引言

自2007年4月18日，中國(guó)鐵路實(shí)施了第六次大面積提 速以來(lái)，相繼運(yùn)行在我國(guó)鐵路上的四種高速動(dòng)車(chē)組分別是 CRH1、CRH2、CRH3、CRH5。主要引進(jìn)加拿大龐巴迪、日 本川崎重工、德國(guó)西門(mén)子及法國(guó)阿爾斯通國(guó)外原型車(chē)技術(shù)，通 過(guò)“引進(jìn)，消化，吸收再創(chuàng)新”，設(shè)計(jì)生產(chǎn)具有我國(guó)自主知識(shí) 產(chǎn)權(quán)的動(dòng)車(chē)組產(chǎn)品系列。

CRH2-380型動(dòng)車(chē)組是動(dòng)力分散交流傳動(dòng)動(dòng)車(chē)組，有8輛 編組和16輛編組，分別稱(chēng)為CRH380A和CRH380AL型動(dòng)車(chē)組, 是在CRH2C型平臺(tái)成熟可靠的基礎(chǔ)上，通過(guò)速度提升和優(yōu)化 設(shè)計(jì)，由中國(guó)南車(chē)四方機(jī)車(chē)車(chē)輛股份有限公司生產(chǎn)。

高速動(dòng)車(chē)組技術(shù)凝聚了各項(xiàng)復(fù)雜的技術(shù)，而輔助供電系統(tǒng) 作為動(dòng)車(chē)組的重要組成部分，它不僅僅影響著乘坐的舒適性, 更關(guān)系著動(dòng)車(chē)組能否正常駕駛。為了保證動(dòng)車(chē)組能夠長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn) 定安全運(yùn)行，就需要輔助電源系統(tǒng)為輔助設(shè)備提供高效穩(wěn)定的 電源。

1動(dòng)車(chē)組輔助電源系統(tǒng)

1.1系統(tǒng)構(gòu)成

CRH380A型動(dòng)車(chē)組由6輛動(dòng)車(chē)、2輛拖車(chē)共8輛車(chē)構(gòu)成 編組。編組配置如圖1所示，其中T1、T2為拖車(chē)，M1~M6 為動(dòng)車(chē)。

輔助供電系統(tǒng)主要包括輔助電源系統(tǒng)、電源分配系統(tǒng)、 輔助用電設(shè)備。其主要任務(wù)是為列車(chē)內(nèi)的各負(fù)載提供交流或直 流電源，如空調(diào)、采暖、通風(fēng)、照明、制動(dòng)、牽引系統(tǒng)、冷卻 風(fēng)扇、控制單元等，保證列車(chē)安全運(yùn)行，為旅客提供舒適的 旅行環(huán)境。CRH380A型動(dòng)車(chē)組的全列車(chē)共三臺(tái)輔助電源裝置 (APU1/APU2/APU3)，APU1/APU2是向牽引變流器等各種通 風(fēng)機(jī)及輔助整流裝置(ARf)等提供三相AC 400 V、50 Hz電 源裝置，并且還內(nèi)置有把牽引變壓器三次輸出AC 400 V變?yōu)?AC 100 V的輔助變壓器(ATr),安裝在兩頭車(chē)的車(chē)底下。輔 助整流器ARf是對(duì)APU1/APU2輸出的3相AC 400 V進(jìn)行整 流，提供DC 100 V電源裝置，并且還內(nèi)置有將APU1/APU2 輸出AC 400 V電壓變壓為AC 100 V的變壓器（TR3）,和變 為AC 220 V的變壓器（TR4）。輔助電源裝置APU3是向4號(hào)、 5號(hào)車(chē)的牽引變流器等各種通風(fēng)機(jī)提供3相AC 400 V、50 Hz 電源裝置，安裝在5號(hào)車(chē)車(chē)底下，沒(méi)有輔助變壓器（ATr）和輔 助變流器（ARf）。

1.2系統(tǒng)供電原理

輔助電源供電原理框圖如圖2所示，交流、直流電源及 負(fù)載設(shè)備見(jiàn)表1和表2所列。

表1交流電路電源系統(tǒng)

從圖2和表1可以看出，704、754電源母線（單相AC 400 V/50 Hz）為牽引變壓器輔助繞組輸出電源。771、781、 791電源母線（三相AC 400 V/50 Hz）為輔助電源裝置APU 的逆變器輸出電源。302線是輔助整流器箱輸出的單相AC 220 V/50 Hz電源母線，只是向5號(hào)車(chē)小賣(mài)部電氣設(shè)備供電。 在其他車(chē)中都取消了客室插座。202線是輔助整流器箱輸出的 單相穩(wěn)定的AC 100 V/50 Hz電源母線，向空調(diào)控制裝置、輔 助制動(dòng)裝置等設(shè)備提供控制電源。251線是從輔助電源箱的輔 助變壓器ATr輸出的單相不穩(wěn)壓的AC 100 V/50 Hz電源母線, 只是向整列車(chē)的電加熱設(shè)備提供電源。

從圖2和表2可以看出，102線系統(tǒng)從M1-2、M4-5、 M6-7號(hào)車(chē)蓄電池組輸出電源，為列車(chē)運(yùn)轉(zhuǎn)控制、輔助空氣壓 縮機(jī)提供電源，當(dāng)完成受電弓升弓時(shí)，VCB閉合，輔助電源 裝置啟動(dòng)之后，接通蓄電池接觸器BatK1與103線連接，蓄 電池從輔助整流器ARf得到充電。當(dāng)電壓檢測(cè)電路檢測(cè)到蓄 電池電壓異常下降時(shí)，斷開(kāi)蓄電池接觸器BatK1，停止蓄電 池向負(fù)載供電。103線電源系統(tǒng)在整列車(chē)中貫通，在動(dòng)車(chē)組 啟動(dòng)初期，受電弓沒(méi)有升起，APU沒(méi)有啟動(dòng)，通過(guò)閉合蓄電 池接觸器BatK1與102線電源系統(tǒng)連接，從蓄電池獲得DC 90 V電壓。動(dòng)車(chē)組上電完畢，閉合輔助整流器接觸器ArfK， 103線從輔助整流器獲得DC 100 V電源。103B線系統(tǒng)平時(shí) 通過(guò)應(yīng)急燈切換接觸器RrLpCgK的常閉接點(diǎn)，由103線供 電，當(dāng)接觸網(wǎng)停電時(shí)，經(jīng)由RrLpCgK的常開(kāi)接點(diǎn)，由102線 供電。115線系統(tǒng)經(jīng)由蓄電池接觸器BatK2閉合與103線接 通，給空調(diào)控制、自動(dòng)門(mén)、影視系統(tǒng)等提供電源。118A線系 統(tǒng)給1、8號(hào)車(chē)的列車(chē)無(wú)線裝置供電，正常情況下，經(jīng)由無(wú)線 電蓄電池切換接觸器TWEmCgK的常閉觸點(diǎn)從103線系統(tǒng)獲 得DC 100 V電源。當(dāng)接觸網(wǎng)停電時(shí)，無(wú)線電蓄電池切換接觸 器TWEmCgK常閉觸點(diǎn)斷開(kāi)，常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，從無(wú)線電蓄電 池TWBat供電。無(wú)線電蓄電池TWBat經(jīng)由103線充電，在母 線與蓄電池之間有個(gè)功率二極管，避免反充。

表2直流電路電源系統(tǒng)

2擴(kuò)展供電

2.1 3次電源擴(kuò)展供電

牽引變壓器輔助繞組輸出單相AC 400 V、50 Hz不穩(wěn)定 電源通過(guò)交流電磁接觸器ACK1連接704、754線。設(shè)置交流 電磁接觸器ACK2防止來(lái)自相鄰兩個(gè)變壓器系統(tǒng)的電源的混亂接觸，保持不間斷打開(kāi)。當(dāng)一臺(tái)牽引變壓器出現(xiàn)故障時(shí)，通過(guò)監(jiān)控器的顯示器輸入 3 次電源感應(yīng)指令，將 704、754 線在編組中貫穿，由另一臺(tái)變壓器 3 次繞組供給電源。但當(dāng)由外部電源供電時(shí)，外部電源繼電器 EXR2 的常閉接點(diǎn)處于打開(kāi)狀態(tài)，則 ACK1 不能投入。通過(guò)連接外部電源連接器插座 EXConR給列車(chē)充電。

2.2 APU 擴(kuò)展供電

APU1/APU2 在一列編組的兩臺(tái)中有一臺(tái)發(fā)生故障情況下，通過(guò)閉合擴(kuò)展供電接觸器 BKK，由另一臺(tái)給編組的全部負(fù)載提供容量。APU3 自帶供電轉(zhuǎn)換接觸器，并輸入另臺(tái)輔助電源裝置 APU2 的 3 相 AC 400 V 電壓。APU3 自身的 3 相 AC400 V 電源與輸入的 APU2 的 3 相 AC 400 V 電源互為聯(lián)鎖，正常情況下由 APU3 給動(dòng)力單元的通風(fēng)機(jī)供電，APU3 發(fā)生故障時(shí)，自動(dòng)轉(zhuǎn)換到由 APU2 提供 4、5 號(hào)車(chē)的 3 相 AC 400 V負(fù)載容量。

3 結(jié) 語(yǔ)

CRH380A 型動(dòng)車(chē)組全列車(chē)共三臺(tái)輔助電源裝置，可以輸出 6 種電壓制式的電源，分別為單相 AC 400 V 不穩(wěn)定電源系統(tǒng)、單相 AC 100 V 不穩(wěn)定電源系統(tǒng)、三相 AC 400 V 穩(wěn)定電源系統(tǒng)、單相 AC 100 V 穩(wěn)定電源系統(tǒng)、單相 AC 220 V 穩(wěn)定電源系統(tǒng)、DC 100 V 電源系統(tǒng)，可以為該型車(chē)復(fù)雜的用電設(shè)備供電。另外，輔助電源擴(kuò)展供電技術(shù)使一臺(tái)變壓器或者輔助電源出現(xiàn)故障時(shí)，另一臺(tái)變壓器或者輔助電源給負(fù)載供電，保證了列車(chē)安全運(yùn)行和旅客乘坐的舒適性?？傊o助電源系統(tǒng)是現(xiàn)代高速動(dòng)車(chē)組技術(shù)重要的組成部分，是維護(hù)列車(chē)許多重要功能必不可少的。

20211112_618df3586af8e__CRH380A型動(dòng)車(chē)組輔助電源供電分析