(jiān)控；牽引安全聯(lián)鎖；輪徑校正；變流器冷卻監(jiān)控；牽引電機(jī)冷卻監(jiān)控；防空轉(zhuǎn)/電制滑行控制；網(wǎng)壓/功率限制；整列動(dòng)車組不同四象限整流器采用移相控制策略，實(shí)現(xiàn)諧波有效抑制。牽引變流器至少應(yīng)具有如下保護(hù)功能：冷卻系統(tǒng)的保護(hù)；過流和過載保護(hù)；接地保護(hù)；瞬時(shí)過電壓保護(hù)；IGBT元件短路保護(hù)；中間直流回路電壓過壓及欠壓保護(hù)；輸入電壓過壓及欠壓保護(hù)；控制電源保護(hù)；牽引控制單元斷電時(shí)中間直流回路快速放電保護(hù)；其他保護(hù)（如短路保護(hù)、電機(jī)缺相保護(hù)、接觸器等內(nèi)部部件故障保護(hù)等）。CRH1主電路40第一部分交流傳動(dòng)技術(shù)40CRH2主電路41第一部分交流傳動(dòng)技術(shù)41CRH3主電路42第一部分交流傳動(dòng)技術(shù)CRH5主電路43第一部分交流傳動(dòng)技術(shù)HXD系列機(jī)車主電路44第一部分交流傳動(dòng)技術(shù)45目錄第二部分中國標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)車組簡(jiǎn)介2中國標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)車組（四方）1牽引系統(tǒng)頂層設(shè)計(jì)第二部分中國標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)車組簡(jiǎn)介461.牽引系統(tǒng)頂層設(shè)計(jì)自2012年開始，在中國鐵路總公司主導(dǎo)下，由鐵科院牽頭，集合國內(nèi)有關(guān)企業(yè)、高?？蒲袉挝坏葍?yōu)勢(shì)力量，產(chǎn)學(xué)研用緊密結(jié)合、協(xié)調(diào)創(chuàng)新，開展了中國標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)車組研制工作。2013年12月完成總體技術(shù)條件制定，2014年9月完成方案設(shè)計(jì)，2015年6月下線。2016年2月完成整車型式試驗(yàn)第二部分中國標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)車組簡(jiǎn)介47目錄第三部分中國標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)車組簡(jiǎn)介2中國標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)車組（四方）1牽引系統(tǒng)頂層設(shè)計(jì)第二部分中國標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)車組簡(jiǎn)介483.中國標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)車組（四方）中國標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)車組CRH-0207第二部分中國標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)車組簡(jiǎn)介493.中國標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)車組（四方）3.1系統(tǒng)架構(gòu)牽引、輔助系統(tǒng)采用集成化設(shè)計(jì)，通過與網(wǎng)絡(luò)、制動(dòng)系統(tǒng)的接口，實(shí)現(xiàn)列車牽引運(yùn)行、整車供電功能。第二部分中國標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)車組簡(jiǎn)介牽引系統(tǒng)采用4動(dòng)4拖編組方式，共設(shè)置2個(gè)動(dòng)力單元，每個(gè)動(dòng)力單元中，1臺(tái)牽引變壓器向2臺(tái)牽引變流器供電，每臺(tái)牽引變流器驅(qū)動(dòng)四臺(tái)牽引電機(jī)，全列共16個(gè)電機(jī)。3.中國標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)車組（長客）3.2動(dòng)力配置第二部分中國標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)車組簡(jiǎn)介50主要功能：牽引、再生制動(dòng)輔助發(fā)電過分相不斷電無火回送發(fā)電主要特點(diǎn)：VVVF控制主輔一體化心式變壓器架控驅(qū)動(dòng)模式二重四象限大功率牽引電機(jī)3.中國標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)車組（四方）3.3系統(tǒng)功能、特點(diǎn)第二部分中國標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)車組簡(jiǎn)介5152TCMS對(duì)TCU的控制功能TCU對(duì)牽引變流器的保護(hù)及診斷TCU故障保護(hù)信息通過車輛總線MVB發(fā)送至本地CCU，CCU將診斷信息發(fā)送至列車總線WTB，形成列車級(jí)診斷信息，顯示屏實(shí)現(xiàn)報(bào)警提示。電機(jī)定子溫度、電機(jī)軸承溫度和齒輪箱軸承溫度管理形成軸溫預(yù)警/報(bào)警限速請(qǐng)求值，發(fā)送至主CCU請(qǐng)求限速，主CCU根據(jù)限速值請(qǐng)求換算成牽引力百分比，發(fā)送各單元牽引變流器或制動(dòng)控制裝置進(jìn)行限速。牽引變壓器通過電氣硬線與網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行指令、狀態(tài)等信息交互。牽引使能管理通過列車總線WTB及車輛總線MVB將允許牽引信息傳遞給每個(gè)TCU。網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)對(duì)重要輸入輸出設(shè)備（如牽引/制動(dòng)手柄）設(shè)置冗余的信息采集和網(wǎng)絡(luò)傳輸通道。HMI顯示牽引變流器給定、反饋牽引力、工作狀態(tài)、故障報(bào)警等信息。方向指令管理方向開關(guān)的指令通過網(wǎng)絡(luò)輸入輸出模塊采集至主控CCU和從控CCU，通過MVB總線傳遞至每個(gè)TCU。牽引變流器的切除根據(jù)確定的輸出輪周功率9750kW和各個(gè)部件的編組分配形式，在以下動(dòng)力單元中，主電路的參數(shù)如下：3.中國標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)車組（四方）3.5牽引系統(tǒng)容量計(jì)算第二部分中國標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)車組簡(jiǎn)介53牽引系統(tǒng)的控制功能：執(zhí)行TCMS分配的牽引力指令，并實(shí)現(xiàn)牽引；執(zhí)行BCU分配的再生制動(dòng)力指令并實(shí)現(xiàn)再生制動(dòng)和滑行保護(hù)（恒速控制除外）；執(zhí)行TCMS故障降級(jí)模式（減功率）和限速指令；執(zhí)行TCMS關(guān)于輔助變流器供電相關(guān)指令；牽引系統(tǒng)內(nèi)部限速管理（出于對(duì)牽引系統(tǒng)自身的保護(hù)）；電機(jī)旋轉(zhuǎn)方向；緊急牽引；接地故障監(jiān)控；牽引安全聯(lián)鎖；輪徑校正；防空轉(zhuǎn)/電制滑行控制；網(wǎng)壓/功率限制；整列動(dòng)車組不同四象限整流器采用移相控制策略，實(shí)現(xiàn)諧波有效抑制。3.中國標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)車組（四方）3.6牽引系統(tǒng)的控制與保護(hù)第二部分中國標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)車組簡(jiǎn)介54牽引系統(tǒng)的保護(hù)：故障導(dǎo)向安全診斷最小系統(tǒng)故障，提供故障代碼設(shè)置牽引安全硬線牽引變流器上傳TCMS的故障包括：控制器故障信息；功率模塊相關(guān)故障信息、冷卻單元相關(guān)故障信息、接觸器相關(guān)故障信息、牽引電機(jī)溫度相關(guān)故障信息、牽引電機(jī)及輪對(duì)旋轉(zhuǎn)相關(guān)故障信息等。網(wǎng)壓限制；主變壓器保護(hù)；電機(jī)保護(hù)；變流器故障保護(hù)；網(wǎng)壓、網(wǎng)流異常；主電路短路、過載；3.中國標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)車組（四方）3.6牽引系統(tǒng)的控制與保護(hù)第二部分中國標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)車組簡(jiǎn)介55環(huán)境溫度-40℃～+40℃繞組一次二次容量(kVA)63001575×4電壓(V)250001900×4電流(A)260829×4尺寸(mm)4200×2653×710結(jié)構(gòu)方式單相心式結(jié)構(gòu)，彈性吊掛冷卻方式強(qiáng)迫導(dǎo)向油循環(huán)風(fēng)冷方式短路阻抗42.5%效率96%基本結(jié)構(gòu)四牽引繞組，單相心式結(jié)構(gòu)；采用彈性安裝結(jié)構(gòu)，減低牽引變壓器的振動(dòng)；冷卻絕緣介質(zhì)：阻燃性變壓器油，酯油。1）變壓器技術(shù)方案3.中國標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)車組（四方）3.7主要部件參數(shù)第二部分中國標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)車組簡(jiǎn)介56輸入電壓（V）1900X2中間電壓（V）DC3600輸出電壓（V）0~2808冷卻方式強(qiáng)迫水循環(huán)風(fēng)冷散熱功率58kW輔助輸出（V）AC380V±10%輔助輸出容量260kVA外形尺寸（mm）4710×2250×702電機(jī)逆變器效率98.5%四象限整流器效率97.5%主電路采用兩重四象限載波移相技術(shù)+逆變器模式；牽引-輔助一體化集成設(shè)計(jì)；架控方式；剛性懸掛。2）變流器技術(shù)方案主要參數(shù)3.中國標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)車組（四方）3.7主要部件參數(shù)第二部分中國標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)車組簡(jiǎn)介572）變流器技術(shù)方案網(wǎng)壓信號(hào)校正和多重化優(yōu)化設(shè)計(jì)方案網(wǎng)壓同步信號(hào)經(jīng)高壓互感器（25kV/100V）—同步變壓器100V/10V）--網(wǎng)側(cè)信號(hào)插件—網(wǎng)側(cè)控制插件等傳輸高壓互感器100V信號(hào)采用雙芯屏蔽線跨車輛傳輸，降低傳輸干擾同步變壓器和網(wǎng)側(cè)信號(hào)插件的傳輸偏差控制在20us內(nèi)牽引變壓器次邊繞組輸出電壓偏差控制在0.5%之內(nèi)正常情況下網(wǎng)絡(luò)將車號(hào)發(fā)給各變流器，作為多重化設(shè)定依據(jù)；當(dāng)某一重或幾重變流器發(fā)生故障時(shí)，網(wǎng)絡(luò)綜合故障信息后重新分配，實(shí)現(xiàn)任意重?cái)?shù)的多重化配置3.中國標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)車組（四方）3.7主要部件參數(shù)第二部分中國標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)車組簡(jiǎn)介582）變流器技術(shù)方案主電路原理圖TCU3.中國標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)車組（四方）3.7主要部件參數(shù)第二部分中國標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)車組簡(jiǎn)介592）變流器技術(shù)方案對(duì)外接口3.中國標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)車組（四方）3.7主要部件參數(shù)第二部分中國標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)車組簡(jiǎn)介602）變流器技術(shù)方案與制動(dòng)系統(tǒng)接口3.中國標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)車組（四方）3.7主要部件參數(shù)第二部分中國標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)車組簡(jiǎn)介61動(dòng)車組自動(dòng)過分相在速度大于70km/h時(shí)，通過控制牽引電機(jī)再生發(fā)電，維持牽引變流器中間直流電壓，為輔助設(shè)備提供電源，使得列車輔助負(fù)載系統(tǒng)可以正常工作。2）變流器技術(shù)方案過分相再生發(fā)電控制3.中國標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)車組（四方）3.7主要部件參數(shù)第二部分中國標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)車組簡(jiǎn)介62無火回送速度大于70km/h時(shí)，牽引電機(jī)發(fā)電；基于牽引電機(jī)預(yù)勵(lì)磁的需要，在牽引變流器內(nèi)裝配一個(gè)2kW的DC/DC單元，進(jìn)入回送發(fā)電模式后，該DC/DC將蓄電池的DC110V電壓升壓至DC400V給中間回路供電；TCU利用400V的中間電壓，通過逆變器對(duì)牽引電機(jī)進(jìn)行預(yù)勵(lì)磁控制，預(yù)勵(lì)磁完成后，即控制電機(jī)工作在制動(dòng)發(fā)電工況，維持中間電壓在DC3600V左右，給輔助變流器供電，確保輔助負(fù)載正常工作。2）變流器技術(shù)方案無火回送發(fā)電控制3.中國標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)車組（四方）3.7主要部件參數(shù)第二部分中國標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)車組簡(jiǎn)介632）變流器技術(shù)方案冷卻系統(tǒng)方案冷卻方式：

強(qiáng)迫水循環(huán)冷卻（有添加劑）水和添加劑體積比：

44%/56%入水口溫度：

≤55℃出水口溫度：

≤61℃冷卻水流量：

220L/min3.中國標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)車組（四方）3.7主要部件參數(shù)第二部分中國標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)車組簡(jiǎn)介642）變流器技術(shù)方案牽引變流器具有如下保護(hù)功能

冷卻系統(tǒng)的保護(hù)；

過流和過載保護(hù)；

接地保護(hù)；

瞬時(shí)過電壓保護(hù)；IGBT元件短路保護(hù)；

中間直流回路電壓過壓及欠壓保護(hù)；

輸入電壓過壓及欠壓保護(hù)；

控制電源保護(hù)；

牽引控制單元斷電時(shí)中間直流回路快速放電保護(hù)；

其他保護(hù)（如短路保護(hù)、電機(jī)缺相保護(hù)、接觸器等內(nèi)部部件故障保護(hù)等）3.中國標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)車組（四方）3.7主要部件參數(shù)第二部分中國標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)車組簡(jiǎn)介65項(xiàng)目參數(shù)啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩（N.m）3000啟動(dòng)電流（A）≤240牽引額定功率（kW）625再生最大制動(dòng)功率（kW）837額定電壓（V）2730額定電流（A）170額定效率（%）94繞組溫升限值（K）200三相異步鼠籠式結(jié)構(gòu)在CRH380AM牽引電機(jī)基礎(chǔ)上，主體結(jié)構(gòu)不變，優(yōu)化磁場(chǎng)設(shè)計(jì)，提高啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩；采用剛性懸掛方式；電機(jī)冷卻方式采用強(qiáng)迫風(fēng)冷；3）電機(jī)技術(shù)方案主要參數(shù)3.中國標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)車組（四方）3.7主要部件參數(shù)第二部分中國標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)車組簡(jiǎn)介66牽引電機(jī)冷卻風(fēng)機(jī)軟連接主風(fēng)道軟連接4）電機(jī)冷卻風(fēng)機(jī)技術(shù)方案采用一臺(tái)雙吸離心風(fēng)機(jī)，布置在中部設(shè)備艙內(nèi)，用單獨(dú)主風(fēng)道分別為兩臺(tái)牽引電機(jī)提供冷卻用風(fēng)。冷卻風(fēng)機(jī)采用雙速電機(jī)，根據(jù)車速及電機(jī)冷卻需求選擇全速或半速工況。主風(fēng)道3.中國標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)車組（四方）3.7主要部件參數(shù)第二部分中國標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)車組簡(jiǎn)介67目錄第三部分試驗(yàn)中暴露出的問題1諧波問題2粘著問題3并聯(lián)電機(jī)功率不平衡4CRH0503牽引電機(jī)接地故障5CRH0207牽引系統(tǒng)重投故障6電磁兼容問題第三部分試驗(yàn)中暴露出的問題681.諧波問題交直型電力機(jī)車采用半控橋式整流裝置將交流電變換為直流電驅(qū)動(dòng)直流電機(jī)，通過控制晶閘管的導(dǎo)通角來實(shí)現(xiàn)機(jī)車功率調(diào)節(jié)，這種整流裝置的功率因數(shù)較低，低次諧波含量豐富。隨著高速鐵路的發(fā)展，交直交型電力機(jī)車、動(dòng)車組得到大量應(yīng)用。交直交型電力機(jī)車/動(dòng)車組功率因數(shù)較高、低次諧波含量較低，但其諧波電流頻帶變寬，高次諧波含量升高。根據(jù)四象限脈沖整流器主電路結(jié)構(gòu)特征及控制原理，諧波產(chǎn)生機(jī)理如下：1.低次諧波低次諧波為單相脈沖整流器電路結(jié)構(gòu)和控制算法（數(shù)字控制）引起的網(wǎng)側(cè)諧波。2.高次諧波產(chǎn)生機(jī)理高次諧波為PWM調(diào)制算法中開關(guān)切換引起的網(wǎng)側(cè)諧波。1.1諧波產(chǎn)生機(jī)理第三部分試驗(yàn)中暴露出的問題69根據(jù)牽引供電網(wǎng)諧振的特點(diǎn)，可以將諧振現(xiàn)象分為高頻諧振及低頻振蕩。兩者均會(huì)引起牽引供電網(wǎng)電壓異常，導(dǎo)致變電站或動(dòng)車組/機(jī)車產(chǎn)生故障。但產(chǎn)生機(jī)理不同，表現(xiàn)形式不同，因此其解決方案也存在一定的差異。1.諧波問題1.2牽引供電網(wǎng)諧振第三部分試驗(yàn)中暴露出的問題70自交直交傳動(dòng)動(dòng)車組和電力機(jī)車在我國投運(yùn)以來，不少電氣化區(qū)段都發(fā)生了機(jī)車/動(dòng)車組高次諧波電流引發(fā)的牽引供電系統(tǒng)諧振現(xiàn)象，如京哈線、京津城際、合武客專、京滬高鐵、武廣客專、哈大線、寧岢線等。該種振蕩往往由動(dòng)車組或者機(jī)車高次諧波經(jīng)線路放大引起，單車運(yùn)行時(shí)也會(huì)發(fā)生。1.諧波問題1.2牽引供電網(wǎng)諧振——高頻諧振第三部分試驗(yàn)中暴露出的問題7172

高頻諧振案例一：

2007年7月13日、7月15日、7月29日、8月10日薊縣南變電所供電區(qū)段4次發(fā)生諧振造成的停車事故。經(jīng)查，諧波源為CRH2動(dòng)車組。1.諧波問題1.2牽引供電網(wǎng)諧振——高頻諧振第三部分試驗(yàn)中暴露出的問題72

高頻諧振案例二：

長客廠從長春北變電所接引一路饋線至廠內(nèi)調(diào)試車間，2011年11月～2012年2月間調(diào)試的CRH380BL動(dòng)車組車頂避雷器相繼爆炸8只。1.諧波問題1.2牽引供電網(wǎng)諧振——高頻諧振第三部分試驗(yàn)中暴露出的問題73

高頻諧振案例三2013年9月配屬于西安鐵路局的CRH2系列動(dòng)車組先后在運(yùn)行途中報(bào)全列輔助電源裝置135故障，造成牽引設(shè)備無通風(fēng)冷卻能力，導(dǎo)致全列失去牽引，給正常運(yùn)營造成較大影響。短時(shí)間內(nèi)多次按復(fù)位按鈕充電電阻燒毀1.諧波問題1.2牽引供電網(wǎng)諧振——高頻諧振第三部分試驗(yàn)中暴露出的問題74對(duì)上一案例中故障多發(fā)的線路和機(jī)車進(jìn)行跟蹤試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)：接觸網(wǎng)電壓諧波含量較高，頻率分布在17~23次，29~31次，55~57次。1.諧波問題1.2牽引供電網(wǎng)諧振——高頻諧振第三部分試驗(yàn)中暴露出的問題75跟蹤試驗(yàn)還發(fā)現(xiàn)：故障多發(fā)生在動(dòng)車組長時(shí)間斷電后，輔助變流器（APU）啟動(dòng)充電時(shí)的第二階段，即切除掉充電電阻后的不控整流階段。正常狀態(tài)下和故障狀態(tài)下的APU中間電壓充電過程對(duì)比1.諧波問題1.2牽引供電網(wǎng)諧振——高頻諧振第三部分試驗(yàn)中暴露出的問題76輔助繞組輸入電壓輔助變流器輸入電壓諧波放大推斷故障原因在于：接觸網(wǎng)中的高次諧波在機(jī)車輔助電源內(nèi)部發(fā)生諧振放大，充電時(shí)輔助變流器輸入電壓發(fā)生嚴(yán)重畸變，導(dǎo)致輔助變流器中間電壓過壓。1.諧波問題1.2牽引供電網(wǎng)諧振——高頻諧振第三部分試驗(yàn)中暴露出的問題7778低頻振蕩案例一：

2007年12月，太原鐵路局湖東機(jī)務(wù)段多臺(tái)HXD1型電力機(jī)車投入運(yùn)營時(shí)，接觸網(wǎng)發(fā)生低頻振蕩。機(jī)車牽引變流器中間回路電壓過壓保護(hù)，封鎖變流器觸發(fā)脈沖而使機(jī)車無法正常運(yùn)行，網(wǎng)壓中存在低頻脈動(dòng)。低頻脈動(dòng)1.諧波問題1.2牽引供電網(wǎng)諧振——低頻諧振第三部分試驗(yàn)中暴露出的問題7879低頻振蕩案例二：

2013年12月以來，徐州樞紐頻繁發(fā)生網(wǎng)壓過限保護(hù)，造成各條饋線下運(yùn)用的機(jī)車無法正常升弓作業(yè)。通過監(jiān)測(cè)變電站饋線電壓、電流，發(fā)現(xiàn)網(wǎng)壓存在明顯低頻振蕩現(xiàn)象。低頻脈動(dòng)1.諧波問題1.2牽引供電網(wǎng)諧振——低頻諧振第三部分試驗(yàn)中暴露出的問題79低頻振蕩案例三：

2010年，上海（南翔）動(dòng)車所CRH1型動(dòng)車組發(fā)生牽引變流器封鎖現(xiàn)象，通過對(duì)網(wǎng)壓及網(wǎng)流信號(hào)的監(jiān)測(cè)，發(fā)現(xiàn)網(wǎng)壓中存在較為明顯的低頻脈動(dòng)。網(wǎng)壓網(wǎng)流1.諧波問題1.2牽引供電網(wǎng)諧振——低頻諧振第三部分試驗(yàn)中暴露出的問題8081目錄第四部分牽引性能試驗(yàn)中暴露出的問題1諧波問題2粘著問題3并聯(lián)電機(jī)功率不平衡4CRH0503牽引電機(jī)接地故障5CRH0207牽引系統(tǒng)重投故障6電磁兼容問題第三部分試驗(yàn)中暴露出的問題2014年3月某6軸客運(yùn)電力機(jī)車以10km/h在進(jìn)行低速防空轉(zhuǎn)試驗(yàn)時(shí)，多個(gè)電機(jī)失控出現(xiàn)空轉(zhuǎn)，造成輪軌擦傷?？辙D(zhuǎn)時(shí)監(jiān)視屏顯示機(jī)車速度瞬時(shí)達(dá)到了170km/h，地面監(jiān)測(cè)人員觀察到車輪飛速旋轉(zhuǎn)，在鋼軌上擦出火星后及時(shí)停止試驗(yàn)。停車后檢查，在機(jī)車運(yùn)行經(jīng)過的約300m長的鋼軌上，被打出了數(shù)十個(gè)小坑，機(jī)車車輪踏面也遭到了不同程度的損壞。2.1空轉(zhuǎn)現(xiàn)象的危害2.粘著問題第三部分試驗(yàn)中暴露出的問題82輪軌間粘著遭到破壞后，車輪在電機(jī)力矩帶動(dòng)下飛快轉(zhuǎn)動(dòng)，造成機(jī)車輪周牽引力無法有效傳遞至機(jī)車車體某國產(chǎn)8軸電力機(jī)車在干燥軌面上以85km/h的速度持續(xù)運(yùn)行過程中，機(jī)車頻繁顯示檢測(cè)到空轉(zhuǎn)，并且執(zhí)行牽引力降低、自動(dòng)撒砂等動(dòng)作。從試驗(yàn)時(shí)記錄的數(shù)據(jù)可以看到，8軸曾多次進(jìn)行牽引力調(diào)整，并且電機(jī)5的輸入有功功率也頻繁卸載，但是觀察5軸和8軸的軸速，卻未發(fā)現(xiàn)有空轉(zhuǎn)發(fā)生。由此可以判斷，機(jī)車出現(xiàn)了假空轉(zhuǎn)現(xiàn)象。2.2假空轉(zhuǎn)現(xiàn)象2.粘著問題第三部分試驗(yàn)中暴露出的問題83假空轉(zhuǎn)是指機(jī)車輪對(duì)在沒有出現(xiàn)空轉(zhuǎn)的情況下，控制系統(tǒng)提示出現(xiàn)空轉(zhuǎn)并進(jìn)而執(zhí)行撒砂功能、牽引力減載等動(dòng)作的現(xiàn)象。假空轉(zhuǎn)會(huì)引起牽引力波動(dòng)，影響列車的平穩(wěn)運(yùn)行，并造成粘著利用率降低。速度傳感器故障、控制系統(tǒng)出現(xiàn)誤判或是控制閾值設(shè)置失誤導(dǎo)致系統(tǒng)過于敏感都是造成假空轉(zhuǎn)的原因。84目錄第四部分試驗(yàn)中暴露出的問題1諧波問題2粘著問題3并聯(lián)電機(jī)功率不平衡4CRH0503牽引電機(jī)接地故障5CRH0207牽引系統(tǒng)重投故障6電磁兼容問題第三部分試驗(yàn)中暴露出的問題動(dòng)力分散電動(dòng)車組的軸功率相對(duì)較低，現(xiàn)有的變流器容量能滿足車控或者架控方式，從而可以盡量減少牽引設(shè)備的數(shù)量，提高運(yùn)用可靠性，降低制造和運(yùn)用成本。但這兩種供電方式，由于多臺(tái)電機(jī)并聯(lián)供電，對(duì)電機(jī)的特性偏差、各軸輪徑偏差均有較高要求。在電機(jī)特性和輪徑相同的情況下，并聯(lián)工作的各臺(tái)電機(jī)具有相同的轉(zhuǎn)矩－轉(zhuǎn)速特性和轉(zhuǎn)差率。但當(dāng)電機(jī)特性或輪徑偏差越大時(shí)，各電機(jī)的負(fù)載分配不平衡狀況也會(huì)越嚴(yán)重，有的電機(jī)出力大，有的電機(jī)出力小，這不僅容易使個(gè)別電機(jī)過熱，也會(huì)使動(dòng)車的平均輸出顯著減少。3.并聯(lián)電機(jī)功率不平衡第三部分試驗(yàn)中暴露出的問題8586牽引工況時(shí)，電機(jī)1、2的功率大于電機(jī)3、4的功率；3.并聯(lián)電機(jī)功率不平衡3.1長客標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)車組功率不平衡牽引工況時(shí)2車各電機(jī)功率發(fā)揮第三部分試驗(yàn)中暴露出的問題87再生制動(dòng)時(shí)，電機(jī)1、2的功率小于電機(jī)3、4。而在動(dòng)車組手柄回零時(shí)，2車出現(xiàn)3、4電機(jī)電制，1、2電機(jī)牽引的情況。3.并聯(lián)電機(jī)功率不平衡3.1標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)車組（長客）功率不平衡電制工況時(shí)2車各電機(jī)功率發(fā)揮第三部分試驗(yàn)中暴露出的問題88具體表現(xiàn)為動(dòng)車組處于牽引工況時(shí)，電機(jī)1、2的功率大于電機(jī)3、4的功率；而在再生制動(dòng)時(shí)，電機(jī)1、2的功率小于電機(jī)3、4。而在動(dòng)車組手柄回零時(shí)，2車出現(xiàn)3、4電機(jī)電制，1、2電機(jī)牽引的情況。3.并聯(lián)電機(jī)功率不平衡3.1標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)車組（長客）功率不平衡惰行工況時(shí)2車各電機(jī)功率發(fā)揮第三部分試驗(yàn)中暴露出的問題車控方式對(duì)電機(jī)的制造工藝及列車維護(hù)的要求較高。采用車控方式的電動(dòng)車組，要求四臺(tái)并聯(lián)使用的牽引電機(jī)特性差異控制在±5%以內(nèi)，以便電流負(fù)荷分配均勻。同時(shí)，對(duì)輪徑差有如下要求：同一輪對(duì)（左右輪）：1mm以內(nèi)；同一轉(zhuǎn)向架車輪間：3mm以內(nèi)；同一車輛轉(zhuǎn)向架間：3mm以內(nèi)。3.并聯(lián)電機(jī)功率不平衡3.1標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)車組（長客）功率不平衡第三部分試驗(yàn)中暴露出的問題892015年11月30日，對(duì)2車、4及5車輪徑進(jìn)行標(biāo)定，測(cè)量結(jié)果如下：3.并聯(lián)電機(jī)功率不平衡3.1標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)車組（長客）功率不平衡

2車輪徑mm4車輪徑mm5車輪徑mm1軸914.0916.9918.22軸915.0917.5918.23軸912.8917.5918.24軸911.8917.5918.2從測(cè)試結(jié)果看2車輪徑從大到小依次為：2軸、1軸、3軸、4軸，而電機(jī)功率從大到小依次為：2軸、1軸、3軸、4軸，輪徑大小與功率發(fā)揮的規(guī)律一致，電機(jī)功率發(fā)揮不平衡與輪徑差具有很大相關(guān)性。第三部分試驗(yàn)中暴露出的問題90913.并聯(lián)電機(jī)功率不平衡輪徑差或滑行狀態(tài)導(dǎo)致各牽引電機(jī)轉(zhuǎn)速不一致，由于各電機(jī)的轉(zhuǎn)差特性，導(dǎo)致各電機(jī)發(fā)揮功率不一致。第三部分試驗(yàn)中暴露出的問題92目錄第四部分試驗(yàn)中暴露出的問題1諧波問題2粘著問題3并聯(lián)電機(jī)功率不平衡4CRH0503牽引電機(jī)接地故障5CRH0207牽引系統(tǒng)重投故障6電磁兼容問題第三部分試驗(yàn)中暴露出的問題934.CRH0503牽引電機(jī)接地故障2015年10月25日，配屬中國標(biāo)準(zhǔn)化動(dòng)車組CRH0503-5車4軸牽引電機(jī)，在大西線試運(yùn)過程中報(bào)接地故障。電機(jī)在太原動(dòng)車所落車后，永濟(jì)公司采用內(nèi)窺鏡從傳動(dòng)端觀察，定轉(zhuǎn)子狀態(tài)正常；非傳動(dòng)端因內(nèi)窺鏡無法伸入，不能查看定轉(zhuǎn)子狀態(tài)。又采用電機(jī)綜合檢測(cè)設(shè)備進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量，對(duì)地絕緣電阻為0MΩ，需返廠做進(jìn)一步的拆解檢查。該電機(jī)型號(hào)：YJ268A；出廠時(shí)間：2015年2月；運(yùn)行里程：21099公里。第三部分試驗(yàn)中暴露出的問題94使用1000v兆歐表檢測(cè)繞組對(duì)地：0Ω。使用VΩ計(jì)檢測(cè)繞組三相直流電阻：不平衡。拆解聯(lián)軸節(jié)，傳動(dòng)端端蓋出風(fēng)口灰塵較大。轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)軸狀態(tài)良好；封環(huán)位堆積了大量灰塵。4.CRH0503牽引電機(jī)接地故障——故障拆解第三部分試驗(yàn)中暴露出的問題4.CRH0503牽引電機(jī)接地故障——故障拆解非傳動(dòng)端轉(zhuǎn)子沖片有兩處已從轉(zhuǎn)子壓板頂部齊根斷裂脫落。（從掉落的白色痕跡上可發(fā)現(xiàn)）。傳動(dòng)端轉(zhuǎn)子鐵芯沖片存在齒松現(xiàn)象。定子非傳動(dòng)端繞組表面灰塵較大，在出槽口部位有一周絕緣破損，部分線圈裸露。定子非傳動(dòng)端鐵芯線圈有與脫落的轉(zhuǎn)子沖片、砂石相蹭的痕跡，線圈上布滿了塵土和大量砂石粒。第三部分試驗(yàn)中暴露出的問題964.CRH0503牽引電機(jī)接地故障——故障拆解定子非傳動(dòng)端止口存在大量沙石顆粒。沙石顆粒及疑似掉落沖片的放大圖。定子鐵芯內(nèi)找到疑似脫落沖片的殘骸。第三部分試驗(yàn)中暴露出的問題974.CRH0503牽引電機(jī)接地故障——原因分析轉(zhuǎn)子壓板有尖棱毛刺，是導(dǎo)致故障發(fā)生的起因，從目前對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)子拆解，可以明顯看出，非傳動(dòng)端轉(zhuǎn)子第一片沖片與壓板齒頂接觸部位有壓痕，并出現(xiàn)部分損傷。拆解出非傳動(dòng)端轉(zhuǎn)子第一片沖片。目測(cè)有轉(zhuǎn)子壓板壓在沖片上的痕跡。對(duì)此沖片進(jìn)行了滲透探傷，發(fā)現(xiàn)有一個(gè)轉(zhuǎn)子沖片處有缺陷。確認(rèn)為轉(zhuǎn)子沖片受轉(zhuǎn)子壓板壓力而形成的缺陷。非傳動(dòng)端第一片沖片第一片沖片滲透探傷第三部分試驗(yàn)中暴露出的問題984.CRH0503牽引電機(jī)接地故障——整改措施1）在電機(jī)疊壓中，加強(qiáng)質(zhì)量監(jiān)督及管控，在轉(zhuǎn)子壓板疊壓前對(duì)轉(zhuǎn)子齒壓板部件進(jìn)行加嚴(yán)檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)高點(diǎn)毛刺立即清除。2）對(duì)牽引電機(jī)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)進(jìn)行了改進(jìn)。結(jié)合既有動(dòng)車、機(jī)車成熟運(yùn)用的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，在該轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)上增加了轉(zhuǎn)子端板，端板頂部位于轉(zhuǎn)子沖片頂部；可以避免沖片疊壓過程的損傷和運(yùn)行過程轉(zhuǎn)子沖片發(fā)生雙向彎曲而造成的疲勞缺陷。3）2016年1月4日，將現(xiàn)有的在線運(yùn)行的16臺(tái)牽引電機(jī)進(jìn)行更換。第三部分試驗(yàn)中暴露出的問題99目錄第四部分試驗(yàn)中暴露出的問題1諧波問題2粘著問題3并聯(lián)電機(jī)功率不平衡4CRH0503牽引電機(jī)接地故障5CRH0207牽引系統(tǒng)重投故障6電磁兼容問題第三部分試驗(yàn)中暴露出的問題10010:52:29，動(dòng)車組行至K225附近時(shí)，司機(jī)施加4級(jí)電制，2、4車電制正常發(fā)揮，5、7車2架電機(jī)電制正常發(fā)揮，1架電機(jī)電制功率低于其他電機(jī)。10:52:53，司機(jī)手柄回零，動(dòng)車組開始惰行運(yùn)行，5、7車1架電機(jī)仍處于電制工況；10:53:28，動(dòng)車組5、7車1架電機(jī)轉(zhuǎn)為牽引工況，此時(shí)手柄仍為零；10:54:30，動(dòng)車組施加4級(jí)電制，并在10:55:03時(shí)追加7級(jí)電制，在10:55:32時(shí)施加緊急制動(dòng)EB，在此過程中，2、4車電機(jī)電制發(fā)揮正常，5、7車2架電機(jī)電制發(fā)揮正常，1架電機(jī)仍處于牽引工況，牽引電機(jī)U相電流最大達(dá)到365A；10:55:49，動(dòng)車組自動(dòng)施加緊急制動(dòng)UB，10:56:47動(dòng)車組停車。5.CRH0207牽引系統(tǒng)重投故障——故障描述第三部分試驗(yàn)中暴露出的問題司機(jī)給出制動(dòng)指令后，同一個(gè)車的兩個(gè)轉(zhuǎn)向架，一個(gè)輸出電制動(dòng)力，一個(gè)輸出牽引力的情況。1015.CRH0207牽引系統(tǒng)重投故障——原因分析時(shí)代電氣通過對(duì)控制軟件的排查，確認(rèn)在變流器重投時(shí)，軟件存在如下問題：變流器進(jìn)行重投時(shí)，控制軟件未對(duì)牽引電機(jī)磁鏈控制量進(jìn)行初始化，導(dǎo)致重投后對(duì)牽引電機(jī)的磁鏈控制錯(cuò)誤；磁鏈的錯(cuò)誤控制，會(huì)使?fàn)恳姍C(jī)的輸出電流異常，中間直流電壓隨之波動(dòng)，反過來又影響控制器對(duì)牽引電機(jī)磁鏈的控制，于是電壓電流產(chǎn)生持續(xù)振蕩，最終導(dǎo)致逆變過流故障；控制失調(diào)時(shí)，電機(jī)轉(zhuǎn)矩不受控，且表現(xiàn)出一定的牽引轉(zhuǎn)矩。第三部分試驗(yàn)中暴露出的問題102目錄第四部分試驗(yàn)中暴露出的問題1諧波問題2粘著問題3并聯(lián)電機(jī)功率不平衡4CRH0503牽引電機(jī)接地故障5CRH0207牽引系統(tǒng)重投故障6電磁兼容問題第三部分試驗(yàn)中暴露出的問題103兩個(gè)標(biāo)動(dòng)在進(jìn)行電磁兼容試驗(yàn)時(shí)，均出現(xiàn)了部分頻段不合格的問題，長客股份和四方股份分別在地面試驗(yàn)室進(jìn)行了變流器對(duì)外射頻騷擾抑制方案的試驗(yàn)驗(yàn)證工作，根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，對(duì)中國標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)車組進(jìn)行了相應(yīng)整改，最終兩個(gè)車均試驗(yàn)合格。6.電磁兼容試驗(yàn)第三部分試驗(yàn)中暴露出的問題1042015年9月9日-10月10日分別在鐵科院環(huán)線和鐵科院東郊分院交流傳動(dòng)試驗(yàn)室進(jìn)行了不同形式電纜屏蔽、接地、磁環(huán)等抑制方案整改驗(yàn)證工作。驗(yàn)證歷程如下表所示。6.電磁兼容試驗(yàn)——長客整改時(shí)間驗(yàn)證工作2015年9月9日牽引變流器部件試驗(yàn)，電纜為非屏蔽型。2015年9月11日牽引變流器部件試驗(yàn)，變流器輸出電纜為屏蔽型。2015年9月13日牽引變流器部件試驗(yàn)，箱體增加鋁箔密封。2015年9月14日-22日牽引變流器部件試驗(yàn)，驗(yàn)證級(jí)位、速度等對(duì)對(duì)外射頻騷擾的影響。2015年9月14日-30日牽引變流器部件試驗(yàn)，測(cè)試變流器各箱門、縫隙處的電磁泄露情況。2015年10月8日牽引變流器部件試驗(yàn)，驗(yàn)證變流器輸入側(cè)加磁環(huán)對(duì)對(duì)外射頻騷擾的影響。2015年10月10日牽引變流器部件試驗(yàn)，測(cè)試變壓器到變流器大線使用屏蔽線并雙端接地后的對(duì)外射頻騷擾。2015年10月10日牽引變流器部件試驗(yàn)，模擬實(shí)車，符合標(biāo)準(zhǔn)要求。第三部分試驗(yàn)中暴露出的問題105交流傳動(dòng)試驗(yàn)室進(jìn)行了不同形式電纜屏蔽、接地、磁環(huán)等抑制方案整改驗(yàn)證工作。變流器輸入輸出電纜使用屏蔽電纜，能有效抑制特定頻段的射頻騷擾。6.電磁兼容試驗(yàn)——長客整改變流器變壓器側(cè)線纜屏蔽試驗(yàn)室現(xiàn)場(chǎng)照片第三部分試驗(yàn)中暴露出的問題106交流傳動(dòng)試驗(yàn)室進(jìn)行了不同形式電纜屏蔽、接地、磁環(huán)等抑制方案整改驗(yàn)證工作。變流器輸入輸出電纜使用屏蔽電纜，能有效抑制特定頻段的射頻騷擾。6.電磁兼容試驗(yàn)——長客整改第三部分試驗(yàn)中暴露出的問題50k-150kHz變流器電機(jī)側(cè)電纜屏蔽后射頻發(fā)射對(duì)比30MHz-230MHz變流器變壓器側(cè)電纜屏蔽后射頻發(fā)射對(duì)比107交流傳動(dòng)試驗(yàn)室進(jìn)行了不同形式電纜屏蔽、接地、磁環(huán)等抑制方案整改驗(yàn)證工作。環(huán)形接地比豬尾巴接地在10M-20MHz以及20M-30MHz、30M-230MHz三個(gè)頻段內(nèi)，對(duì)射頻騷擾的屏蔽性能更優(yōu)越。6.電磁兼容試驗(yàn)——長客整改第三部分試驗(yàn)中暴露出的問題左圖為典型豬尾巴連接右圖為正確的屏蔽層端接方式10M-20MHz屏蔽層“豬尾巴效應(yīng)”接地和環(huán)形接地射頻騷擾對(duì)比1086.電磁兼容試驗(yàn)——長客整改根據(jù)電磁兼容經(jīng)典理論，多點(diǎn)接地會(huì)引入更多的環(huán)路通道，形成天線效應(yīng)，增大系統(tǒng)的輻射干擾。1、2、7、8車保護(hù)接地的摘除對(duì)整車射頻騷擾的影響不明顯。1、2、7、8車保護(hù)接地的摘除第三部分試驗(yàn)中暴露出的問題109根據(jù)交流傳動(dòng)試驗(yàn)室進(jìn)行的對(duì)外射頻騷擾抑制方案測(cè)試驗(yàn)證結(jié)果，通過對(duì)A類電纜進(jìn)行銅網(wǎng)屏蔽、變流器箱體用鋁箔屏蔽和裙板接地等接地措施。6.電磁兼容試驗(yàn)——長客整改第三部分試驗(yàn)中暴露