CRH5G型高寒动车组牵引辅助变流器研制摘要：CH5G型高寒动车组（下面筒称：CRH5G型动车组）是针对高寒、高温、高海拔、强风沙、强紫外线、长交路等特殊运行环境条件下，研发制造的时速250km/h动车组，并于2014年投入上线运营。为不断优化和完善其牵引系统的性能及RAMS指标，现对CRH5G型动车组牵引辅助变流器及关键零部件检修维护进行研究。旨在进一步提升动车组的可靠性、可用性、可维护性及安全性，为全寿命周期管理提供数据基础和技术支撑。关镀词：CH5G型高寒动车组：牵引辅助变流器：检修维护：运行环境1导言依据CH5G型动车组运行环境、气候工况及线路特点等实际情况，本文主要针对兰新线车组的牵引辅助变流器及其零部件的耐低温、散热、绝缘、抗风沙等方面的改进以及牵引功率提升等优化措施，使得牵引系统进一步适应兰新客运专线-40℃低温、3640m高海拔、强风沙与30%长大坡道线路的应用。因此，本文对CRH5G型高寒动车组牵引辅助变流器的研究具有重要意义。2辅助变流器及其原理2.1辅助变流器概述牵引辅助变流器的作用是将牵引变压器二次侧的AC1770V单相交流电转变为电压和频率可调的三相交流电和AC400V(50Hz)电源，供牵引电机及列车辅助系统供电。分布于1、2、4、7、8五节动力车上。2.2牵引辅助变流器原理受电弓从25kV的接触网获得电能，通过牵引变压器降压到1770V后供给四象限整流器，四象限整流器将牵引变压器二次侧单相交流电转变成系统要求的3600V直流电，通过四象限控制使牵引变流器网侧功率因数接近1。中间直流环节的3600V直流电通过牵引逆变器，在牵引逆变器的控制下向牵引电动机提供电压、频率可以调节的电源，实现动车组的牵引、制动和速度的调节。同时中间直流回路给辅助变流器输入供电，将3600V直流电压变换为三相AC380V/50Hz电压，为辅助负载供电。2.3牵引辅助变流器结构特点2.3.1采用主辅一体的结构设计，将牵引变流器和辅助变流器集成在同一箱体中，具有结构紧凑、连线距离短、抗干扰性好的特点。2.3.2采用模块化结构设计。根据各个模块的功能进行结构布局，主要包括辅助1平台、辅助2平台、牵引平台、冷却系统平台、用户1平台、用户2平台、电阻平台、中央线槽，且各箱体之间采用铆接结构设计。2.3.3采用两种不同的防护等级，密封箱体采用IP56的防护等级，开放箱体采用IP20的防护等级。2.3.4采用冷却系统置于牵引辅助变流器内部的结构。2.3.5采用顶部框架整体吊装的结构。3CH5G型动车组运营环境及线路特点CH5G型动车组主要服役于西北地区和东北三省，西北地区主要运营在兰新客专线。兰新客专全线长度1776km,东起兰州，途径西宁，西至鸟鲁木齐。东北地区主要运营在哈大、哈齐线。主要运营环境特点有以下4种。3.1高寒高温高海拔。鸟鲁木齐冬季历史低温一41.5℃，吐鲁番夏季温度高于35℃时长平均99天，历史高温49.6℃，祁连山4~10月气温在4~15℃之间，祁连山隧道轨面海拔最高为3607m。齐齐哈尔1月平均温度一25.7℃，历史低温-39.5℃。3.2强风沙。兰新客专线新疆段近60%线路穿越烟墩、百里、三十里和达坂城四大风区，风速高（最大风速60m/s)、风期长、季节性强和风速变化快，且伴有细、硬沙尘。3.3长大坡道多隧道。兰新客专线坡段主要集中在浩门至张掖西区段，存在多处长达十几公里的20%坡度，部分区段坡度达25%0，且存在64座隧道，总长187km。3.4强紫外线。兰新客专线横穿甘肃省和青海省交界处祁连山山脉，地处高原、干旱少雨、光照强，夏季紫外线指数经常在4~5级。4牵引辅助变流器关镀技术4.1耐高寒环境的适应性4.1.1箱体材料的选用。非高寒型牵引辅助变流器选用Q345D结构钢制成，高寒型牵引辅助变流器采用低温性能良好的Q345E结构钢制成。两种材料的对比如下。表1力学性能对比长号4.1.2冷却液的选用。非高寒型牵引辅助变流器选用-26℃的冷却液，由45%的乙二醇和55%的水构成；高寒型牵引辅助变流器选用-40℃的冷却液，由55%的乙二醇和45%的水构成。4.1.3EMI滤波器的选用，包括：辅助三相输出EMI滤波器和24V直流输入EMI滤波器。该器件由电感、电容和电阻集成，普通的电容只满足-25℃的使用要求，在-40℃的环境下使用时影响EMI滤波器的滤波功能。耐高寒型牵引辅助变流器选用满足-40℃环境使用要求的EMI滤波器。