有关复兴号 CR400BF动车组牵引传动系统的研究

有关复兴号 CR400BF动车组牵引传动系统的研究

何文

中国铁路北京局集团有限公司北京动车段

摘要：中国标准动车组复兴号CR400系列分为AF与BF两种型号,其中BF为中车长客生产。其牵引系统应用大功率IGBT元件组成的交直传动牵引结构。笔者对CR400BF动车组牵引传动系统的构成与工作原理、传动系统的结构分布进行了描述，重点分析了牵引变压器、牵引变流器、牵引控制单元、牵引电机这四个组成部件的结构和功能。

关键词：标准动车组；牵引传动；结构组成；工作原理；部件

中国标准动车组复兴号CR400系列分为AF与BF两种型号。其中AF为中车青岛四方生产，BF为中车长客生产。其牵引系统应用大功率IGBT元件组成的交直传动牵引结构。经过提升中间直流环节的电压，提升效率，减少消耗，改进电机控制性能，增加单位质量下的牵引输出功率。最大限度的应用元件的功能，在牵引功率方面提升电制动的效率。通过移植相应的操孔技术，确保再生能量可以被更高效的应用，从而使总的能耗减少。

一、CR400BF 型动车组牵引系统的构成与工作原理

CR400BF 型动车组牵引系统的主要构成为两个牵引单元，两个牵引单元则分别有两个动车及拖车组成，应用的是对称式设计，所有牵引单元的电路图如下所示。

二、CR400BF 型动车组传动系统的结构分布

CR400BF 型动车组牵引系统的一个牵引的单元主要有一台牵引变压器和冷却单元、两台牵引变流器和冷却单元，八台牵引电机以及四台牵引冷却风机。其变压其共有两台，一般都会装置在3号车或6号车上，这样一来就能使其为相邻的车辆提供交流电源。所有的动车都有一台牵引变流其，其应用的电路为交-直-交变换，能使此动车组中的四台牵引电机保持正常的工作，同时能使牵引电机达到变频调速的功能。除此之外，牵引变流器经过中间的直流缓解作为配电的交流器产生电能。牵引电机应用三项鼠笼式的异步电动机，经过驱动能使电能变为动能，发生制动的过程中再将动能变为电能。

三、CR400BF 型动车组组成部件的结构和功能

（一）牵引变压器

牵引变压器一般都是在动车则的3号车和6号车的底部。变压器冷却设备则在变压器边上。牵引变压器是单相心式变压器，其额定的工作电源是 25 kV 50 Hz AC ，此电压可实现对整个动车组的牵引。牵引变压器把一次绕组上的输入电压降低为四个两次电阻的电压。牵引装置的容量一般都是6433kVA，应用的是高级耐热的绝缘材料，此种材料本身有笨重的缺点，但是经过不断的升级改造，现在应用的早就是大容量轻量化的设备了，冷却也应用的高燃点的防火材料。主油箱和储油箱是一体化的，变压器的整个高度降下来。应用标准零件，可能有效的降低维护及维修工时，也能降低成本，冷却系统和变压器必须采用多种防护方案，从而避免变压器的负荷过重，主要有检测冷区回路中的温度，避免油温过高，流量监控和接地回流传感器达到差异防护的目的。

牵引变压器系统含有膨胀邮箱，继承在牵引变压器中，其能代替过高油温发生变化的冷却液的作用。牵引变压器冷却单位一般都是在牵引变压器上，功率一般在330千瓦，油流量为 1200L/min 油阻力 0.65bar。通过两个离心是的风动机对空气进行冷却，其主要的流程为侧面进入地面流出的方式。冷却单元应用脂油进行冷却，燃点高的变压器油和冷却空气在散热器中交换热量，冷却单元应用两台风机来驱散热量，应用高级绝缘材料，即使温度达到180摄氏度也能耐受。风机经过变级的方式对速度进行把控。

（二）牵引变流器

牵引变流器通常会放于2号车、7号车、4号车、5号车的储备舱内，牵引变流其冷却后的装置和其不在同一位置，一般都会放于其边上。牵引变流器的主要作用是给四台牵引电机的稳定运行提供合适的电源，再经过集成牵引变流其的箱体的牵引设备变为变流器，使其处于工作中。牵引控制的按压读取冷却装置的稳定并测量进出口部位的水的压力，继而确保牵引变流其不会由于温度太高导致故障。牵引变流其有保护过高的电流和电压的作用，其中间有压制电阻，可防止电压过大导致电路受损，也鞥呢避免对半导体元件造成损害。牵引变流其中间环节的接地电压传感器检测牵引变流器的接地问题。假如牵引变流其产生了严重的事故，就会自动断开相应的故障牵引变流器。

（三）牵引控制单元 (TCU)

牵引控制单元 (TCU) 的主要工作就是控制牵引变流器，其构成了牵引变流器的重要部分。其主要作为有：

（1）控制牵引力，使其中间的电流电压变为变流器可控制的信号。

（2）把控例如预充电接触器以及辅助输出开关的接通和关闭。

（3）监控和保护牵引部件

车轮空转保护

- 保证车辆空转不停止

- 控制车辆加速的

- 保证标准速度

制定牵引有关的资料

（四）牵引电机

动车组中共有16台三项异步牵引电机，其分别放在2号、7号、4号、5号车的车转动结构上。牵引电机是牵引电流进行供电的，应用被迫通风的方式进行冷却。定子绕组应用的高级绝缘可达到两百级。电机应用综合基座的构成，其能减少电机的重量，确保强度。以轻量化设计为基础，两端都是应用的高强度、轻质量的铝合金。电机在定子绕组上有温度传感器，能对电机的温度以及运行状态进行健康。此牵引电机的公率非常大，但是体积较小，质量轻，公率高。驱动端以及非驱动端也分别都装有温度传感器，可用来对牵引电机进行监控，避免其发生过热等情况。机械力经过齿轮箱等能使牵引电机达到轮对面，一台牵引电机通风机能使两台牵引电机冷却，此装备往往都会防置于动车组的底部设备储存舱中。

参考文献

孔丽君, 刘俊杰, 张延蕾, et al. CR400BF型“复兴号”中国标准动车组牵引变流器冷却系统研制[J]. 铁道机车与动车, 2018(7):1-4,14.

朱一迪. 中国标准动车组定名“复兴号”[J]. 机车电传动, 2017(4):26-26.

马凯. 复兴号智能型动车组总体研发设想[J]. 城市轨道交通研究, 2019, 22(02):129-132.