1、CRH3 动车组牵引系统CRH3 动车组设计能够在中国既有线路上运行也能够在新修的的客运专线上运行。列车能够以在新修的客运专线上及其他经确认的区间以 300 km/h 速度运行，最高试验速度350 km/h。牵引系统的是基于 25 kV AC 供电条件下运行设计的。列车能够在按规定 25 kV AC 50Hz 供电的电压、频率的公差范围内运行，当网压超过规定上公差达到 31 kV 时，列车还可以允许运行 5 分钟，但是只能保持动车组有限的性能。CRH3 动车组由 8 节车组成，为动力分散型，有 50%的车轴为驱动轴。每列车都是由两组相互对称的牵引单元组成（01 车04 车为一组，05 车08
2、车为另一组） ，通过车顶电缆连接起来。牵引传动系统由两个相对独立的基本动力单元组成，一个基本动力单元主要由一台主变压器、两台牵引变流器和四台牵引电机等组成。在基本动力单元中的电气设备发生故障时，可全部或部分切除该基本动力单元，而不应影响到其它动力单元。两列 CRH3 动车组可以重联成一列动车组。在紧急情况下，CRH3 动车组可以与牵引机车通过过渡车钩重联。通过软管连接风源，没有电气联接。列车运行线路条件：额定电网电压 25 kV AC网压范围17.5 kV 29 kV AC最大 31 kV AC17.5 kV19 kV 可运行 10 分钟29 kV31 kV 可运行 5 分钟切断限定值 31
3、kV AC 断开主断路器额定电网频率 50 Hz电网频率的变化范围 49.5 Hz 50.5 Hz动车组编组图：变压器变流器辅助变流器双辅助变流器制动电阻蓄电池充电机蓄电池 牵引轴拖轴图：牵引动力系统框图P Pantograph受电弓 ECT Earth current transformer接地电流互感器SA1、SA2Surge arrester电涌放电器（避雷器） TCTraction container牵引变流器LVT Line voltage transformer线电压互感器 M Traction motor牵引电动机MCB Main circuit breaker/Earth sw
4、itch主断路器/接地开关 RLDS Roof line disconnecting switch隔离开关LCT Line current transformer线电流互感器 VLR Voltage limiting resistor限压电阻器TCT Transformer current transformer变压器电流互感器 RA Roof area车顶区域MT Main transformer主变压器 UA Underfloor area地板下区域动车组牵引是采用交流传动方式。驱动三相异步牵引电机的是静止变流器，变流器由四象限斩波器（4QC） 、DC 中间连接和一个脉宽调制（PWM）逆变
5、器组成。四象限斩波器（4QC）确保稳定的供电系统并且允许再生制动能量反馈到接触网供电系统。动车组的车载电源的电能是通过牵引变流器的直流中间电压环节获得。一个静止辅助变流器系统（ACU）把直流电转换成为列车车载电源供电的三相交流电。（一）高压系统高压系统部件分布在下列车上，两个牵引单元对称分布。高压设备按照 AC 25kV 50Hz设计。c07eff4ac4631ae530ff546b371e1fc0.pdf第 3 页 共 8 页EC01 头车 01、EC08 头车 08 TC02 变压器车 02、TC07 变压器车 07受电弓带有接地绝缘的主断路器避雷器互感器（PT、CT）变压器车顶电缆车顶电
6、缆隔离开关车与车之间高压连接IC03 中间车 03、IC06 中间车 06车顶电缆车与车之间高压连接BC04 餐车 04、FC05 一等车 05车顶电缆车与车之间高压连接图：TC02 车车顶设备布置图高压设备主要包括受电弓、高压断路器、避雷器、 （电压、电流）检测装置、高压电缆、车顶绝缘子、接地装置、高压隔离开关。高压设备主要部件位于每个牵引系统的变压器车车顶。两个变压器车上各安装一台受电弓，并经车顶导线相互连接，正常运行中只使用一个受电弓。车顶导线在各真空断路器后面分路，牵引系统故障时有真空断路器保护。接触电网提供 AC 25 KV 电压，该电压通过受电弓收集。由于高压线路（称为“车顶线”
7、）连接 CRH3 列车的两个牵引单元，正常操作中只需要升起一个受电弓收集 AC 25 KV 用于整个 8 节车厢装置即可。受电弓由压缩空气提升。此外，气动滑板监控系统（自动高速降落装置）可确保在滑板磨损或断裂时通过断开“紧急停车” （EMERGENCY OFF）回路来使受电弓降落。根据列车配置，列车控制系统通常会确定首选受电弓。正常操作期间的首选受电弓的配置如下：如果首选受电弓被禁用或出现故障（例如，切断线路安全开关或空气压力损失） ，则可使用下列受电弓配置：由于分相段中存在隔离电源短路，下列受电弓配置不可使用：高压设备控制采用冗余控制，两个动力单元在电气相互连接。为了在故障时确保动车组的运行
8、能力，借助车顶隔离开关将相关的动力单元在电气上断开。电涌放电器（ SA1）安装在受电弓（ P）后面，确保保护电气设备，以防设备受到接触电网（例如，闪电）过压损坏。电涌放电器的下游装有线电压互感器（ LVT） ，互感器用作列车控制系统接触网电压的记录器。主断路器（ MCB）用于开关连接的牵引单元的工作电流，以及在发生严重干扰（过流、c07eff4ac4631ae530ff546b371e1fc0.pdf第 5 页 共 8 页互感器故障或线路线路）时安全断开 CRH3 列车的两个互感器（ LCT/TCT）与接触电网。主断路器由压缩空气起动。安装在互感器（ LCT/TCT）上游的高压系统的第二个电涌
9、放电器（ SA2）保护互感器，防止在主断路器断开期间出现不容许的高开关过压与线电压互感器（ LVT）相对应，线路电流互感器（ LCT）用作列车控制系统的线路电流的记录器。还有两个电流互感器监控每个互感器的输入和输出电流。根据两个电流之间的差值，列车控制系统可以检测互感器出现的接地故障。车顶线路可由隔离开关（ RLDS）断开。如果一个牵引单元的主电路系统出现故障，列车控制系统可隔离车顶线路，从而使另一个牵引单元可操作。断开开关由压缩空气操作。高压电缆，以下称“车顶电缆”将动车组两个牵引单元连接起来，这样通过电缆一个受电弓和一个主断路器可以同时给两个牵引单元供电。两个隔离开关（车顶电缆隔离开关）当
10、列车发生故障时可以将车顶电缆断开。 如果一个牵引单元主系统发生故障，另一个牵引单元可以继续工作。通过真空主断路器将受电弓接受的 25 kV AC 供电与车顶电缆连接。在受电弓的右后方有一个避雷器防止空气过压，避雷器的旁边是电压互感器，检测从接触网获得的 25 kV AC。主断路器中集成了接地绝缘和电流互感器用于测量动车组的电流，从电流互感器出来的信号通过中央控制单元进行评估，而从电压互感器出来的信号通过中央控制单元和牵引控制单元进行评估。带有接地绝缘的真空断路器将受电弓和其牵引单元主变压器原边绕组连接起来，同时通过车顶电缆与另一个牵引单元主变压器原边绕组连接起来。真空主断路器中设置了装有弹簧的
11、空气驱动作动器。主断路器只有当所有列车缓解条件满足后才被激活。电流互感器以及避雷器（分流变压器断开时产生的过电压）通过电缆与变压器原边绕组连接。电流互感器测量变压器原边绕组的输入电流。变压器的输出端通过接地电流互感器与运用地面连接，接地电流互感器采集变压器的输出电流。每个牵引单元的中央控制控制单元通过比较两个电流互感器测得的电流差来判断两个电流互感器间原边电路是否有接地故障。 （如：主变压器原边接地故障）原边反馈电流与列车保护接地是分开的，通过各自的电缆分别与轮对接地装置连接。(二)高压系统的冗余设计通过设计某些零部件，当发生故障时有可能使运行的性能只有小部分下降或则没有下降。如果实现后即使当
12、其中一个关键部件发生故障时列车可以继续运行。故障类型 解决措施 有效牵引/制动力受电弓故障 锁闭，启用另一个弓 100%车顶隔离开关故障（隔离开关打开）车顶电缆分开，两个牵引单元中的一个继续运行 50%主断路器故障（根据故障严重程度不需将车顶电缆断开）停止使用此断路器，启用另一个弓 100%主断路器故障（根据故障严重程度将车顶电缆断开）停止使用此断路器，打开车顶电缆隔离开关，启用另一个弓50%（三）动力系统每辆动车组都由两个对称的牵引单元组成，它们用一根车顶线（高压线）相连。动车组牵引系统的组件分布在以下车上，它们对称地位于两个牵引单元中。牵引系统中的关键零部件都被布置在车底下。动车组中牵引单
13、元部件分布在如下车上，而且在两个牵引单元上成对称分布。EC01 头车 01、EC08 头车 08带冷却系统的变流器，牵引电机以及齿轮箱TC02 变压器车 02、TC07 变压器车 07 带冷却系统的变压器IC03 中间车 03、IC06 中间车 06带冷却系统的变流器，牵引电机以及齿轮箱BC04 餐车 04、FC05 一等车 05 2 个制动电阻器图：牵引系统框图（所示为牵引单元 1）LVT Line voltage transformer线电压互感器 MUB Overvoltage limiter过压限制器LCT Line current transformer线路电流互感器 LSKIndu
14、ctor（series resonant circuit）电感器（串联谐振电路）TCT Transformer current transformer变压器电流互感器 CSK Capacitor(series resonant circuit)电容器（串联谐振电路）TF Transformer变压器 4QC 4-quadrant chopper4 象限斩波器TW1TW4Traction winding牵引绕着 VLWPrecharging resistor预充电电阻器c07eff4ac4631ae530ff546b371e1fc0.pdf第 7 页 共 8 页TC Traction conve
15、rter牵引变流器 FTM Traction motor fan牵引电动机风扇CLT Cooling unit transformer变压器冷却单元 TM Traction motor牵引电动机FTC Traction container fan牵引箱风扇 HVL High voltage line高压线PTC Transformer pump变压器泵 CLF Cooling unit transformer变压器冷却单元PWMI Pulse-width modulated inverter脉宽调制转换器 FTF Transformer fan变压器风扇CD DC-link capacitor
16、直流侧电容器 PTF Transformer pump变压器泵RMUB Voltage limiting resistor限压电阻器在动车组中装有四个完全相同且互相独立的动力单元。每一个动力单元有一个牵引变流器包括一个牵引控制单元，四个并联的牵引电动机以及一个制动电阻器单元。牵引零部件辅助设备所需的 3 AC 440V 60Hz 母线由动车组的辅助变流器单元提供。供给牵引设备箱中控制用的辅助电源是用一根独立的电缆通过总线排从蓄电池中获得。1、主变压器主变压器设计成单制式的变压器，额定电压为单相 AC 25kV 50Hz 的线路上运行。变压器被布置在动车组没有驱动的变压器车车底，每一个变压器的附
17、近都布置了一个冷却系统。主变压器箱体是由钢板焊接的，主变压器箱安装在车下，主变压器采用强迫导向油循环风冷方式。主变压器的次级绕组为牵引变流器提供电能。它使用一个电气差动保护、冷却液流量计和电子温度计对主变压器进行监控和保护。2、牵引变流器牵引变流器采用结构紧凑，易于运用和检修的模块化结构。在运用现场通过更换模块可方便更换和维修。牵引变流器由多重四象限变流器、直流电压中间环节和电机逆变器组成，牵引变流器的模块具有互换性。3、牵引电机列车总共由 16 个牵引电机驱动，位于动力转向架上。牵引电机按高速列车的特殊要求来设计的。它们具有坚固的结构，优化重量，低噪音排放，高效率和紧凑设计的特征。四极三相异
18、步牵引电机按绝缘等级 200 制造。该电机是强迫风冷式。牵引电机应适用于由电压源逆变器供电，变频变压 (VVVF)调速运行方式。4、其他部件动车组其他牵引系统部件还包括牵引电机通风机、过压限制电阻等。（四）动力系统的冗余设计某些零部件被设计成即使出现故障也能在小幅度减少或不减少性能的情况下运行。这样一来即使某些关键零部件发生故障动车组还可以继续运行。故障类型 解决措施 有效的牵引/制动输出牵引电机故障 断开电流变流器 75%牵引变流器故障 断开电流变流器 75%制动电阻故障 断开电流变流器（因为没有提供过压保护） 75%牵引变压器故障 故障牵引单元将通过车顶电 缆隔离开关被隔离 50%牵引电机
19、风扇故障 断开电流变流器 75%牵引变流器风扇故障 将牵引变流器的速度/扭矩特 性曲线限制在 50% 87.5 %牵引变流器 2 个风扇都有故障 断开电流变流器 75%牵引变流器冷却泵故障 断开电流变流器 75%制动电阻风扇故障 电阻制动被闭塞（没有提供过压保护） 100% (牵引功率)75 % (制动功率)牵引变压器风扇故障 将牵引能力限制在 50% 75%所有的牵引变压器风扇故障 故障牵引单元将通过车顶电 缆隔离开关被隔离 50%牵引变压器冷却泵故障 故障牵引单元将通过车顶电 缆隔离开关被隔离 50%牵引电机速度传感器故障 将速度信号隐藏 100%列车控制单元 TCU 故障 断开电流变流器 75%
