CRH2辅助电源装置APU维修手册

200公里动车组

辅助电源装置（APU）维修手册

（内部使用）

目录

1辅助电源装置 (4)

1.1系统概要 (4)

1.2系统电源的输入输出 (5)

1.2.1系统配置 (5)

1.2.2系统电源的输入 (5)

1.2.3系统电源的输出 (5)

1.3构成 (11)

1.3.1构成 (11)

1.3.2构造 (13)

1.3.3APU的控制部 (15)

1.3.4主要构成部件 (17)

1.3.5保护的种类与设定值 (18)

1.4装置规格额定 (23)

1.5动作 (24)

1.5.1 起动、停止 (24)

1.5.2各种信号输出 (24)

1.6ＡＰＵ箱的操作要领 (29)

1.7机器的拆卸以及检查面 (30)

1.8主要机器的拆卸，安装的要领 (32)

1.9关于维护保养试验方法 (33)

1.9.1 操作上的注意事项 (33)

1.9.2分解、组装上的注意事项 (34)

1.9.3保养检查项目 (35)

说明

车辆有各种各样的辅助设备，通常由各辅助设备厂家提出该辅助设备要求的电源（种类、电压、容量等）条件，由车辆厂家供给相适应的电力并完成系统的构成。

车辆的辅助电源系统，一般备有直流电源（通常使用蓄电池不间断电源）和交流电源（三相、单相）的标准电压电路（DC100V，AC400V，AC220V，AC100V等）。至于电压转换（DC24v、DC12V等），由各设备自带的电源装置来转换。事关安全性的重要设备和列车运行相关重要设备的电源，采用由蓄电池构成的不间断电源及延长供电的双重系统。

本200km/h EMU交流动车组，可容易地由牵引变压器的辅助绕组得到单相交流电（电压变化较大），对于容量较大且允许电源有一定变化的辅助设备（电热器电源等），可使用该单相电源。其余对于电源波动范围有一定要求的设备则由辅助电源装置(APU)和辅助整流装置(ARF)提供电能。

1辅助电源装置

1.1系统概要

辅助电源装置（ＮＣ－ＺＦＤＴ２２７Ａ型：以下称作ＡＰＵ）是向牵引变流器等的各种送风机以及辅助整流装置（ＮＣ－ＺＦＤＲＳ２２７Ａ型：以下称作ＡＲｆ）等提供ＡＣ４００Ｖ、３相、５０Ｈｚ电源的装置，安装在编组中的Ｔｃ车的车底下。并且，ＡＰＵ上还内置有把牵引变压器的3次输出ＡＣ４００Ｖ变为ＡＣ１００Ｖ的辅助变压器（ＡＴｒ）。

另外，ＡＲｆ是对ＡＰＵ的输出ＡＣ４００Ｖ、３相交流进行整流，提供ＤＣ１００Ｖ电源的装置。并且，还内置有对ＡＰＵ的ＡＣ４００Ｖ电压输出向ＡＣ１００Ｖ进行变压的变压器（ＴＲ３），和向ＡＣ２２０Ｖ进行变压的变压器（ＴＲ４）。本装置的特征如下所示：

①冗余系

本ＡＰＵ具有在１编组的２台中有1台发生故障的情况下，使用余下的1台能够提供编组的全部负载的容量。而且，ＡＲｆ也同样在１编组的２台中有1台发生故障的情况下，使用余下的1台能够提供编组的全部负载的容量。

②电路方式

ＩＧＢＴ单相变频器＋ＩＧＢＴ双相变频器的方式，使用１２００Ａ，１７００Ｖ的ＩＧＢＴ，通过使用大电流、耐高压元器件，来谋求小型化、轻量化。

③控制部

控制部通过采用ＤＤＣ控制，具有了故障跟踪机能，以期达到保养方面的省力化。

图1. １ＡＰＵ外观图

图1．２ＡＲｆ外观图

1.2系统电源的输入输出

1.2.1系统配置：

在1、8号车上各配置有辅助电源装置(APU)1台，通过贯穿线704、754线获得电能。在1、8号车上各配置有辅助整流装置（ARF）一台，电源来自APU的400V/50Hz三相交流逆变输出。

1.2.2电源的输入：

时速200公里动车组辅助电源系统是为动车组牵引电机以外的辅助系统提供电能的。辅助电源的能量来源于2、6车(M2车)牵引变压器MTr的3次绕组。牵引变压器的3次绕组的AC400v/50Hz单相交流电源分别通过电磁接触器ACK1被连接到贯穿线704、754线上。设置在4车（T2车）的延长供电用的电磁接触器ACK2平时是开启的，以防止来自2、6车的两个系统的电源断接。

1.2.3辅助电源的输出：

1、交流辅助电源输出：

时速200公里动车组的交流辅助电源公有5种：

①AC400V、单相、50Hz、490kVA

该路单相交流点向车辆的全部辅助电源系统供电，即是整列动车组辅助电源系统的总电源，也是部分单相交流负载的直接电源。它由牵引变压器辅助绕组直接供电，电源电压变化大。电压规格为AC400V（＋24％、－31％），与接触网电压变化相关。因此，该系统的负载应能够允许该电压变化。但会有部分设备功能降低。与该系统相连的负载有空调装置、换气装置、T1C拖车的辅助电源装置等。该系统通常分为每4辆一个单元，该电源发生故障时，可切断故障系统，转为由另4辆的正常系统来供电（延长供电系统）。

②AC400V、3相、50Hz、123kVA

该系统是由牵引变压器三次绕组供电，经辅助电源装置APU输出。电压规格为AC400V ±10％。与该系统设备相连的有用于牵引风机、空气压缩机等设备的三相感应电机。该系统分为每4辆一个单元，电源发生故障时，可切断故障系统，转由另4辆的正常系统供电（延长供电系统）。

③AC220V、单相、50Hz、12kVA

该系统是由变压器（Tr4）将APU的输出经过绝缘降压后输出。电压规格为AC220V ±10％。与该系统设备相连的有插座、一般服务设备（车辆清扫等维修保养设备）等。该系统作为一个系列，划分为每4辆一个单元。当逆变器发生故障时，可由其他逆变器供电。因此实质上是可延长供电的系统。

④AC100V、单相、50Hz、12kVA

该系统是由变压器(Tr3)将APU的输出经过绝缘降压后进行供电。电压规格为AC100V ±10％。与该系统设备相连的有空调控制，显示器等。该系统作为一个系列，划分为每4辆一个单元。当逆变器发生故障时，可由其他逆变器供电。因此实质上是可以延长供电的系统。

⑤AC100V、单相、50Hz、22kVA

该系统是由辅助电源装置APU内置的辅助变压器ATr（辅助变压器的输入端为牵引变压器的辅助绕组）供电。电压规格为AC100V（＋26％、－41％）。与该系统设备相连的有暖气加热器等。该系统作为一个系列，划分为每4辆一个单元。当牵引变压器发生故障时，可由其他牵引变压器供电。因此实质上是可以延长供电的系统。

各辅助电源系统分类见下表：

2、直流辅助电源输出：

辅助整流装置ARf为每列EMU（1个编组＝8辆）搭载两台，通常为并列运行。每台辅助整流装置ARf的输出容量，可满足一个编组（8辆）的供电负荷。当一台辅助整流装置ARf发生故障时，可切换为其他正常的辅助整流装置ARf，并确保持续向8辆编组

供电。因此，即使一台辅助整流装置ARf发生故障，也没有必要降低该系统的负荷。再者，该系统采用蓄电池不间断电源，即使接触网停电时牵引变压器辅助绕组停止交流供电，也能够确保在规定时间内持续满负荷供电。

102线：

102线由蓄电池直接供电，同时蓄电池做为103号线的负载，通过BatK1 ON与103线连接，蓄电池从辅助整流器ARf得到浮动充电。当蓄电池电压异常下降时，由电压检测电路检测，BatAK变为OFF状态，阻止蓄电池的过放电。102线以[T1c-1、M2-2、M1-3]、[T2-4，T1k-5]、[M2-6，M1s-7、T2c-6]为单位进行贯穿，但没有编组贯穿。

103线：

属编组贯穿线，在VCB投入前是以各蓄电池作为电源(经由BatK)，当VCB投入后、

辅助电源装置开始工作，因此辅助整流器ARf也开始工作，ARf经由电磁接触器ArfK 为103线供电。

103B线：

103B线的负载平时由103线供电{备用灯切换接触器RrLpCgK的常闭(NC)接点}，当接触网停电时与备用灯切换联动，经由RrLpCgK常开(NO)的接点，由102线供电。以各车为单位，没有编组贯穿。

115线：

115线是蓄电池的充电电路(辅助整流器ARf动作，参照T1c-1、T2c-8辅助电路)确立后，经ArfK、103线、BatK2后，115线输出电压。非贯穿线。与102线相同，以[T1c-1，M2-2，M1-3]、[T2-4，T1k-5]、[M2-6，M1s-7，T2c-6]为单元，以蓄电池为单位贯穿。

118A线系统：

平时以103线作为电源。非常情况时以备用灯切换接触器RrLpCgK关闭、列车无线用蓄电池切换开关(TWEmCgS)关闭为条件，列车无线用蓄电池切换接触器(TWEmCgK)工作，电源从103线切换成列车无线用蓄电池(TWBat)。列车无线用蓄电池(TWBat)平时从103线得到浮充电。

辅助电源电路系统图见下图（1~4车）

1.3构成

1.3.1构成

ＡＰＵ是由输入变压器（ＴＲ１）、输入滤波电容器（ＡＣＦＣ）、输入滤波电抗器（ＡＣＬ１）、变频器、逆变器、输出滤波电抗器（ＡＣＬ２）、输出滤波电容器（ＡＣＣ）、辅助变压器（ＡＴｒ）等构成。而且，辅助整流器箱是由整流器用变压器（ＴＲ２）、辅助整流器（Ｒｆ）、２个辅助变压器（ＴＲ３、ＴＲ４）等构成。

ＡＰＵ的输入电源为牵引变压器3次绕组(辅助绕组)输出的ＡＣ４００Ｖ单相５０Ｈｚ，通过ＩＧＢＴ变频器变换成了直流电力，这个直流输出通过ＩＧＢＴ逆变器变换成ＡＣ４００Ｖ３相５０Ｈｚ的定压电源，向编组内提供。而且，ＡＣ１００Ｖ ５０Ｈｚ、ＡＣ２２０Ｖ ５０Ｈｚ的稳定电压电源是由３相ＡＣ４００Ｖ稳定电压电源通过辅助变压器（ＴＲ３、ＴＲ４）进行变压而来的。

辅助变压器（ＡＴｒ）是将牵引变压器3次绕组(辅助绕组)输出进行变压后输出ＡＣ１００Ｖ（非稳定电压）５０Ｈｚ。

ＡＲｆ是用整流器用变压器（ＴＲ２）将ＡＰＵ的ＡＣ４００Ｖ３相５０Ｈｚ定压输出进行变压后，通过为３相全波整流电路的辅助整流器（Ｒｆ Ｕｎｉｔ）来输出ＤＣ１００Ｖ。电源系统的框图如

图1.３ ＡＰＵ电源系统

所示。

50Hz AC400V 单相12kVA

图1.３ＡＰＵ电源系统

1.3.2构造

①辅助电源装置（ＮＣ－ＺＦＤＴ２２７Ａ）

在本装置的正面一侧上，安装有变频器单元（ＣＯＮＶ１?２）、滤波电容器（ＦＣＵ１１?１２）、输入接触器（ＩＶＫ１?２）、继电器单元（ＲＹＵＮＩＴ）、控制单元（ＰＷＢＵＮＩＴ）等。

在正面一侧的相反一侧上，安装有逆变器单元（ＩＮＶＵ１～３）、滤波电容器（ＦＣＵ２１?２２?２３）、输出接触器（３ｐｈＭＫ）、输入滤波电容器（ＡＣＦＣ）、输出滤波电容器（ＡＣＣ）。

装置的中央部为通风部，安装有送风机（ＦＡＮ）、输入变压器（ＴＲ１）、输入滤波电抗器（ＡＣＬ１）、输出滤波电抗器（ＡＣＬ２）、辅助变压器（ＡＴｒ）、元器件的冷却风扇。

②辅助整流器箱（ＮＣ－ＺＦＤＲＳ２２７Ａ）

辅助整流器箱为自冷式，是由整流器变压器（ＴＲ２）、整流二极管单元（Ｒｆ）、具有让输出电压拥有下降特性的电阻（Ｒ１２）、辅助变压器（ＴＲ３、ＴＲ４）等构成。

图1．４ ＡＰＵ部件配置图

FAN

TR1

ACL2

ACL1

ATr

正面图

IVK1

CONVU

CONVU

IVK2 RY UNIT

PWB UNIT

上面图

背面图

INVU1

INVU2

INVU3

3phMK

FCU21

FCU22

FCU23

ACC

ACFC

FCU12

FCU11

图1．５ ＡＲｆ部件配置图

1.3.3 ＡＰＵ的控制部

ＡＰＵ内的控制部如图1．６所示。控制单元（主要）各部分的说明如下所示： 1）ＬＥＤ显示（控制电路板（ＳＩＣＲ）上）７组ＬＥＤ，在启动时显示显示

起动状态的起动符号（Ｈ－○○），起动之后，交替地显示出ＡＰＵ的输入电压、输出电流、输出电压、输出频率。（起动编码请参照图1.8）

此外，在ＡＰＵ因故障停止时，会显示出故障编码（Ｅ－○○）。（故障编码请参照表表1. ２）

2）空挡开关（控制电路板（ＳＩＣＲ）上）

空挡开关可以做空挡试验。

通常在运行时把「TST0」「TST1」开关一起向上侧合上。 3）逆变器复位开关（控制电路板（ＳＩＣＲ）上）

在ＡＰＵ发生重故障而停机(down)时，按下这个按钮会进行复位。而且，

正面图

上面图

背面图

Rf UNIT

Tr2

Tr3

Tr4

R12

故障显示ＬＥＤ上也是在按下这个按钮后进行复位的。 4）旋转开关（微机电路板（ＭＣＢＲ）上）

通过操作控制电路板上的旋转开关（Ｓ１０～Ｓ１３）和按钮开关（Ｓ５～Ｓ９），进行显示电路板上的ＬＥＤ灯、向测试针上输出Ｄ／Ａ等，以提高可维护性。出厂时已调整完毕，已将旋转开关全部打到「０」上，请勿变更。

图1．６ ＡＰＵ控制部

旋转开关

７组ＬＥＤ

空挡开关

（左：TST1/右

：

按钮开关

1.3.4主要构成部件

主要构成部件如表1．１所示。

1．１表主要构成部件

1.3.5保护的种类与设定值

①保护设定：表1. ２所示。

保护检测的框图如图1.7所示。

②故障类别

a.重故障１

通过一次故障检测，闸控全部ＯＦＦ后，为重故障。（不进行自动再起动）

↓

ＩＶＫ1、ＩＶＫ２、３ｐｈＭＫ一起断开，２秒之后ＤＣＨＫ断开，故障

闭锁。

↓

通过车上复位（外部复位）、地板下ＡＰＵ的复位（局部复位），或控制电源

关闭投入（３秒以上），进行再起动操作。

b.重故障2

通过一次故障检测，闸控全部ＯＦＦ后，为重故障。（不进行自动再起动）↓

ＩＶＫ1、ＩＶＫ２、３ｐｈＭＫ一起断开，２秒之后ＤＣＨＫ断开，故障

闭锁。

（ＩＶＫ１、ＩＶＫ２、ＤＣＨＫ只在输入接触器不断开１、输入接触器不

断开２时继续闭合。）

↓

不接受车上复位（外部复位）的操作。

通过地板下ＡＰＵ的复位（局部复位），或者控制电源关闭投入（３秒以上）

时，可能复位。

c.轻故障

故障发生之后，闸控全部ＯＦＦ。ＩＶＫ1、ＩＶＫ２、３ｐｈＭＫ断开，为轻故障。

（ＤＣＨＫ只在逆变器输入过电压的情况下断开）

↓

ＡＰＵ自动复位

↓────────────→６０秒之间再次发生故障

６０秒之间没有再次发生故障↓

↓以后和重故障１同样处理继续运行

表1. ２保护设定