孙敏

摘 要：本文主要通过介绍分析国内外多个动车组车型的辅助供电系统，了解我国CRH型动车组辅助供电系统的主要技术特点，结构及构成，分析比较优劣得出能够改善我国动车组辅助供电系统的思路及理念。

关键词：动车组;辅助供电系统;技术

随着社会经济的不断发展，人们交通出行需求的不断增加，高速列车技术在我国受到很大的欢迎。由于我国的相关技术相对于欧美国家来说，起步晚，所以技术不够成熟。目前铁路线上运行的主要车型，其来源大多来自引进日本川崎公司、法国阿尔斯公司、德国西门子公司等国外的技术。目前来说，急需一批高水平的铁路人才，能够创造出具有自主技术，自主品牌高速动车组。辅助牵引供电系统就是这些复杂的技术组成中，一项尤为重要的技术之一。

1 动车组辅助供电系统

主电路、辅助电路、控制電路是动车组的三大电路构成，其中辅助电路的作用是保障高速列车上各个用电设备的正常工作，维持车内乘客乘坐环境的用电安全。为了保证供电的效率，降低供电噪音，输出稳定可靠对称的三相电压以供负载使用，我国动车组车型采用了变流器整流的方式向辅助系统供电。这种变流器的供电方式一方面降低了供电噪音，提高了乘客舒适度。另一方面使得输出的三相电压更加稳定和对称，牵引供电网压的波动比较小，是未来高速列车辅助供电电路发展的趋势。

2 国外动车组辅助供电系统

历史上投入使用最早的高速铁路是日本的新干线铁路，历经50多年的技术发展，其列车车速由220km/h提高到了300km/h。以新干线动车为例，采用了动力分散的供电方式，一方面降低列车的轴重，运行时耗能更少，另一方面取消单独机车牵引，增大客运量。随着技术的不断改进，日本的动车组由原来的直流传动方式，改进成了交-直-交的牵引模式，提高了传动电压，同时采用了大功率电力电子半导体器件以及先进的控制技术。这一系列的技术改进，大大的提高了列车运行的安全性，并且逐步发展到了现在的时速达300km/h的动车组。

分析新干线动车组辅助供电系统可以看出，辅助电源装置由四部分构成，分别是高频恒压发生装置、整流装置、交流恒压装置和变压装置。高频恒压发生装置将供电网的具有波动性的交流电压转换成恒定的高频交流电压。该电压经过整流装置后，转换成100v稳定的直流电压。利用交流恒压装置，将直流电逆变，得到60hz电压为100v的交流电，最后利用变压装置，将交流电维持在100v供给负载。为了提高整个供电系统的稳定性，负载被分为一个个单独用电的设备，便于模块化的设计和维修，降低了对电源的要求。

3 国内动车组辅助供电系统

我国铁路线上使用的动车组车型主要有CRH1、CRH2、CRH3、CRH5系列。

3.1 CRH1型动车组辅助供电系统

该车型的辅助供电系统采用直-交型的供电方式。通过主变流器输入直流电压，到辅助变流器，输出两路380v和110v的电压。供给车上空调、照明、用水设备等使用。如图所示，三相交流电经过处理后到达母线，给辅助供电系统提供400v/50hz三相交流电。为了保证列车运行的可靠性和安全性，在一个单元中设计了两套相同的设备。

3.2 CRH2型动车组辅助供电系统

CRH2型动车组是我国在引进了日本新干线动车组技术后，制造生产出来的，包括CRH2-200和CRH2-300两种系列。该型动车组辅助供电系统由牵引变压器辅助绕组取得电源，经输入变压器、辅助整流器和pwm逆变器、单相变压器转换，提供不同电压等级的供电。辅助供电系统的核心是两套辅助电源装置APU。APU通过交-直-交的变流方式输出交流电给辅助设备使用。

3.3 CRH3型动车组辅助供电系统

CRH3型动车组是参考德国西门子的ICE3动车组制造生产的。其辅助供电系统采用直-交的方式，牵引变流器TRC提供输入电源，辅助变流器ACU以及双辅助变流器D-ACU对蓄电池充电机BC供电，辅助变流器和双辅助变流器将变流后的电源输入到三相母线上，每个车厢都可以通过单相变压器取用三相交流母线的相电压。

3.4 CRH5型动车组辅助供电系统

CRH5型动车组技术来自法国的SM3型列车，其辅助供电系统采用直-交方式向机车上的负载提供电源。其供电流程如下：

辅助变流器ACU由斩波器、逆变器和辅助滤波器组成，前级斩波降压，后级逆变和高频整流。在无故障时，列车中有5个辅助变流器给负载提供电源。当其中一个变流器出现故障，其他几个可以保证负载的正常运行。当故障数量较多时，变流器会按照优先性原则，对负载电源进行分配。

4 小结

分析比较国内外几种典型的动车组辅助供电系统技术的特点及发展趋势，可以看出在交-直-交的供电方式中，电能的转换效率更高，但是也存在脉动和谐波影响电压的耦合，以及负载获取的用电电压波动范围大，影响用电设备寿命等缺点。而直-交型供电方式在牵引变压器的辅助绕组中进行了简化，但在降压时，由于电压较高，导致辅助系统反而更加复杂。在旅客舒适度和列车运行稳定方面，直-交式辅助系统在变流器出现故障时，依然可以维持必须的列车供电系统。所以，提高动车组供电技术的主要任务还是改进变流技术，提高供电电源的稳定性，形成自主知识产权。

参考文献：

[1]张曙光.CRH1型动车组[M].北京：中国铁道出版社，2008：101-150.

[2]罗伟.动车组辅助设备[M].成都：西南交通大学，2009：58-92.

[3]李国平.国内外高速列车辅助供电系统[J].机车电传动，2003（09）：57，49.

[4]庞会文.动力组辅助供电系统动态伉真分析[C].硕士学位论文，西南交通大学，2011.

[5]张永仕.CRH2型动车组布线分析方法研究[J].轨道交通装备与技术，2014（01）：25-37.

本文主要内容，基于山东职业学院2019年度院级科研课题：动车组辅助供电系统研究与优化。编号KY-XY-201911