CRH380B型动车组辅助供电系统研究

【摘 要】动车组供电系统是确保其得以得以正常运行的基础和前提，同时，也是列车组提升其服务质量的重要保障。铁路运输事业和铁路技术的不断发展对动车组的供电系统，特别是辅助供电系统提出了更高的要求。基于此，本文以CRH380B型动车组作为主要研究对象，通过对CRH380B型动车组辅助电源系统的构成与供电远离进行分析和说明，进而对其两种类型的扩展供电原理展开了深入研究。

【关键词】CRH380B型动车组；辅助供电系统；扩展供电

前言

对CRH380B型动车组进行分析可知，其类型为动力分散交流传动动车组，编组类型主要为8辆编组，此动车组在CRH2C型平台支持下，在列车速度与性能方面均得到了大幅提升。其中，作为CRH380B型动车组的重要组成部分，辅助供电系统不仅关系着乘客乘坐列车的舒适程度，而且对于列车的正常运行也具有重要影响。因此，为确保CRH380B型动车组能够长时间稳定运行，加强对其辅助供电系统的研究已成为当前铁路运输部门和相关技术部门需要着重开展的关键工作。

1 动车组辅助电源系统

1.1系统构成

自2007年，我国铁路实施第六次大面积提速后，动车组列车也开始在我国各城市铁路运输中扮演起了重要角色，现阶段我国既有的动车组类型分别为CRH1、CRH2以及CRH3和CRH5等等，其相关技术分别从加拿大、日本、德国和法国等地引进，通过对国外技术进行改良和创新，设计并生产了我国特色的动车组列车。以8量编组的CRH380B型动车组列车为例，其主要由4辆动车、4辆拖车共同构成，具体的编组配置情况：TC02、TC07、FC04、BC05为车组拖车，EC01、IC03、IC06、EC08为动车车厢。

CRH380B动车组的辅助供电系统主要包括了辅助电源系统、用电设备和电源分配系统，辅助供电（电源）系统的主要作用即，为动车组列车的各个负载提供直流或是交流电源，从而满足包括空调、通风、照明以及制动和采暖在内的各类设备单元的电力需求，在确保列车运行安全的基础上，为乘客提供更加舒适的乘坐环境[1]。整列CRH380B动车组共包括了APU1、APU2和APU3三台辅助电源装置，其中，APU1与APU2主要负责向牵引变流器等各类通风机和ARF辅助整流装置提供输入电源，其所提供电源装置的规格为三相AC400V/50Hz，同时，APU1与APU2中还内置了辅助变压器，即ATR，在ATR的作用下，动车组牵引变压器的三次输出AC 400V将转变为AC 100V。简单来说，辅助整流器的作用就是对APU1与APU2辅助电源装置输出的三相AC 400V进行整流，并为相关设备提供规格为DC 100V的电源装置。从实际来看，将三次输出AC 400V将转变为AC 100V的装置是辅助整流器中的TR3变压器（AC 100V）与TR4变压器（AV 220V）。对于辅助电源装置APU3，其主要负责向CRH380A型动车组的4、5号牵引变流器等相关设备提供规格为AC 400V/50Hz的三相输入电源，APU3辅助电源装置大都安置在5号车下部，其中并未设置辅助变压器和变流器[2]。

1.2供电原理

根据CRH380B型动车组的交流电路电源系统构成可知，704、754电源母线的作用为，向牵引变压器辅助绕阻输出电源，而771、781和791电源母线则主要为动车组辅助电源装置APU的逆变器提供电源输出。辅助整流器箱中的302线主要负责输出单相的AC 220/50Hz电源，其主要功能為，向5号车厢中的动车内置餐厅的电气设备提供电源。

根据CRH380B型动车组的直流电路电源系统构成可知，其中，辅助整流器箱中的202线输出的是AC 100V/50Hz的电压，其主要功能为，向空调装置以及辅助制动装置等相关设备提供控制电源。在列车组受电弓升弓完成后，真空断路器VCB闭合，辅助电源装置启动，并接通蓄电池接触器，此时，蓄电池则从辅助整流器中获得相应的输入电源，进行充电。需要说明的是，一旦电压检测电路检测出蓄电池的电压出现异常，则蓄电池接触器（Batk）便被迅速断开，蓄电池则停止对其相应负载进行供电[3]。还需说明的是，103线电源系统遍布在整个列车组当中，当列车启动初期，其受电弓并未上升，故APU辅助电源装置也尚未启动，当蓄电池接触器同102线路的电源系统相连时，电源系统则从蓄电池处获得了DC90V的电压，至此，动车组上电完毕，并将辅助整流器闭合，转由103线路供电。需要说明的是，当接触网停电时，102线则经由预备灯切换接触器的常开接点对负载进行供电。

2 扩展供电

2.1 3次电源扩展供电

对辅助电源系统进行分析可知，其牵引变压器辅助绕组所输出的规格为AC 400V/50Hz的电源具有较强的不稳定性，其经由交流电源接触器，即ACK1与704和705线路连接。为了避免两相邻变压器系统电源出现混乱接触，还应设置相应的交流电磁接触器ACK2。当一台牵引变压器发生故障时，可借助监控器中线束输入的3次电源感应指令，将704与705线在编组中贯穿，转而由另一变压器的3次绕组向负载提供输入电源。还需说明的是，在外部电源供电过程中，其继电器EXR2的常闭接点打开，此时，交流电磁接触器则难以被辅助供电系统利用，列车相关设备所需电力则主要由外部电源连接器插座提供[4]。

2.2 APU扩展供电

对辅助电源装置的供电进行如下说明。当处于一列编组的APU1与APU2其中之一发生故障时，在BKK，即闭合扩展供电接触器的作用下，另一台辅助电源装置则为其所在编组列车的全部负载提供所需电力。对于APU3而言，其自带供电转换接触器，并将另一台电源辅助装置（APU1或APU2）的三相AC 400V电压予以输入，此时，APU3中自带的三相AC 400V电源同所输入的其他电源辅助装置的三相AC 400V电压相互联锁。通常，由APU3负责向动车组列车动力单元的通风机提供电力，而只有当APU3电源辅助装置发生故障时，辅助供电系统方选择另一台电源辅助装置（APU1或APU2）进行供电[5]。

结论

本文以CRH380B型动车组列车作为主要研究对象，通过对CRH380B型动车组的辅助电源系统的结构和供电原理进行阐述，进而从3次电源和APU电源辅助装置两方面对辅助电源系统的扩展供电方式做出了系统探究。研究结果如下：（1）CRH380B动车组的辅助供电系统由辅助电源系统、用电设备和电源分配系统构成，包括APU1、APU2和APU3三台辅助电源装置，其中，APU1与APU2主要负责向牵引变流器等各类通风机和ARF辅助整流装置提供输入电源，APU3主要负责向CRH380A型动车组的4、5号牵引变流器等相关设备提供规格为AC 400V/50Hz的三相输出电源；（2）APU3中自带的三相AC 400V电源同输入的其他电源辅助装置的三相AC 400V电压相互联锁，当其发生故障时，由另一电源辅助装置向本节列车各项设备供电。

参考文献：

[1]张海峰.CRH380B系列动车组外部照明系统开发[J].大连交通大学学报，2014，02（12）：118-120.

[2]王丽娟.CRH3A型动车组辅助供电系统优化设计[J].铁道车辆，2014，09（05）：15-17.

[3]张伟，金钧，朱子栋.CRH380B型动车组过分相时辅助变流器的原理研究[J].变频器世界，2014，07（16）：59-62.

[4]刘建强，郭怀龙，杜会谦，等.CRH_3型动车组辅助供电系统可靠性研究[J].铁道学报，2015，11（24）：44-51.

[5]韩帅.CRH380A型动车组辅助供电系统概论[J].科技创新导报，2013，03（09）：107.

作者简介：

张鑫（1986.04.04-），男，吉林省长春市，中车长春轨道客车股份有限公司，技师，专科，研究方向：铁路电气制造。

（作者单位：中车长春轨道客车股份有限公司）

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