動(dòng)車組牽引系統(tǒng)維護(hù)與檢修 課件 項(xiàng)目3 動(dòng)車組主變流器維護(hù)與檢修

項(xiàng)目三動(dòng)車組主變流器維護(hù)與檢修項(xiàng)目四動(dòng)車組牽引變流器維護(hù)與檢修教學(xué)目標(biāo)【知識(shí)目標(biāo)】：

1．掌握動(dòng)車組牽引變流器的基本工作原理。

2．掌握動(dòng)車組牽引變流器的結(jié)構(gòu)及性能參數(shù)。

3．掌握動(dòng)車組牽引變流器冷卻系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及基本工作原理。【技能目標(biāo)】：

1．掌握動(dòng)車組牽引變流裝置的拆卸、移動(dòng)及安裝方法。

2．掌握動(dòng)車組牽引變流裝置常規(guī)維護(hù)及檢修項(xiàng)目的處理方法。

3．掌握動(dòng)車組牽引變流器應(yīng)急故障處理方法。

項(xiàng)目三動(dòng)車組主變流器維護(hù)與檢修《電力電子技術(shù)》3/21任務(wù)一電力電子器件及變流器基礎(chǔ)動(dòng)車組牽引變流器電力電子器件

四大變換器

變換器控制技術(shù)

引出1.1什么是電力電子技術(shù)◆具體地說，電力電子技術(shù)就是使用電力電子器件對(duì)電能進(jìn)行變換和控制的技術(shù)。它包括電壓、電流、頻率和波形方面的變換，是電力、電子及控制三大電氣工程技術(shù)領(lǐng)域之間的交叉學(xué)科。

?電力電子器件是電力電子技術(shù)的基礎(chǔ)。

?變流技術(shù)則是電力電子技術(shù)的核心，電力電子器件的性能直接決定了牽引變流器的性能指標(biāo)。

輸入輸出

交流（AC）

直流（DC）

直流（DC）整流

直流斬波

交流（AC）交流電力控制變頻、變相逆變

4/21表2-1電力變換的種類一、電力電子技術(shù)概述1.2電力電子技術(shù)的應(yīng)用■電力電子技術(shù)的應(yīng)用范圍

◆一般工業(yè)?工業(yè)中大量應(yīng)用各種交直流電動(dòng)機(jī)，都是用電力電子裝置進(jìn)行調(diào)速的。一些對(duì)調(diào)速性能要求不高的大型鼓風(fēng)機(jī)等近年來也采用了變頻裝置，以達(dá)到節(jié)能的目的。

?電化學(xué)工業(yè)大量使用直流電源，電解鋁、電解食鹽水等都需要大容量整流電源。電鍍裝置也需要整流電源?電力電子技術(shù)還大量用于冶金工業(yè)中的高頻或中頻感應(yīng)加熱電源淬火電源及直流電弧爐電源等場合。5/211.3電力電子技術(shù)的應(yīng)用◆交通運(yùn)輸?電氣化鐵道：電氣機(jī)車中的直流機(jī)車中采用整流裝置，交流機(jī)車采用變頻裝置。直流斬波器也廣泛用于鐵道車輛。在未來的磁懸浮列車中，電力電子技術(shù)更是一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。除牽引電機(jī)傳動(dòng)外，車輛中的各種輔助電源也都離不開電力電子技術(shù)。

?電動(dòng)汽車：電機(jī)依靠電力電子裝置進(jìn)行電力變換和驅(qū)動(dòng)控制，其蓄電池的充電也離不開電力電子裝置。一臺(tái)高級(jí)汽車中需要許多控制電機(jī)，它們也要靠變頻器和斬波器驅(qū)動(dòng)并控制。

?飛機(jī)、船舶和電梯都離不開電力電子技術(shù)。6/211.3電力電子技術(shù)的應(yīng)用◆家用電器

?電力電子照明電源體積小、發(fā)光效率高、可節(jié)省大量能源，正在逐步取代傳統(tǒng)的白熾燈和日光燈。

?空調(diào)、電視機(jī)、音響設(shè)備、家用計(jì)算機(jī)，不少洗衣機(jī)、電冰箱、微波爐等電器也應(yīng)用了電力電子技術(shù)。◆其它

?航天飛行器中的各種電子儀器需要電源，載人航天器也離不開各種電源，這些都必需采用電力電子技術(shù)。?抽水儲(chǔ)能發(fā)電站的大型電動(dòng)機(jī)需要用電力電子技術(shù)來起動(dòng)和調(diào)速。超導(dǎo)儲(chǔ)能是未來的一種儲(chǔ)能方式，它需要強(qiáng)大的直流電源供電，這也離不開電力電子技術(shù)。7/211.3電力電子技術(shù)的應(yīng)用總之，電力電子技術(shù)的應(yīng)用越來越廣，其地位也越來越重要。

8/21?新能源、可再生能源發(fā)電需要用電力電子技術(shù)來緩沖能量和改善電能質(zhì)量。當(dāng)需要和電力系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)時(shí)，更離不開電力電子技術(shù)。?核聚變反應(yīng)堆在產(chǎn)生強(qiáng)大磁場和注入能量時(shí)，需要大容量的脈沖電源，這種電源就是電力電子裝置?？茖W(xué)實(shí)驗(yàn)或某些特殊場合，常需要一些特種電源。圖1-7風(fēng)場9/892.1電力電子器件的特征■電力電子器件的特征

◆處理電功率的大?。ǔ惺茈妷汉碗娏鞯哪芰Γ┮话愣歼h(yuǎn)大于處理信息的電子器件，是其最重要的參數(shù)；

◆為了減小本身的損耗，提高效率，一般都工作在開關(guān)狀態(tài)。

◆由信息電子電路來控制

,而且需要驅(qū)動(dòng)電路。

◆自身的功率損耗通常仍遠(yuǎn)大于信息電子器件，在其工作時(shí)一般都需要安裝散熱器。

二、電力電子器件基礎(chǔ)10/89

2.2應(yīng)用電力電子器件的系統(tǒng)組成

■電力電子器件實(shí)際應(yīng)用：由控制電路、驅(qū)動(dòng)電路和以電力電子器件為核心的主電路組成一個(gè)系統(tǒng)。（檢測電路和保護(hù)電路為輔助）

電氣隔離圖2-1電力電子器件在實(shí)際應(yīng)用中的系統(tǒng)組成11/892.3電力電子器件的分類■按照能夠被控制電路信號(hào)所控制的程度

◆不可控器件

?電力二極管（PowerDiode）?不能用控制信號(hào)來控制其通斷?！舭肟匦推骷?/p>

?器件的關(guān)斷由其在主電路中承受的電壓和電流決定?主要是指晶閘管（Thyristor）及其大部分派生器件?！羧匦推骷?通過控制信號(hào)既可以控制其導(dǎo)通、關(guān)斷。?目前最常用的是

IGBT和PowerMOSFET。

12/892.3.1不可控器件——電力二極管■電力二極管（PowerDiode）

?自1950s初期就獲得應(yīng)用，其結(jié)構(gòu)和原理簡單，工作可靠，直到現(xiàn)在仍然大量應(yīng)用于許多電氣設(shè)備當(dāng)中。?在采用全控型器件的電路中電力二極管往往是不可缺少的，特別是開通和關(guān)斷速度很快的快恢復(fù)二極管和肖特基二極管。

整流二極管及模塊13/89AKAKa)IKAPNJb)c)AK結(jié)構(gòu)和工作原理：■電力二極管是以半導(dǎo)體PN結(jié)為基礎(chǔ)的,實(shí)際上是由一個(gè)面積較大的PN結(jié)和兩端引線以及封裝組成的。從外形上看，可以有螺栓型、平板型等多種封裝。圖2-2電力二極管的外形、結(jié)構(gòu)和電氣圖形符號(hào)

a)外形b)基本結(jié)構(gòu)c)電氣圖形符號(hào)14/89■二極管的基本原理——PN結(jié)的單向?qū)щ娦?/p>

◆正向?qū)ǎ篜N結(jié)外加正向電壓（正向偏置）時(shí)，形成自P區(qū)流入從N區(qū)流出的電流，稱為正向電流IF。

◆反向截止：當(dāng)PN結(jié)外加反向電壓時(shí)（反向偏置）時(shí)，PN結(jié)表現(xiàn)為高阻態(tài)，幾乎沒有電流流過。

◆反向擊穿：PN結(jié)具有一定的反向耐壓能力，但當(dāng)施加的反向電壓過大，反向電流將會(huì)急劇增大，破壞PN結(jié)反向偏置為截止的工作狀態(tài)。

?按照機(jī)理不同有雪崩擊穿和齊納擊穿兩種形式。

?反向擊穿發(fā)生時(shí)，采取了措施將反向電流限制在一定范圍內(nèi)，PN結(jié)仍可恢復(fù)原來的狀態(tài)。?否則PN結(jié)因過熱而燒毀，這就是熱擊穿。

15/892.3.2半控器件—晶閘管■晶閘管（Thyristor）是晶體閘流管的簡稱，又稱作可控硅整流器（SiliconControlledRectifier——SCR），以前被簡稱為可控硅。

■1956年美國貝爾實(shí)驗(yàn)室（BellLaboratories）發(fā)明了晶閘管，1957年美國通用電氣公司（GeneralElectric）開發(fā)出了世界上第一只晶閘管產(chǎn)品，并于1958年使其商業(yè)化?！銎涑惺艿碾妷汉碗娏魅萘咳匀皇悄壳半娏﹄娮悠骷凶罡?，而且工作可靠，因此在大容量的應(yīng)用場合仍然具有比較重要的地位。晶閘管及模塊16/89結(jié)構(gòu)與工作原理：■晶閘管的結(jié)構(gòu)

◆從外形上來看，晶閘管也主要有螺栓型和平板型兩種封裝結(jié)構(gòu)。

◆引出陽極A、陰極K和門極（控制端）G三個(gè)聯(lián)接端。

◆內(nèi)部是PNPN四層半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)。

圖2-7晶閘管的外形、結(jié)構(gòu)和電氣圖形符號(hào)

a)外形b)結(jié)構(gòu)c)電氣圖形符號(hào)

17/89基本特性：■靜態(tài)特性

◆正常工作時(shí)的特性

?當(dāng)晶閘管承受反向電壓時(shí)，不論門極是否有觸發(fā)電流，晶閘管都不會(huì)導(dǎo)通。

?當(dāng)晶閘管承受正向電壓時(shí)，僅在門極有觸發(fā)電流的情況下晶閘管才能開通。

?晶閘管一旦導(dǎo)通，門極就失去控制作用，不論門極觸發(fā)電流是否還存在，晶閘管都保持導(dǎo)通。?若要使已導(dǎo)通的晶閘管關(guān)斷，只能利用外加電壓和外電路的作用使流過晶閘管的電流降到接近于零的某一數(shù)值以下（兩種方法：加反壓或加大電阻）。

18/892.3.3典型全控型器件■門極可關(guān)斷晶閘管（與晶閘管結(jié)構(gòu)和特性基本相同，可實(shí)現(xiàn)門級(jí)加反電流自關(guān)斷）在晶閘管問世后不久出現(xiàn)?！?0世紀(jì)80年代以來，電力電子技術(shù)進(jìn)入了一個(gè)嶄新時(shí)代?！龅湫痛怼T極可關(guān)斷晶閘管GTO、電力晶體管GTR（大容量，開關(guān)慢）、電力場效應(yīng)晶體管MOSFET（小容量，開關(guān)快）、絕緣柵雙極晶體管IGBT（GTR和MOSFET的組合器件）。電力MOSFETIGBT單管及模塊19/891、門極可關(guān)斷晶閘管GTO（電流驅(qū)動(dòng)型）20/892、電力晶體管GTR（電流驅(qū)動(dòng)型）21/893、電力場效應(yīng)晶體管MOSFET（電壓驅(qū)動(dòng)型）22/894、絕緣柵雙極晶體管IGBT（電壓驅(qū)動(dòng)型）（由GTR和MOSFET串聯(lián)組成，集成兩者優(yōu)點(diǎn)）23/89◆IGBT的特性和參數(shù)特點(diǎn)可以總結(jié)如下：

?開關(guān)速度高，開關(guān)損耗小。

?在相同電壓和電流定額的情況下，IGBT的安全工作區(qū)比GTR大，而且具有耐脈沖電流沖擊的能力。

?通態(tài)壓降比VDMOSFET低，特別是在電流較大的區(qū)域。

?輸入阻抗高，其輸入特性與電力MOSFET類似。?與電力MOSFET和GTR相比，IGBT的耐壓和通流能力還可以進(jìn)一步提高，同時(shí)保持開關(guān)頻率高的特點(diǎn)。

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智能功率模塊IPM（更利于運(yùn)用）◆IPM是以IGBT技術(shù)為基礎(chǔ)的電力電子開關(guān)，，是在IGBT模塊中集成了門極驅(qū)動(dòng)電路和快速保護(hù)電路。與IGBT相比，IPM具有以下特點(diǎn)：①快速的過流保護(hù)；②過熱保護(hù)；③橋臂對(duì)管互鎖保護(hù)；④器件布局合理，五無驅(qū)動(dòng)線，抗干擾能力強(qiáng)，工作可靠性高；⑤驅(qū)動(dòng)電源欠壓保護(hù)。

項(xiàng)目三動(dòng)車組牽引變流器維護(hù)與檢修3、1概述

半導(dǎo)體器件的冷卻方式多種多樣，應(yīng)根據(jù)實(shí)際需要來選用。

1.風(fēng)冷風(fēng)冷散熱方式結(jié)構(gòu)簡單，成本低，維護(hù)方便，主要用于電流額定值為50至500A的器件。

2.沸騰冷卻電力半導(dǎo)體器件浸放在沸騰液（R113）中，冷卻器中上半部為沸騰，在德國ICE高速動(dòng)車上采用這一冷卻方式。

2.4電力半導(dǎo)體器件的熱損及冷卻需要強(qiáng)調(diào)的是，電力半導(dǎo)體器件的開關(guān)過程都是在微秒級(jí)的時(shí)間內(nèi)完成，電壓和電流變化率很高（因此需要設(shè)計(jì)吸收電路），開關(guān)損耗大，因此，電力半導(dǎo)體器件的特性一般是由兩個(gè)方面確定：一是電工性能，二是熱工性能。

項(xiàng)目三動(dòng)車組牽引變流器維護(hù)與檢修3、1概述

3.油浸冷卻方式半導(dǎo)體器件浸泡在冷卻油中，冷卻油循環(huán)，將熱量帶到油—空氣熱交換器中散掉，Adtranz公司的大多數(shù)干線機(jī)車、動(dòng)車均采用這種冷卻方式。

4.熱管冷卻熱管冷卻是一種高效冷卻方式，尤其是采用水作為冷卻介質(zhì)的熱管，又具有不污染環(huán)境的優(yōu)點(diǎn)，日本新干線高速動(dòng)車牽引變流器均采用熱管冷卻方式。

項(xiàng)目三動(dòng)車組牽引變流器維護(hù)與檢修3、1概述三、變流器概述變流器就是將一種直流或交流電變?yōu)榱硪环N直流或交流電的供電設(shè)備?？梢哉f變流器是各種變流裝置的總稱。是電力變換電路。

交流電力變換電路由電力電子器件組成，所以其是隨著電力電子器件的發(fā)展而發(fā)展的，正像20世紀(jì)60年代出現(xiàn)了半控器件晶閘管，隨之而來的是鐵道牽引領(lǐng)域中的相控機(jī)車和動(dòng)車。70年代末期到80年代初期，大功率自關(guān)斷GTO的出現(xiàn)確立了電壓源型變流器-交流異步電機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)的優(yōu)勢地位。

項(xiàng)目三動(dòng)車組牽引變流器維護(hù)與檢修3、1概述

對(duì)一個(gè)交-直-交電力傳動(dòng)系統(tǒng)，變流器將包括從整流器、中間直流環(huán)節(jié)、到逆變器及其控制系統(tǒng)。值得特別說明的是，在許多場合下，同一個(gè)電力變換電路既可以作整流電路，又能作逆變電路，所以我們也稱這樣的電力變換裝置為變流器。換言之，整流和逆變，交流和直流在變流器中是互相聯(lián)系的，并在一定條件下可互相轉(zhuǎn)化。

因此，交流傳動(dòng)系統(tǒng)的變流裝置是將交流電轉(zhuǎn)變?yōu)檎{(diào)頻調(diào)壓的三相交流電，這種大功率的牽引變流器不同于應(yīng)用在一般工業(yè)領(lǐng)域中的變流器，它的技術(shù)特點(diǎn)可以歸納為如下：

1．調(diào)速范圍寬根據(jù)列車速度的要求，變流器調(diào)頻范圍從0.4Hz到200Hz以上，而且調(diào)頻要連續(xù)平穩(wěn)，無沖擊。

項(xiàng)目三動(dòng)車組牽引變流器維護(hù)與檢修3、1概述

2．控制特性復(fù)雜一般高速列車的牽引性能由恒轉(zhuǎn)矩區(qū)、恒功率區(qū)及自然特性區(qū)組成，并且要求啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩大，恒功區(qū)寬。

3．有良好的穩(wěn)態(tài)控制特性和快速動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性電力機(jī)車或者動(dòng)車由弓網(wǎng)獲得能量，通過輪軌傳遞牽引力?？辙D(zhuǎn)、打滑、跳弓離線及網(wǎng)壓波動(dòng)等均能引起功率的急劇變化，牽引變流器應(yīng)該能夠適應(yīng)這種負(fù)載及外界環(huán)境的急劇變化。

項(xiàng)目三動(dòng)車組牽引變流器維護(hù)與檢修3、1概述4．輸出電壓波形質(zhì)量好為了減少諧波分量對(duì)牽引電機(jī)諧波熱損耗和轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)影響，輸出波形應(yīng)盡量接近正弦波。由交流電網(wǎng)供電時(shí)，應(yīng)使功率因數(shù)盡可能的接近1，電網(wǎng)電流波形接近正弦波，從而降低對(duì)供電系統(tǒng)的影響和對(duì)外界的干擾。

5．牽引與再生制動(dòng)頻繁，能量雙向流動(dòng)。

6．效率高，利用率高，可靠性高。

7．由于安裝在車上，對(duì)重量、體積和耐振動(dòng)性能要求嚴(yán)格。

8．有利于安裝，調(diào)速及維修。

項(xiàng)目三動(dòng)車組牽引變流器維護(hù)與檢修3、3、1脈沖整流技術(shù)基礎(chǔ)謝謝！33/131■整流電路（Rectifier）是電力電子電路中出現(xiàn)最早的一種，它的作用是將交流電能變?yōu)橹绷麟娔芄┙o直流用電設(shè)備。

■整流電路的分類

◆按組成的器件可分為不可控、半控、全控三種。

◆按電路結(jié)構(gòu)可分為橋式電路和零式電路。

◆按交流輸入相數(shù)分為單相電路和多相電路。

◆按變壓器二次側(cè)電流的方向是單向或雙向，分為單拍電路和雙拍電路。三、整流電路基本原理

在動(dòng)車組牽引系統(tǒng)中，脈沖整流器為牽引系統(tǒng)電源側(cè)變流器。脈沖整流器在牽引狀態(tài)時(shí)作為整流器，將單相交流電轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟姡\(yùn)行于第一象限（u+,i+）；再生制動(dòng)時(shí)作逆變器，將直流電轉(zhuǎn)變?yōu)閱蜗嘟涣麟?，運(yùn)行于第四象限（u+,i-）。因此亦可稱為四象限脈沖整流器。接下來：本節(jié)課先以最簡單的單相半波整流電路來先讓同學(xué)們理解AC-DC整流過程。四象限脈沖整流器采用PWM調(diào)制方式和全控性器件（IGBT等）組成的整流電路。35/1313.1單相半波可控整流電路wwwwtTVTR0a)u1u2uVTudidwt1p2ptttu2uguduVTaq0b)c)d)e)00圖3-1單相半波可控整流電路及波形■帶電阻負(fù)載的工作情況

◆變壓器T起變換電壓和隔離的作用，其一次側(cè)和二次側(cè)電壓瞬時(shí)值分別用u1和u2表示，有效值分別用U1和U2表示，其中U2的大小根據(jù)需要的直流輸出電壓ud的平均值Ud確定。

◆電阻負(fù)載的特點(diǎn)是電壓與電流成正比，兩者波形相同。

◆在分析整流電路工作時(shí)，認(rèn)為晶閘管（開關(guān)器件）為理想器件，即晶閘管導(dǎo)通時(shí)其管壓降等于零，晶閘管阻斷時(shí)其漏電流等于零，除非特意研究晶閘管的開通、關(guān)斷過程，一般認(rèn)為晶閘管的開通與關(guān)斷過程瞬時(shí)完成。

36/131◆改變觸發(fā)時(shí)刻，ud和id波形隨之改變，直流輸出電壓ud為極性不變但瞬時(shí)值變化的脈動(dòng)直流，其波形只在u2正半周內(nèi)出現(xiàn)，故稱“半波”整流。加之電路中采用了可控器件晶閘管，且交流輸入為單相，故該電路稱為單相半波可控整流電路。整流電壓ud波形在一個(gè)電源周期中只脈動(dòng)1次，故該電路為單脈波整流電路?！艋緮?shù)量關(guān)系

?

：從晶閘管開始承受正向陽極電壓起到施加觸發(fā)脈沖止的電角度稱為觸發(fā)延遲角，也稱觸發(fā)角或控制角。?

：晶閘管在一個(gè)電源周期中處于通態(tài)的電角度稱為導(dǎo)通角。

?直流輸出電壓平均值

?隨著

增大，Ud減小，該電路中VT的

移相范圍為180

。

◆通過控制觸發(fā)脈沖的相位來控制直流輸出電壓大小的方式稱為相位控制方式，簡稱相控方式。

3.1單相半波可控整流電路（3-1）37/131uwttwwtwtw20wt1p2ptug0ud0id0uVT0qab)c)d)e)f)++圖3-2帶阻感負(fù)載的單相半波可控整流電路及其波形■帶阻感負(fù)載的工作情況

◆阻感負(fù)載的特點(diǎn)是電感對(duì)電流變化有抗拒作用，使得流過電感的電流不能發(fā)生突變。

◆電路分析?晶閘管VT處于斷態(tài),id=0,ud=0,uVT=u2。

?在

t1時(shí)刻，即觸發(fā)角

處

√ud=u2。

√L的存在使id不能突變，id從0開始增加。?u2由正變負(fù)的過零點(diǎn)處，id已經(jīng)處于減小的過程中，但尚未降到零，因此VT仍處于通態(tài)。

?

t2時(shí)刻，電感能量釋放完畢，id降至零，VT關(guān)斷并立即承受反壓。

?由于電感的存在延遲了VT的關(guān)斷時(shí)刻，使ud波形出現(xiàn)負(fù)的部分，與帶電阻負(fù)載時(shí)相比其平均值Ud下降。

38/131◆電力電子電路基本分析方法

?把器件理想化，將電路簡化為分段線性電路。

?器件的每種狀態(tài)組合對(duì)應(yīng)一種線性電路拓?fù)?，器件通斷狀態(tài)變化時(shí)，電路拓?fù)浒l(fā)生改變。?以前述單相半波電路為例

當(dāng)VT處于斷態(tài)時(shí)，相當(dāng)于電路在VT處斷開，id=0。當(dāng)VT處于通時(shí)，相當(dāng)于VT短路。兩種情況的等效電路如圖3-3所示。

圖3-3單相半波可控整流電路的分段線性等效電路

a)VT處于關(guān)斷狀態(tài)

b)VT處于導(dǎo)通狀態(tài)

而列車牽引中，四象限脈沖整流器采用PWM調(diào)制方式和全控性器件（IGBT等）組成的整流電路。先利用PWM技術(shù)對(duì)原邊交流電壓進(jìn)行調(diào)制，生成一系列脈寬去控制IGBT器件的開斷，實(shí)現(xiàn)整流。

因此，上述單相半波可控整流電路即為由半控型器件晶閘管組成的相控整流電路。除此之外還有單相橋式全波可控整流電路、三相半波/全波整流電路等。相控整流電路與四象限脈沖整流電路相比：相同點(diǎn)：主電路結(jié)構(gòu)基本相同，不同點(diǎn)：①器件不同；相控：晶閘管；脈沖整流器：IGBT②控制方法不同：相控整流只需控制導(dǎo)通相位即可，控制簡單，但是變壓器側(cè)原邊電流畸變嚴(yán)重；四象限脈沖整流可先利用PWM技術(shù)對(duì)原邊交流電壓進(jìn)行調(diào)制，生成一系列脈寬去控制IGBT器件的開斷，實(shí)現(xiàn)整流，其整流實(shí)現(xiàn)原邊電壓電流的雙閉環(huán)控制，原邊電流波形畸變較小。詳細(xì)比較請(qǐng)參考拓展文檔：《相控整流與四象限脈沖整流比較》。41/131四、牽引逆變器的基礎(chǔ)■什么是逆變？為什么要逆變？

◆逆變（invertion）：把直流電轉(zhuǎn)變成交流電的過程。

◆逆變電路：把直流電逆變成交流電的電路。

?當(dāng)交流側(cè)和電網(wǎng)連結(jié)時(shí)，為有源逆變電路。?變流電路的交流側(cè)不與電網(wǎng)聯(lián)接，而直接接到負(fù)載，即把直流電逆變?yōu)槟骋活l率或可調(diào)頻率的交流電供給負(fù)載，稱為無源逆變。

◆對(duì)于可控整流電路，滿足一定條件就可工作于有源逆變，其電路形式未變，只是電路工作條件轉(zhuǎn)變。既工作在整流狀態(tài)又工作在逆變狀態(tài)，稱為變流電路。42/114.2逆變電路的基本工作原理■基本的工作原理

◆S1~S4是橋式電路的4個(gè)臂，由電力電子器件及輔助電路組成。

負(fù)載a)b)tS1S2S3S4iouoUduoiot1t2◆當(dāng)開關(guān)S1、S4閉合，S2、S3斷開時(shí)，負(fù)載電壓uo為正；當(dāng)開關(guān)S1、S4斷開，S2、S3閉合時(shí)，uo為負(fù)，這樣就把直流電變成了交流電。

◆改變兩組開關(guān)的切換頻率，即可改變輸出交流電的頻率。

◆電阻負(fù)載時(shí)，負(fù)載電流io和uo的波形相同，相位也相同。

◆阻感負(fù)載時(shí)，io相位滯后于uo，波形也不同。圖4-1逆變電路及其波形舉例

4.3三相逆變電路（動(dòng)車用）兩電平式逆變器主電路圖兩電平式逆變器主電路如圖所示，每時(shí)刻都有3個(gè)開關(guān)管導(dǎo)通，

共有T1T2T3，T2T3T4，T3T4T5，T4T5T6，T5T6T1，T6T1T2，T1T3T5和T2T4T6導(dǎo)通8種工作狀態(tài)，從而獲得三相對(duì)稱輸出電壓波形；牽引逆變器采用PWM控制方式。三電平式逆變器主電路原理圖提高電壓等級(jí)、保證中性點(diǎn)電位平衡3.3.2牽引逆變器技術(shù)基礎(chǔ)4.4牽引逆變器技術(shù)基礎(chǔ)

牽引逆變器可以分成電壓源型和電流源型兩種，為同步電機(jī)供電的大多采用電流源型逆變器，為異步電機(jī)供電的大多采用電壓源型逆變器。我國高速列車全部采用電壓源型逆變器。根據(jù)輸出電平數(shù)的不同，電壓源型牽引逆變器又可分為兩電平和三電平兩種。

項(xiàng)目三動(dòng)車組主變流器維護(hù)與檢修3.3.3中間直流環(huán)節(jié)五、中間直流環(huán)節(jié)工作原理及技術(shù)方案在交－直－交變流器中，中間直流回路屬于儲(chǔ)能環(huán)節(jié)，是入端脈沖整流器和負(fù)載端逆變器之間的聯(lián)結(jié)紐帶。在電壓型脈沖整流器中，其組成部分包括：相應(yīng)于2倍電網(wǎng)頻率的串聯(lián)諧振電路；支撐電容器和過壓限制電路；1.二次RLC串聯(lián)諧振電路（消除諧波）由于脈沖整流器輸出的電流含有大量的高次諧波，其中二次諧波對(duì)系統(tǒng)的性能影響最大。二次串聯(lián)諧振電路的作用就是消除二次諧波。

項(xiàng)目三動(dòng)車組主變流器維護(hù)與檢修3.3.3中間直流環(huán)節(jié)2.支撐電容器在電壓源型變流器中，支撐電容器作為儲(chǔ)能器可以支撐中間回路電壓并使其保持穩(wěn)定。支撐電容值的大小直接決定著中間直流環(huán)節(jié)的工作性質(zhì)，因此合理選擇的值十分重要。由于中間回路與兩端變流器之間存在著復(fù)雜的能量交換過程，迄今還沒有簡單實(shí)用的方法來選擇合適的支撐電容器的值。但可以通過系統(tǒng)仿真，并按照以下準(zhǔn)則來判定經(jīng)驗(yàn)取值的正確性。這些準(zhǔn)則包括：

項(xiàng)目三動(dòng)車組主變流器維護(hù)與檢修3.3.3中間直流環(huán)節(jié)（1）中間回路直流電壓保持穩(wěn)定，峰-峰波動(dòng)值不超過規(guī)定的允許值（2）中間回路直流電流是連續(xù)的，沒有間斷，其峰-峰波動(dòng)值不超過規(guī)定的許可值。（3）中間回路的損耗應(yīng)保持最小。（4）所選擇的電容器的參數(shù)不會(huì)影響整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。（5）應(yīng)當(dāng)成功地抑制逆變器和電機(jī)中發(fā)生的暫態(tài)過程，保持系統(tǒng)穩(wěn)定。(6)防止高頻電流可能引起對(duì)通信和信號(hào)系統(tǒng)的電磁干擾。

項(xiàng)目三動(dòng)車組主變流器維護(hù)與檢修3.3.3中間直流環(huán)節(jié)

項(xiàng)目三動(dòng)車組主變流器維護(hù)與檢修謝謝！

項(xiàng)目三動(dòng)車組主變流器維護(hù)與檢修3、4CRH2型動(dòng)車組主變流器結(jié)構(gòu)原理3.4CRH2動(dòng)車組主變流器的工作原理、組成及結(jié)構(gòu)

1．基本工作原理4M+4T

CRH2動(dòng)車組采用CI11型牽引變流器，一個(gè)基本動(dòng)力單元2個(gè)，全列4個(gè)，車下吊掛，液體沸騰冷卻。主電路結(jié)構(gòu)為三電平式，由脈沖整流器、中間直流電路及三相逆變器構(gòu)成，不設(shè)網(wǎng)側(cè)諧波濾波器和二次諧振濾波裝置?？刂撇捎肞WM方式。隨著牽引電機(jī)輸出功率的變化，變流器的中間直流環(huán)節(jié)的電壓在2600V到3000V變化，每一個(gè)牽引變流器采用矢量控制原理控制四臺(tái)并聯(lián)的牽引電機(jī)。功率元器件為3300/1200A等級(jí)的IGBT或者IPM，冷卻介質(zhì)為氟化碳，（FX3250）。CRH2型動(dòng)車組主變流器結(jié)構(gòu)原理

項(xiàng)目三動(dòng)車組主變流器維護(hù)與檢修3、4CRH2型動(dòng)車組主變流器結(jié)構(gòu)原理牽引變流器全列4臺(tái)，在2，3,6,7車2．牽引變流器組成及結(jié)構(gòu)牽引變流器的外形如圖3-26所示。牽引變流器輸入為1285KVA（AC1500V，857A，50HZ），中間直流電路為1296KW（DC3000V，432A），牽引變流器輸出為1475KVA（3XAC2300V，424A，0～220HZ），外形尺寸L×W×H為3240×2400×650mm。圖3-26主變流器外形3、4CRH2型動(dòng)車組主變流器結(jié)構(gòu)原理

項(xiàng)目三動(dòng)車組主變流器維護(hù)與檢修

牽引變流器裝置中心脈沖整流器功率單元二臺(tái)，逆變功率單元三臺(tái)，使功率單元能夠集中布置，圖3-27是主變流器內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖。

(a)主變流器打開檢查罩的狀態(tài)3、4CRH2型動(dòng)車組主變流器結(jié)構(gòu)原理

項(xiàng)目三動(dòng)車組主變流器維護(hù)與檢修（b）主變流器外部接線圖3-27為打開檢查罩的狀態(tài)3、4CRH2型動(dòng)車組主變流器結(jié)構(gòu)原理

項(xiàng)目三動(dòng)車組主變流器維護(hù)與檢修

在牽引變流器功率單元車輛側(cè)配置有兩排氣口的兩軸電動(dòng)通風(fēng)機(jī)，向功率單元冷凝器送風(fēng)，圖3-28是主變流器吸氣側(cè)外觀，圖3-29是主變流器拆下吸氣過濾網(wǎng)的狀態(tài)，圖3-30是主變流器箱體外形。圖3-28主變流器吸氣側(cè)外觀3、4CRH2型動(dòng)車組主變流器結(jié)構(gòu)原理

項(xiàng)目三動(dòng)車組主變流器維護(hù)與檢修圖3-30主變流器箱體外形

真空接觸器和繼電器單元、無觸點(diǎn)控制裝置等集中布置，便于檢修。另外，檢查面考慮其工作性和密封性，采用板簧式手動(dòng)型夾緊裝置。3、4CRH2型動(dòng)車組主變流器結(jié)構(gòu)原理

項(xiàng)目三動(dòng)車組主變流器維護(hù)與檢修

牽引變流器的零部件，考慮到其操作和維修的方便，采用模塊化設(shè)計(jì)。例如，半導(dǎo)體冷卻裝置分成脈沖整流器兩臺(tái)，逆變器三臺(tái)的單元，分別具有互換性，圖3-31為牽引變流器箱外形尺寸及技術(shù)說明。

箱內(nèi)接線規(guī)格為：①主電路接線：母線3.5～150ｍｍ２SQWL2電線；②控制電路接線：0.5～2.0mm2SQWVO電線或特氟隆電線；③接線布置時(shí)分離高低壓接線。按類別分開不同信號(hào)線并分別構(gòu)成不同的線束，以盡可能地避免在信號(hào)線之間產(chǎn)生相互干擾。3、4CRH2型動(dòng)車組主變流器結(jié)構(gòu)原理

項(xiàng)目三動(dòng)車組主變流器維護(hù)與檢修圖3-31牽引變流器箱外形尺寸及技術(shù)說明3、4CRH2型動(dòng)車組主變流器結(jié)構(gòu)原理

項(xiàng)目三動(dòng)車組主變流器維護(hù)與檢修

主變換裝置（即牽引變流器）分別在M1、M2車上各裝載一臺(tái)，其除了在加速時(shí)向牽引電機(jī)供電和實(shí)施制動(dòng)時(shí)的電力再生控制外，還有保護(hù)功能。（記功能）圖3-32是牽引變流器內(nèi)部設(shè)備布置3、4CRH2型動(dòng)車組主變流器結(jié)構(gòu)原理

項(xiàng)目三動(dòng)車組主變流器維護(hù)與檢修總之，主變流器的設(shè)備清單如下表。表3-4主變換裝置的構(gòu)成設(shè)備序號(hào)名稱數(shù)量/每組備注1箱形框架12整流器功率單元23逆變器功率單元34無觸點(diǎn)控制裝置13、4CRH2型動(dòng)車組主變流器結(jié)構(gòu)原理

項(xiàng)目三動(dòng)車組主變流器維護(hù)與檢修5主鼓風(fēng)機(jī)（CIBM1）16輔助鼓風(fēng)機(jī)（CIBM2、3）27熱交換器28真空接觸器（CHK）19電流檢出器（ACCT）110電流檢出器（CTU?CTV?CTW）33、4CRH2型動(dòng)車組主變流器結(jié)構(gòu)原理

項(xiàng)目三動(dòng)車組主變流器維護(hù)與檢修11耐壓試驗(yàn)接插件112充電單元113接地電流檢出（GCT）單元114抑制過電壓晶閘管（OVTH）1包括DCPT單元15門用電源13、4CRH2型動(dòng)車組主變流器結(jié)構(gòu)原理

項(xiàng)目三動(dòng)車組主變流器維護(hù)與檢修16交流電壓檢出器（ACPT）117繼電器單元118電阻器單元119空氣過濾器1式20檢查面蓋板3種3、4CRH2型動(dòng)車組主變流器結(jié)構(gòu)原理

項(xiàng)目三動(dòng)車組主變流器維護(hù)與檢修

此外，將車輛信息控制裝置的信息在換流器之間進(jìn)行載波相位差運(yùn)行，以減少接觸網(wǎng)電流的高次諧波。車軸端裝有速度傳感器，用于主變換裝置、制動(dòng)控制裝置的速度（旋轉(zhuǎn)頻率）的檢出。

因此，主變換裝置由三個(gè)部分組成：①從單向交流得到的直流功率的整流器；②從直流電流得到三相交流的逆變器；③吸收脈沖電壓得到直流電壓的直流平滑電路（濾波電容）。

具體如下圖：3、4CRH2型動(dòng)車組主變流器結(jié)構(gòu)原理

項(xiàng)目三動(dòng)車組主變流器維護(hù)與檢修圖3-33CRH2牽引變流器內(nèi)部接線圖3、4CRH2型動(dòng)車組主變流器結(jié)構(gòu)原理

項(xiàng)目三動(dòng)車組主變流器維護(hù)與檢修圖3-36功率模塊連接圖3、4CRH2型動(dòng)車組主變流器結(jié)構(gòu)原理

項(xiàng)目三動(dòng)車組主變流器維護(hù)與檢修單純的講，上述五個(gè)功率模塊的具體電路組成如下：

脈沖整流器功率模塊外觀參照?qǐng)D3-35所示，中央為框架，上部為冷卻通風(fēng)部，用于配置冷凝器。冷卻器下面為高壓絕緣的IPM元件、箝位二極管和緩沖二極管(8\9\10)等元件單體。冷卻器的沸騰容器作為接地，表3-5是脈沖整流器功率模塊主要構(gòu)成設(shè)備。圖3-35脈沖整流器外形結(jié)構(gòu)圖3、4CRH2型動(dòng)車組主變流器結(jié)構(gòu)原理

項(xiàng)目三動(dòng)車組主變流器維護(hù)與檢修（1）整流器部分支撐電容器冷卻器IPM元件、箝位二極管和緩沖二極管平衡電阻器門級(jí)接口電路板緩沖器

利用PWM脈沖整流器可實(shí)現(xiàn)輸入電壓基波分量功率因數(shù)為1的運(yùn)行狀態(tài)，從而減小設(shè)備體積、降低電力消耗。此外，由于脈沖整流器、逆變器部采用三點(diǎn)式（三電平，提高電壓等級(jí)、保證中性點(diǎn)電位平衡）電路結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)電壓控制，主電路半導(dǎo)體元件采用高速開關(guān)的IPM減小了交流電壓波形失真，可有效降低牽引電機(jī)和牽引變壓器的力矩波動(dòng)、電磁噪音。主電路元件導(dǎo)通狀態(tài)和輸出電壓的關(guān)系參照表3-6。功率模塊部主電路連接參照?qǐng)D3-36所示。3、4CRH2型動(dòng)車組主變流器結(jié)構(gòu)原理

項(xiàng)目三動(dòng)車組主變流器維護(hù)與檢修表3-6主電路元件導(dǎo)通狀態(tài)和輸出相電壓的關(guān)系3、4CRH2型動(dòng)車組主變流器結(jié)構(gòu)原理

項(xiàng)目三動(dòng)車組主變流器維護(hù)與檢修

(2)逆變器

逆變器以濾波電容電壓輸入，通過無觸點(diǎn)控制裝置的IGBT點(diǎn)弧控制信號(hào)，輸出電壓頻率可變的三相交流電壓，控制4臺(tái)并聯(lián)的感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的速度、轉(zhuǎn)矩。再生制動(dòng)時(shí)，功能的進(jìn)行順序變化，感應(yīng)電動(dòng)機(jī)輸入發(fā)電的三相交流，向?yàn)V波電容輸出直流電壓。3、4CRH2型動(dòng)車組主變流器結(jié)構(gòu)原理

項(xiàng)目三動(dòng)車組主變流器維護(hù)與檢修

減少接觸網(wǎng)電流高次諧波，同一動(dòng)車組內(nèi)的M1車、M2車的2臺(tái)換流器間其載波相位差-90°，每個(gè)動(dòng)車組間相差-67.5°，按此來進(jìn)行設(shè)定。動(dòng)車組間的相位差依據(jù)并結(jié)狀態(tài)也會(huì)變更。圖3-37逆變部分的外形3、4CRH2型動(dòng)車組主變流器結(jié)構(gòu)原理

項(xiàng)目三動(dòng)車組主變流器維護(hù)與檢修逆變器功率模塊外觀參照?qǐng)D3-38所示（同整流器）。圖3-38逆變器功率模塊外形結(jié)構(gòu)圖3、4CRH2型動(dòng)車組主變流器結(jié)構(gòu)原理

項(xiàng)目三動(dòng)車組主變流器維護(hù)與檢修

牽引變流器的零部件，考慮到其操作、維修方便，采用模塊化設(shè)計(jì)。例如半導(dǎo)體冷卻裝置分成脈沖整流器用兩臺(tái)，逆變器用三臺(tái)的單元，分別具有互換性。

控制裝置分為無接點(diǎn)控制裝置（控制邏輯部）、繼電器單元、電源單元等。半導(dǎo)體冷卻裝置和電動(dòng)通風(fēng)機(jī)等大型裝置采用下部拆裝的結(jié)構(gòu)。小型控制單元內(nèi)的各零部件可以采用不同廠家的產(chǎn)品，維修和檢查時(shí)需要更換的控制單元，其結(jié)構(gòu)和功能必須具有互換性。3、4CRH2型動(dòng)車組主變流器結(jié)構(gòu)原理

項(xiàng)目三動(dòng)車組主變流器維護(hù)與檢修（3）直流平滑電路部分

中間電路主要由均壓電阻、支撐電容器、預(yù)充電電路、直流環(huán)節(jié)過壓保護(hù)和接地電流保護(hù)電路構(gòu)成，目的是獲得直流恒壓。中間直流電路如圖3-39所示，支撐電容器5組并聯(lián)，分別組裝于各個(gè)功率模塊內(nèi)，兩臺(tái)脈沖整流器模塊各裝1組，3臺(tái)逆變器模塊也各裝1組，合計(jì)容量8000μF。圖3-39中間直流電路3、4CRH2型動(dòng)車組主變流器結(jié)構(gòu)原理

項(xiàng)目三動(dòng)車組主變流器維護(hù)與檢修（含2組支撐電容器）（含3組支撐電容器）

濾波電容與備用充電源相連接，啟動(dòng)時(shí)經(jīng)過內(nèi)有電阻分量的充電變壓器，由三次電路進(jìn)行初次充電，防止因K線接通時(shí)的過大的沖擊電流。如圖3-40所示。3、4CRH2型動(dòng)車組主變流器結(jié)構(gòu)原理

項(xiàng)目三動(dòng)車組主變流器維護(hù)與檢修

為防止?fàn)恳兞髌?次側(cè)電源投入用接觸器(K)投入時(shí)的過大沖擊電流,在K投入前對(duì)支撐電容器進(jìn)行充電。開始充電的時(shí)機(jī)是從終端裝置輸入換向器(reverser)投入信號(hào)的時(shí)候。

以下表示從充電開始到K投入為止的流程：

①換向器(reverser)投入；駕駛臺(tái)逆變器投入②輸出充電用接觸器(CHK)投入；

③支撐電容器充電；

④充電用接觸器(CHK)斷開；

⑤K投入。圖3-40支撐電容器預(yù)備充電電路構(gòu)成此外，在中間直流電路上設(shè)置由電阻和半導(dǎo)體開關(guān)構(gòu)成的過電壓保護(hù)電路，以及接地電流檢測GCT等。因此，在中間直流電路上，有：（1）濾波電容器；(2)均壓電阻（3）預(yù)充電電路；還有其他保護(hù)或檢測裝置，具體的：（4）GCT單元：檢測牽引變壓器2次側(cè)接地電流（漏電流）并保護(hù)。（5）過電壓抑制可控硅單元：牽引或電氣制動(dòng)運(yùn)行，牽引變流器CI的中間直流環(huán)節(jié)電壓過高時(shí)，通過過壓抑制電路的半導(dǎo)體開關(guān)導(dǎo)通，接通放電電路，減小中間直流環(huán)節(jié)的電壓。從而保證CI各部件不會(huì)由于電壓過高而損壞。具體包①OVTh單元：直流電壓放電②DCPT單元：直流電壓檢測。3、4CRH2型動(dòng)車組主變流器結(jié)構(gòu)原理

項(xiàng)目三動(dòng)車組主變流器維護(hù)與檢修

(4)牽引變流器的冷卻系統(tǒng)牽引變流器的冷卻系統(tǒng)由通過外氣進(jìn)行冷卻的主冷卻部和不導(dǎo)入外氣進(jìn)行冷卻的密封室冷卻部組成。冷卻流程如附圖3-41所示，主冷卻風(fēng)的流程用粗黑箭頭表示，密封室內(nèi)的冷卻風(fēng)的流程如“白箭頭所示”，圖3-42是牽引變流器斷面冷卻風(fēng)流向。3、4CRH2型動(dòng)車組主變流器結(jié)構(gòu)原理

項(xiàng)目三動(dòng)車組主變流器維護(hù)與檢修圖3-41冷卻結(jié)構(gòu)的流程

項(xiàng)目三動(dòng)車組主變流器維護(hù)與檢修圖3-42牽引變流器斷面冷卻風(fēng)流向3、4CRH2型動(dòng)車組主變流器結(jié)構(gòu)原理

項(xiàng)目三動(dòng)車組主變流器維護(hù)與檢修主冷卻風(fēng)流向模型參照?qǐng)D3-43。冷卻風(fēng)（外氣）經(jīng)空氣過濾器過濾后分為兩部分:

一部分經(jīng)過熱交換器（散熱部）后被主鼓風(fēng)機(jī)（CIBM1）吸入.(散發(fā)密閉式的熱量)

一部分直接被主鼓風(fēng)機(jī)吸入。主鼓風(fēng)機(jī)（CIBM1）送出的冷卻風(fēng)經(jīng)過脈沖整流器功率模塊冷卻器、逆變器功率模塊冷卻器后，由排風(fēng)管道排出。3、4CRH2型動(dòng)車組主變流器結(jié)構(gòu)原理

項(xiàng)目三動(dòng)車組主變流器維護(hù)與檢修①主冷卻風(fēng)流向（冷卻功率模塊IPM，帶走熱交換器熱量）圖3-43主冷卻風(fēng)流向3、4CRH2型動(dòng)車組主變流器結(jié)構(gòu)原理

項(xiàng)目三動(dòng)車組主變流器維護(hù)與檢修②密閉室內(nèi)冷卻風(fēng)流向（冷卻其他電氣部件）圖3-44密閉室內(nèi)冷卻風(fēng)流向3、4CRH2型動(dòng)車組主變流器結(jié)構(gòu)原理

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密閉室內(nèi)冷卻風(fēng)為內(nèi)部循環(huán)風(fēng)。密閉室內(nèi)熱量通過熱交換器釋放到大氣。

兩臺(tái)輔助鼓風(fēng)機(jī)（CIBM2、3）驅(qū)動(dòng)冷卻風(fēng)循環(huán)。冷卻風(fēng)流向分為：①CIBM2→檢查面?zhèn)仍O(shè)備室→熱交換器（受熱部）和②CIBM3→密閉室內(nèi)冷卻風(fēng)用管道→熱交換器（受熱部）２種。最終，經(jīng)由熱交換器受熱部吸收熱量后的冷卻風(fēng)在對(duì)脈沖整流器功率模塊和逆變器功率模塊的電氣部件（門驅(qū)動(dòng)器·支撐電容器等）進(jìn)行冷卻后，又被輔助鼓風(fēng)機(jī)（CIBM2、3）吸入，然后開始下一個(gè)循環(huán)。3、4CRH2型動(dòng)車組主變流器結(jié)構(gòu)原理

項(xiàng)目三動(dòng)車組主變流器維護(hù)與檢修思考：熱交換器應(yīng)該包括什么裝置？？？？③沸騰冷卻（功率模塊冷卻的具體方式）電力功率開關(guān)模塊和二極管模塊冷卻裝置采用高效的散熱裝置，此裝置采用內(nèi)存制冷容器外壁直接接觸元件的強(qiáng)化散熱方式，可以有效提高功率器件性能，增強(qiáng)裝置冷卻性能、減小體積、降低重量。圖3-45冷卻器工作原理圖3、4CRH2型動(dòng)車組主變流器結(jié)構(gòu)原理

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A.冷卻器工作原理參照?qǐng)D3-45所示，蒸發(fā)吸熱：蒸發(fā)器外壁面直接接觸元件，外壁面吸收的元件熱量傳遞到內(nèi)壁面后用于內(nèi)部制冷劑沸騰，制冷劑沸騰的汽化潛熱從內(nèi)壁面吸收，上述過程能夠達(dá)到良好的冷卻效果。冷凝放熱：制冷劑沸騰產(chǎn)生的蒸汽被直接導(dǎo)向冷凝器。冷凝器外部為數(shù)量眾多的散熱片，處于冷卻風(fēng)冷卻狀態(tài)。蒸汽接觸到冷凝器內(nèi)壁后放出汽化潛熱并液化，在重力作用下流回蒸發(fā)器。冷卻器通過上述循環(huán)具有較高的冷卻能力。此外，通過采用蒸發(fā)器內(nèi)存制冷劑的構(gòu)造，可以實(shí)現(xiàn)較高的冷卻性能，從而有效降低質(zhì)量。3、4CRH2型動(dòng)車組主變流器結(jié)構(gòu)原理

項(xiàng)目三動(dòng)車組主變流器維護(hù)與檢修B.制冷劑冷卻器利用制冷劑的沸騰（蒸發(fā)）和冷凝作用冷卻半導(dǎo)體元件，制冷劑選用替代氟利昂（氟化碳），屬于非氟利昂系列制冷劑。

C.冷卻容器保護(hù)本冷卻單元裝有通過沸騰容器壁面監(jiān)控液溫的溫度繼電器，當(dāng)溫度超過規(guī)定值時(shí)自動(dòng)斷開主電路。表3-9保護(hù)裝置動(dòng)作設(shè)定值脈沖整流器逆變器溫度繼電器觸點(diǎn)動(dòng)作溫度80℃84℃3、4CRH2型動(dòng)車組主變流器結(jié)構(gòu)原理

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制冷溫度通過沸騰容器壁面?zhèn)鬟f到溫度繼電器。達(dá)到規(guī)定溫度后，繼電器內(nèi)部保護(hù)動(dòng)作，斷開觸點(diǎn)，如圖3-46所示。3、4CRH2型動(dòng)車組主變流器結(jié)構(gòu)原理

項(xiàng)目三動(dòng)車組主變流器維護(hù)與檢修D(zhuǎn).冷卻器外觀圖3-47冷卻器外觀（脈沖整流器用，斜下方視角）④主鼓風(fēng)機(jī)（屬于輔助供電設(shè)備）

鼓風(fēng)機(jī)（MH1132—FK205型電動(dòng)送風(fēng)機(jī)）用作C111系主變換器的主冷卻，在主變換裝置內(nèi)有1臺(tái)。電動(dòng)機(jī)使用單相籠形兩軸感應(yīng)電動(dòng)機(jī)。送風(fēng)機(jī)是用多翼型兩扇類，由主鼓風(fēng)機(jī)吸入的冷卻風(fēng)（外界空氣）從2個(gè)口排出送風(fēng)，冷卻整流器功率單元及逆變器功率單元的冷凝器，圖3-48是主鼓風(fēng)機(jī)的外形。

圖3-48主鼓風(fēng)機(jī)3、4CRH2型動(dòng)車組主變流器結(jié)構(gòu)原理

項(xiàng)目三動(dòng)車組主變流器維護(hù)與檢修送風(fēng)機(jī)電動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī)本電動(dòng)機(jī)是作為主鼓風(fēng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)機(jī)相配合的，是全封閉，附有外扇腳的橫向兩軸型電動(dòng)機(jī)。它是水平橫向安裝。送風(fēng)機(jī)的翼片直接安裝在電動(dòng)機(jī)兩軸端，電動(dòng)機(jī)的冷卻是通過自己的外扇風(fēng)來實(shí)現(xiàn)，電容器另外設(shè)置在機(jī)械室內(nèi)（檢查面?zhèn)龋?。送風(fēng)機(jī)本送風(fēng)機(jī)是使用多翼葉輪，安裝在電動(dòng)機(jī)的兩側(cè)，套管安裝后，吸入口均使用鋁材，以減輕重量。電動(dòng)機(jī)和箱一起安裝在安裝臺(tái)上。主鼓風(fēng)機(jī)經(jīng)8個(gè)防振橡膠安裝在主變換裝置上。3、4CRH2型動(dòng)車組主變流器結(jié)構(gòu)原理

項(xiàng)目三動(dòng)車組主變流器維護(hù)與檢修⑤輔助鼓風(fēng)機(jī)（MH1130—201型號(hào)電動(dòng)送風(fēng)機(jī)，屬于輔助供電設(shè)備）輔助鼓風(fēng)機(jī)（MH1130—201型號(hào)電動(dòng)送風(fēng)機(jī)）用作C111型主變換裝置的密封室的冷卻，該裝置用2臺(tái)輔助鼓風(fēng)機(jī)。圖3-49是輔助電動(dòng)鼓風(fēng)機(jī)外形，電動(dòng)機(jī)使用單相籠形感應(yīng)電動(dòng)機(jī)，送風(fēng)機(jī)使用軸流型。由于輔助鼓風(fēng)機(jī)是2臺(tái)運(yùn)轉(zhuǎn)，使密封室內(nèi)的空氣循環(huán)通過熱交換放熱。

圖3-49輔助電動(dòng)鼓風(fēng)3、4CRH2型動(dòng)車組主變流器結(jié)構(gòu)原理

項(xiàng)目三動(dòng)車組主變流器維護(hù)與檢修電動(dòng)機(jī)本電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)為全封閉型的，通常通過外扇冷卻電機(jī)。本主變換裝置為能夠通過密封室內(nèi)的循環(huán)達(dá)到冷卻效果，去掉了外風(fēng)扇，使之減輕重量，定子使用0.5mm厚的硅夕鋼片，槽數(shù)為24個(gè)，線圈是使用脂亞氨基線，絕緣物使用諾曼克斯紙（聚酰胺絕緣材料商品名），是F類絕緣。轉(zhuǎn)子是有高電阻的鋁鑄件，電容是另行設(shè)置在機(jī)械室內(nèi)（檢查面?zhèn)龋?。送風(fēng)機(jī)本送風(fēng)機(jī)是斜流型，由罩葉片導(dǎo)軌、葉輪組成，電動(dòng)機(jī)與罩一起裝在安裝臺(tái)上。輔助鼓風(fēng)機(jī)是通過4塊防振橡膠安裝在主變換裝置的密封室內(nèi)。3、4CRH2型動(dòng)車組主變流器結(jié)構(gòu)原理

項(xiàng)目三動(dòng)車組主變流器維護(hù)與檢修⑥熱交換器圖3-50顯示了熱交換器的外形圖。本熱交換器用于藏有電子產(chǎn)品的密封室內(nèi)的冷卻，每個(gè)主變換裝置有2臺(tái)，冷卻媒介不是氟的替代品，而是使用純水，這是本熱交換器的特征，在設(shè)計(jì)上充分考慮了環(huán)境因素。圖3-51熱交換器的外形圖3、4CRH2型動(dòng)車組主變流器結(jié)構(gòu)原理

項(xiàng)目三動(dòng)車組主變流器維護(hù)與檢修動(dòng)作原理本熱交換器使用重力型加熱管，在圖3-52給出了熱交換器的原理圖。封入的液體（純水）通過從管壁吸熱蒸發(fā)，形成蒸氣流向冷凝器，蒸氣被冷卻成為液體，同時(shí)通過冷凝熱的釋放進(jìn)行熱交換。圖3-52熱交換原理3、4CRH2型動(dòng)車組主變流器結(jié)構(gòu)原理

項(xiàng)目三動(dòng)車組主變流器維護(hù)與檢修散熱部受熱部隔熱部結(jié)構(gòu)加熱管使用銅管（表面鍍錫），散熱扇片使用鋁（0.5T），以提高熱交換器的性能和減輕重量。安裝框使用SUS304（1.2T）。表3-12熱交換器基本規(guī)格放熱側(cè)（上部）吸熱側(cè)（下部）風(fēng)量15m3/min20m3/min

壓損100Pa以下50Pa以下熱性能0.0133K/W以下（20K/1500W）冷卻媒介純水3、4CRH2型動(dòng)車組主變流器結(jié)構(gòu)原理

項(xiàng)目三動(dòng)車組主變流器維護(hù)與檢修3、5CRH2型動(dòng)車組主變流器主要技術(shù)參數(shù)3．牽引變流器性能參數(shù)（總結(jié)的很好，要重點(diǎn)仔細(xì)地看）（1）形式：CI11（2）變頻器：單相電壓3電平PWM變頻器（3）逆變器：3相電壓3電平PWM逆變器（4）額定參數(shù)：①輸入：1285KVA（單相交流1500V857A50Hz）；②中間直流電路：1296KW（直流3000V432A）；③輸出：1475KVA（三相交流2300V424A0～220Hz）；④效率：96%以上（在額定載荷條件下，除輔助電路和控制電路外）；⑤功率因數(shù)：97%以上（在額定載荷條件下，除輔助電路和控制電路外）；

項(xiàng)目三動(dòng)車組主變流器維護(hù)與檢修3、5CRH2型動(dòng)車組主變流器主要技術(shù)參數(shù)（5）開關(guān)頻率：①整流器1250Hz②逆變器500～1000Hz（6）冷卻方式：液體沸騰冷卻機(jī)械通用方式（冷卻液：氟化碳FX3250））（7）主要構(gòu)件：①功率單元：主開關(guān)元件：IGBT或IPM濾波電容器：合計(jì)8000uF變頻器功率單元：2125uF/臺(tái)×2臺(tái)=4250uF逆變器功率單元：1250uF/臺(tái)×3臺(tái)=3750uF②過壓抑制可控硅單元：過壓抑制可控硅柵級(jí)驅(qū)動(dòng)電路、直流變壓器（DCPT）③預(yù)充電單元：濾波電容備用充電用接觸器、變壓器及整流器

項(xiàng)目三動(dòng)車組主變流器維護(hù)與檢修3、5CRH2型動(dòng)車組主變流器主要技術(shù)參數(shù)④真空交流接觸器K⑤電阻器單元：過電壓抑制電抗器、放電電阻器⑥交流變流器單元：ACCT⑦交流變壓器單元：ACPT⑧控制電源單元⑨電動(dòng)通風(fēng)機(jī)：主電動(dòng)通風(fēng)機(jī)、輔助電動(dòng)通風(fēng)機(jī)

項(xiàng)目三動(dòng)車組主變流器維護(hù)與檢修3、5CRH2型動(dòng)車組主變流器主要技術(shù)參數(shù)（8）無觸點(diǎn)控制裝置（如圖3-59所示）無觸點(diǎn)控制裝置具有如下功能：①變頻器控制功能②逆變器控制功能③程序控制功能④維修、檢查功能

項(xiàng)目三動(dòng)車組主變流器維護(hù)與檢修3、4CRH2型動(dòng)車組主變流器結(jié)構(gòu)原理(a)無觸點(diǎn)控制裝置外形

項(xiàng)目三動(dòng)車組主變流器維護(hù)與檢修3、4CRH2型動(dòng)車組主變流器結(jié)構(gòu)原理(b)無觸點(diǎn)控制裝置安裝位置圖3-53無觸點(diǎn)控制裝置

項(xiàng)目三動(dòng)車組主變流器維護(hù)與檢修

[故障現(xiàn)象]：CRH2-063C03號(hào)車，牽引過程中，MON報(bào)牽引變流器故障（005），2車VCB斷開，MON牽引變流器（車）畫面中03號(hào)車二次側(cè)接地1變紅；[故障分析]：03號(hào)車4軸牽引電機(jī)絕緣特性下降；[故障處理]：2008年6月29日，CRH2-063C編組在京津城際線運(yùn)行時(shí)，牽引過程中，MON報(bào)03號(hào)車牽引變流器故障（代碼005），02號(hào)車VCB斷開，MON牽引變流器（車）畫面中03車二次側(cè)接地1變紅。隨車機(jī)械師聯(lián)系司機(jī)進(jìn)行復(fù)位操作，確認(rèn)監(jiān)視器故障報(bào)警消除后，重新閉合02號(hào)車VCB，再次牽引時(shí)故障重現(xiàn)，確認(rèn)故障無法復(fù)位后，遠(yuǎn)程切除03號(hào)車牽引，動(dòng)車組維持運(yùn)行。

項(xiàng)目三動(dòng)車組主變流器維護(hù)與檢修3、4CRH2型動(dòng)車組主變流器結(jié)構(gòu)原理Thankyou!3、5動(dòng)車組主變流器維護(hù)與檢修

項(xiàng)目三動(dòng)車組主變流器維護(hù)與檢修（1）主變換裝置的拆卸、安裝要領(lǐng)－拆卸外部配線①從端子臺(tái)拆卸主電路配線；②從端子臺(tái)拆卸交流口的出線；③從外部接地座卸下接地線；④卸下控制電路儀表接插件；⑤從無接點(diǎn)控制裝置卸下儀表光纜。

卸光纜時(shí)一定要注意對(duì)光纜的施力、扭曲。此外，為使光纜端部及無接點(diǎn)控制裝置光接插件的防塵，使用專用蓋加以保護(hù)。3.5CRH2動(dòng)車組主變流器維護(hù)與檢修

1．拆卸與安裝3、5動(dòng)車組主變流器維護(hù)與檢修

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（2）主變流器裝置的移動(dòng)如圖3-60所示那樣，預(yù)先設(shè)定擋板，使負(fù)重得到均勻負(fù)擔(dān)，卸下裝置的螺栓，將負(fù)載移至升降機(jī)上來移動(dòng)裝置圖3-60擋板的設(shè)定狀態(tài)3、5動(dòng)車組主變流器維護(hù)與檢修

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采用吊車裝置的場合，如圖3-61所示那樣，安裝吊桿，用4支點(diǎn)的鋼絲繩將裝置吊起。

圖3-61裝置的吊起狀態(tài)

（3）功率單元的拆卸

①首先在功率單元下面準(zhǔn)備了升降機(jī)，支撐功率單元。其次，在升降機(jī)與功率單元間放入能沿枕木方向移動(dòng)的活動(dòng)臺(tái)。

②M12螺栓：換流器部分16個(gè)×2單元=32個(gè)、逆變器部分12×3單元=36個(gè)，使用長度為500mm以上的套筒板手。

③升降機(jī)降下，從主體中取出功率單元。3、5動(dòng)車組主變流器維護(hù)與檢修

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（4）功率單元的搬運(yùn)(如圖3-62

所示)

使用吊車時(shí)，在法蘭盤部的功率單元安裝孔插入一個(gè)不會(huì)拔落的棒（長度為100mm左右的螺栓等），并在法蘭盤上用布繩卷纏后吊起。

①在功率單元機(jī)架下面插入100mm左右的方木。在不會(huì)發(fā)生翻轉(zhuǎn)的狀態(tài)下，承放在平板架上，要在這種平穩(wěn)的場所時(shí)行保管。此外，為防止污損用尼龍罩等進(jìn)行保護(hù)。

②要避開光線直曬的場所；

③不要放置在有火、氣或是易燃的附近；

④盡可能地避開氣密室；3、5動(dòng)車組主變流器維護(hù)與檢修

項(xiàng)目三動(dòng)車組主變流器維護(hù)與檢修圖3-62（a）吊起狀態(tài)，（b）放置狀態(tài)尼龍罩3、5動(dòng)車組主變流器維護(hù)與檢修

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（5）功率單元安裝要領(lǐng)

①按上述所示拆卸要領(lǐng)的反向順序進(jìn)行操作。光纜的接插位置不要搞錯(cuò)。

②為了切實(shí)執(zhí)行防水，在防水襯墊部涂刷密封劑。（6）鼓風(fēng)機(jī)的拆卸、安裝要點(diǎn)

①卸下空氣清潔器的壓板1（M8×20；兩處）。

②將空氣清潔器2的檢查面?zhèn)壤觯断隆?/p>

③從箱形框架中卸下過濾網(wǎng)安裝框（M8×30；有26處）；

④從鼓風(fēng)機(jī)端子箱4卸下配線（端子箱，端子臺(tái)均用M5螺栓），從接地座卸下地線（使用M6螺栓）；3、5動(dòng)車組主變流器維護(hù)與檢修

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⑤用叉車或是轉(zhuǎn)向架，使主鼓風(fēng)機(jī)（包括安裝框架，約重135kg）的安裝框架5，在有支撐的狀態(tài)下卸開安裝螺栓（M12×30；共16處）；

⑥讓叉車后退約20mm；

⑦叉車下降約200mm后，將主鼓風(fēng)機(jī)搬出車外，其時(shí)要注意電線固定接頭與主鼓風(fēng)機(jī)的支撐配件不要相碰撞；

⑧從安裝框架5取出主鼓風(fēng)機(jī)（M10×22；8處）；

⑨安裝順序正好與拆卸順序相反；3、5動(dòng)車組主變流器維護(hù)與檢修

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（7）輔助鼓風(fēng)機(jī)（CIBM2、CIBM3）的拆卸、安裝要領(lǐng)

①卸開底蓋板（M8×20、CIBM2有14處，CIBM3有12處）。

②從端子盒2卸下配線（M4螺絲），從接地座取下電線（M6螺絲）。

③在叉車或轉(zhuǎn)向架上設(shè)置輔助鼓風(fēng)機(jī)3，使輔助鼓風(fēng)機(jī)（包括安裝框架，約重40kg）在支撐狀態(tài)下取下安裝螺栓（M12×25；4處）。

④使叉車下降約450mm后，將輔助鼓風(fēng)機(jī)搬至叉車外。

⑤卸下輔助鼓風(fēng)機(jī)（M12×5；4處）。

⑥安裝順序正好與卸下順序相反。3、5動(dòng)車組主變流器維護(hù)與檢修

項(xiàng)目三動(dòng)車組主變流器維護(hù)與檢修

（9）主鼓風(fēng)機(jī)容性電容器（BMC1）的拆卸、安裝要點(diǎn)

①由電容器端子臺(tái)（M5）卸下配線（2處）；

②由電容器接地座（M5）卸下接地線（1處）；

③從安裝接點(diǎn)3卸下電容器（M6×20；4處）；

④安裝順序與卸下順序正好相反；（10）輔助鼓風(fēng)機(jī)用的電容器（BMC2、3）的卸下

①從電容器的端子（M6）卸下配線（2處×2臺(tái)）。

②從電容器的接地座（M5）卸下接地線（1處×2臺(tái)）。

③取下安裝螺栓（M6×16；4處×2臺(tái)）。

④安裝順序正好與拆卸順序相反3、5動(dòng)車組主變流器維護(hù)與檢修

項(xiàng)目三動(dòng)車組主變流器維護(hù)與檢修

（11）開關(guān)門用的電源的拆卸與安裝要點(diǎn)

①卸下控制接插件（有5處）。

②卸下前面和后面的螺絲（M8×16；4處），在安裝

③卸下時(shí)利用支承臺(tái)，則操作就方便多了。

④安裝順序與拆卸順序正好相反。（12）交流電壓檢出器（ACPT）的拆卸、安裝要點(diǎn)

①從端子2卸下配線（M4螺絲；有5處）。

②卸下安裝螺絲（M6×30；有4處）。

③安裝順序與拆卸順序正好相反。3、5動(dòng)車組主變流器維護(hù)與檢修

項(xiàng)目三動(dòng)車組主變流器維護(hù)與檢修（13）繼電器單元的卸下與安裝要點(diǎn)①取下控制接插件3。②卸下安裝螺栓（M6×16；有4處）。③安裝順序與拆卸順序正好相反。（14）無接點(diǎn)控制裝置的拆卸、安裝要點(diǎn)，如圖3-63所示。①取下控制接插件1（有12處）。②取下光纜2及儀表用光纜3（有22+1處）。操作時(shí)要注意不要對(duì)光纜施力，不要使之扭曲。此外，為了防塵，故在光纜端部及無接點(diǎn)控制裝置的光接插件部用專用蓋子加以保護(hù)。③卸下光纜支撐件4（M6×25；有2處）。此外，安裝是與無接點(diǎn)控制裝置共同緊固的；④卸下剩余的螺絲（M6×25；有2處），拉出無接點(diǎn)控制裝置；⑤安裝順序與拆卸順序正好相反；3、5動(dòng)車組主變流器維護(hù)與檢修

項(xiàng)目三動(dòng)車組主變流器維護(hù)與檢修2．無接點(diǎn)控制裝置進(jìn)行維修及使用時(shí)的注意事項(xiàng)（１）在對(duì)本裝置進(jìn)行作業(yè)時(shí)，必須要在斷電狀態(tài)下進(jìn)行。如果在電源接通狀態(tài)下，一旦發(fā)生接插件等的脫落時(shí)，就會(huì)有沖擊電壓產(chǎn)生，可能會(huì)損壞半導(dǎo)體。（２）無特殊需要不要去接觸印刷電路板。（３）即使是在無電源的場合，不要隨意地將零件、端子、引線等短接。由于電容器中會(huì)有剩余能量，上述的短路現(xiàn)象可能會(huì)破壞電子零件。（４）進(jìn)行配線導(dǎo)通試驗(yàn)時(shí)，必須使用高內(nèi)阻儀表，嚴(yán)禁使用鈴之類進(jìn)行校核（配線等），因?yàn)殁彯a(chǎn)生的沖擊電壓，可能會(huì)損壞半導(dǎo)體器件。3、5動(dòng)車組主變流器維護(hù)與檢修

項(xiàng)目三動(dòng)車組主變流器維護(hù)與檢修（５）卸下機(jī)器零部件的場合，應(yīng)在滿足以下條件的場所進(jìn)行保管。①灰塵少的地方；②太陽直曬不到的地方；③溫度低的地方；④不會(huì)受到熱影響的地方；⑤沒有諸如電動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)、空氣壓縮機(jī)等會(huì)發(fā)生振動(dòng)的地方；3、5動(dòng)車組主變流器維護(hù)與檢修

項(xiàng)目三動(dòng)車組主變流器維護(hù)與檢修（６）不要施加象錘擊那樣過大的沖出力進(jìn)行試驗(yàn)。（７）在清掃時(shí)不要使用吹氣式，必須用吸引式清掃機(jī)（吸塵器）