【正文】 回送模式 湖南鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 14 3. 固定供電模式 三種模式啟動 /關(guān)閉之間的差異 啟動 關(guān)閉 正常運(yùn)行模式 相似 回送模式 固定 供電模式 ACM從不啟動 正常運(yùn)行模式 該系統(tǒng)由 PCU 啟動。 ACM輸出的 400V／ 50 Hz三相交流電經(jīng)過輸出濾波器濾除諧波后，通過隔離變壓器和接觸器給列車三相交流母線供電。 輔助變流器由輸入濾波器、斬波器、逆變器、輸出濾波器和控制單元組成，一般和牽引變流器安裝在一個機(jī)箱中。因此，為了保證輸出的交流電壓值 (大約為 400 V)與輸出電壓的正弦度，在直交型電路中必須有降壓環(huán)節(jié)。 高速動車組的輔助供電系統(tǒng)主要包括 2部 分：交流供電系統(tǒng)和直流供電系統(tǒng)。 和諧號（ CRH） —— China Railways Highspeed CRH1 型動車組是有青島四方龐巴迪運(yùn)輸公司制造，其原型車為龐巴迪公司為瑞典設(shè)計(jì)的 Rejina C2020 型。 2020年 4月 18日，中國鐵路按照既定計(jì)劃實(shí)施了第 6次大面積提速。所以，在新一代高速動車組的設(shè)計(jì)研究中，對輔助供電系統(tǒng)提出了更高的要求，必須給予高度重視。最后，按照自己做的畢業(yè)設(shè)計(jì)計(jì)劃樹狀圖，對輔助供電系統(tǒng)的主要元器件IGBT 做了介紹，對其一些特性、原理和一些主要注意事項(xiàng)做了介紹。輔助供電系統(tǒng)的優(yōu)劣直接關(guān)系到高速動車組能否正常的，安全的行駛。 CRH1 動車組的編組方式 圖 中 Mc為駕駛動車； M為中間動車； Tp， Tb為拖車。該供電系統(tǒng)由牽引變壓器 的輔助繞組提供電源，經(jīng)過輔助整流器和輔助逆變器的 變換，最終輸出三相交流電壓，供 給各交流負(fù)載使用。直流供電系統(tǒng)的任務(wù)是給列車內(nèi)的直流用電設(shè)備供電。 輔助供電系統(tǒng) 輔助變流器 蓄電池 充電機(jī) 湖南鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 12 上述負(fù)載要求輔助供電系統(tǒng)具有包括三相 AC380V母線、 AC220V母線、 DC110V母線等輸出。在啟動過程中，輔助供電系統(tǒng)的負(fù)載必須按一定順序啟動，以降低系統(tǒng)擔(dān)負(fù)的啟動電流。當(dāng)普通三相交流總線由一個輔助變流器供電之后，其他 ACM必須在關(guān)閉其三相分離接觸器之前，將其電壓振幅、頻率和相繼電器與三相交流總線同步。 CRH1B 需要主壓縮機(jī)施用制動，主壓縮機(jī)需要輔助電源運(yùn)轉(zhuǎn)。預(yù)充電設(shè)備在幾秒鐘內(nèi)可向直流環(huán)節(jié)提供 400VDC。VCU命令 BCM降至低等級模式 1。 輔助電源裝置的輸出容量的設(shè)計(jì)能夠在故障時用一臺正常運(yùn)轉(zhuǎn) 的輔助電源裝置向整列車供電。輔助供電系統(tǒng)的故障狀態(tài)和冗余措施的控制可以通過列車控制網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)（ TCMS）進(jìn)行監(jiān)視和控制。 CRH1動車組輔助供電系統(tǒng)容量 容量計(jì)算方法： 視在功率：等于負(fù)載的電壓與電流的乘積，單位一般用 kVA表示。 當(dāng)短路發(fā)生在 MC TP2 、 M2線路時， 冬季和夏季的用電需要功 率、視在功率和無功功率列于下表。 冬季負(fù)荷 夏季負(fù)荷 需要功率 視在功率 無功功率 需要功率 視在功率 無功功率 103kW 109kVA 36kVAr 50 kW 62 kVA 35 kVAr 冬季負(fù)荷 夏季負(fù)荷 需要功率 視在功率 無功功率 需要功率 視在功率 無功功率 53kW 63kVA 35kVAr 47 kW 58 kVA 35 kVAr 湖南鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 20 6． 1 整車試驗(yàn) 6． 1． 1 輔助電源的技術(shù)參數(shù)測試及輸入電壓波動試驗(yàn) 方法：在整個網(wǎng)壓波動范圍內(nèi)，對輔助電源的輸入、輸出技術(shù)參數(shù)進(jìn)行檢查。該試驗(yàn)臺主要由控制柜、工作臺、三相變壓器、負(fù)載電感和分流器組成。 6． 2． 4 負(fù)載試驗(yàn) 方法及內(nèi)容： 將負(fù)載電纜連接到變流器的端子，測試軟件控制試驗(yàn)開始并自動記錄試驗(yàn)測試數(shù)據(jù) (包括直流側(cè)電壓， U相、 V相、 w 相電流，溫度等 )。 1. 3相電源 2. 輸入整流器 3. 直流回路濾波器 4. IGBT變流器 5. 高頻變壓器 6. 單獨(dú)輸出至電池 7. DC 電壓輸出 8. 電池 濾波器 BCM 蓄電池充電機(jī)模塊 冷卻系統(tǒng) 控制系統(tǒng) BCM 主要電路簡圖 湖南鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 23 輸入整流器對三相輸入電壓進(jìn)行整流，然后，直流環(huán)節(jié)過濾器降低直流環(huán)節(jié)電壓的波動。大功率半導(dǎo)體通過散熱器強(qiáng)制空氣冷卻。在前部，空氣不與外部空氣交流，因此，只有清潔的內(nèi)部空氣。 IGBT 變頻器的主要控制單元基于對直流輸出電壓的測量，以及總輸出電流和蓄電池充電電流。附于漏注入?yún)^(qū)上的電極稱為漏極。 ? 超載能力強(qiáng)，瞬間電流能承受額定電流的 300%。 湖南鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 26 導(dǎo)通壓降 電導(dǎo)調(diào)制效應(yīng)使電阻 RN 減小，使通態(tài)壓降小。 反向阻斷 當(dāng)集 電極被施加一個反向電壓時， J1 就會受到反向偏壓控制，耗盡層則會向N區(qū)擴(kuò)展。晶閘管導(dǎo)通現(xiàn)象被稱為IGBT 閂鎖，具體地說，這種缺陷的原因互不相同，與器件的狀態(tài)有密切關(guān)系。 IGBT 的 設(shè)計(jì)驅(qū)動 IGBT 是一種電壓型控制器件，它所需要的驅(qū)動電流與驅(qū)動功率非常小，可直接與模擬或數(shù)字功能塊相接而不須加任何附加接口電路。另外， IGBT 開通后驅(qū)動電路應(yīng)提供足夠的電壓和電流幅值，使 IGBT 在正常工作及過載情況下不致退出飽和導(dǎo)通區(qū)而損壞。 IGBT 的過電流保護(hù) IGBT 的過電流保護(hù)電路可分為兩種類型。 為了封鎖短路電流，過去常采用軟關(guān)斷降低柵壓的方法。這有利于在短路承湖南鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 29 受時間延長的這段時間內(nèi)，判斷是否是真故障過流。 通過采用軟降柵壓及軟關(guān)斷柵極驅(qū)動保護(hù)技術(shù)，故障電流的幅值和下降率都能受到限制。電路能自動維持在設(shè)定的電流下運(yùn)行。 黃欽巍 湖南鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 32 參考文獻(xiàn) 1) 《動車組設(shè)備》 —— 中國鐵道出版社 劉志明 2020 2) 《 動車組輔助設(shè)備 》 —— 西南交通大學(xué)出版社 羅偉 2020 3) 《動車組輔助供電系統(tǒng)的比較與分析》 —— 北京交通大學(xué)出版社 鄭華熙 2020 4) 《高速鐵路 CRH1型動車組操作技術(shù)》 —— 西南交大出版社 張寶林 2020 5) 《高速動車組概論》 —— 西南交大出版社 李芾，安琪 2020 6) 《 CRH1型動車組》 —— 中國鐵道出版社 張曙光 2020 7) 《動車組構(gòu)造》 —— 西南交大出版社 李曉村 2020 8) 《 IGBT和 IPM及其應(yīng)用電路 》 —— 人民郵電出版社 周志敏 2020 9) 《 IGBT工藝要點(diǎn)》 —— 機(jī)械工業(yè)出版社 2020 10) 《 IGBT基礎(chǔ)與應(yīng)用實(shí)務(wù)》 —— 科學(xué)出版社 吳紅奎 2020 11) 《 IGBT實(shí)用備查手冊 》 —— 中國電力出版社 陽鴻鈞 2020 12) 《 MOSFET/IGBT驅(qū)動集成電路及應(yīng)用》 —— 人民郵電出版社 王水平 2020 13) 《現(xiàn)代電力電子技術(shù)基礎(chǔ)》 —— 清華大學(xué)出版社 趙良炳 1995 。 湖南鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 31 設(shè)計(jì)課題心得 通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)制作，讓我了解到了書本上所沒有詳細(xì)介紹的地方，而靠自己從網(wǎng)上 ，從書本上一點(diǎn)一滴，一字一句的讀懂看懂，從而學(xué)習(xí)到了里面的知識，雖然說和自己所學(xué)的專業(yè)知識不對口，但人們不是常說“用寶珠打扮自己，不如用知識武裝自己”嗎，原本枯燥的知識，通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)才發(fā)現(xiàn)自己主動學(xué)習(xí)，自己發(fā)現(xiàn)知識，自己挑戰(zhàn)困難中的樂趣，讓我明白“世上無難事，只怕有心人”。但I(xiàn)GBT 一般都運(yùn)行于較高的頻率下，如發(fā)生短路故障后仍在原來的工作頻率下連續(xù)進(jìn)行短路保護(hù)就會因熱積累造成 IGBT 損壞。 隨著柵極電壓的降低，短路電流減小，短路承受時間延長的關(guān)系如圖 65所示。為了避開續(xù)流二極管的過沖電流和吸收電容器的放電電流，柵極的封鎖需延遲 2us以后動作，柵極電壓軟關(guān)斷的下降時間約需 5 一 10us，使得 10us 的過電流不能響應(yīng)。另一種是高倍數(shù) (不加保護(hù)時可達(dá) 8 一 10 倍 )的短路電流保護(hù)。但在大電感負(fù)載下 IGBT 的開關(guān)頻率不宜過大，因?yàn)楦咚匍_通和關(guān)斷時，會產(chǎn)生很高的尖峰電壓，極有可能造成 IGBT 或其他元器件 被擊穿。 IGBT 與普通晶體三 極管一樣，可工作在線性放大區(qū)、飽和區(qū)和截止區(qū)，其主要作為開關(guān)器件應(yīng)用。只在關(guān)斷時才會出現(xiàn)動態(tài)閂鎖。另一方面，如果過大地增加這個區(qū)域尺寸，就會連續(xù)地提高壓降。在任何情況下，如果 MOSFET 電流在開關(guān)階段迅速下降，集電極電流則逐漸降低，這是因?yàn)閾Q向開始后，在 N層內(nèi)還存在少數(shù)的載流子（少子）。 ? 具過壓、過流、超溫等多重保證級報警裝置 IGBT的幾種工作狀態(tài) 導(dǎo)通 IGBT 硅片的結(jié)構(gòu)與功率 MOSFET 的結(jié)構(gòu)十分相似，主要差異是 IGBT 增加了P+ 基片和一個 N+ 緩沖層（ NPT非穿通 IGBT 技術(shù)沒有增加這個部分），其中一個 MOSFET 驅(qū)動兩個雙極器件。反之，加反向門極電壓消除溝道，切斷基極電流，使 IGBT 關(guān)斷。 左邊所示為一個 N 溝道增強(qiáng)型絕緣柵雙極 晶體管 結(jié)構(gòu)， N+ 區(qū)稱為源區(qū)，附于其上的電極稱為源極。風(fēng)扇電機(jī)通過過濾器控制，并受電機(jī)保護(hù)斷路器的保護(hù)。空氣被吸入到 BCM背部，并通過散熱器，出來后，經(jīng) BCM頂部和底部的通風(fēng)孔。中心抽頭次級線圈的輸出電壓再次被輸出整流器調(diào)整，并被蓄電池過濾器調(diào)理。 6． 2． 5 故障診斷 輔助逆變器的驅(qū)動控制單元 DCU是車輛分布式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的一 部分，安裝有一個綜合診斷系統(tǒng)。 6． 2． 1 測量充電接觸器、網(wǎng)側(cè)斬波器和直流側(cè)電壓電流 方法及內(nèi)容：利用測試軟件給充電接觸器發(fā)送閉合指令，可以通過測試軟件觀察有無信號反饋；可以通過測試軟件改變參數(shù)來觀察網(wǎng)側(cè)斬波器的動作情況；可以在測試軟件中載人直流側(cè)電壓和電流的要求值，并與實(shí)際測量的直流側(cè)電壓和電流值進(jìn)行對比。 ACM 輸出必須符合：單個輔助電源最大輸出功率為 120 kw；輸出三相電壓頻率為 50 x(1177。 ．回送時由外部三相電纜供電 當(dāng)列車處于回送狀態(tài)（無受電弓），由車輛通過前端的外部