交直交型電力機(jī)車電氣線路-交直交型電力機(jī)車輔助線路

HXD1C型機(jī)車輔助電路概述機(jī)車主要輔助設(shè)備1輔助負(fù)載電路2HXD1C型電力機(jī)車輔助電路主要為機(jī)車的輔助設(shè)備（如牽引風(fēng)機(jī)、冷卻塔風(fēng)機(jī)等）和生活服務(wù)設(shè)備（如衛(wèi)生間、冷藏箱等）提供電源。按每個(gè)輔助機(jī)組/輔助設(shè)施的使用要求，輔助電氣系統(tǒng)分成4個(gè)負(fù)載組。

①

輔助逆變器變頻變壓供電支路，負(fù)載包括6個(gè)牽引通風(fēng)機(jī)組和2個(gè)冷卻塔通風(fēng)機(jī)組；

②

輔助逆變器恒頻恒壓供電支路，負(fù)載有壓縮機(jī)、水泵、油泵、空調(diào)等；

③

主變壓器輔助繞組供電220V/50Hz支路，負(fù)載包括蓄電池充電機(jī)、電爐、前窗玻璃加熱器、撒砂加熱器等；

④

蓄電池充電機(jī)直流負(fù)載供電支路，負(fù)載包括照明燈、輔助壓縮機(jī)、冷藏箱等。機(jī)車主要輔助設(shè)備1

輔助負(fù)載電路2（1）交流440V電路

輔助負(fù)載電路2（2）交流220V電路

輔助負(fù)載電路2（3）直流110V電源

直流110V電源的作用是給控制系統(tǒng)提供電源，同時(shí)轉(zhuǎn)化為直流24V給照明、儀表電路供電。機(jī)車控制系統(tǒng)要求一個(gè)穩(wěn)定的110V工作電壓。在起動(dòng)階段，機(jī)車的蓄電池保證了電源供電。每臺(tái)機(jī)車配置一個(gè)96V直流供電系統(tǒng)（蓄電池），為機(jī)車提供直流電源，蓄電池的容量總計(jì)為170Ah。

直流110V電源主要有兩個(gè)功能。一個(gè)是為機(jī)車內(nèi)部電器提供控制電壓，即充電功能：AC/DC模塊將單相交流220V電源變?yōu)橹绷?10V電源，為機(jī)車提供110V電源，并為蓄電池組充電，同時(shí)電源柜上的DC/DC模塊將機(jī)車上的直流110V電源24V電源，為應(yīng)急燈、儀表等設(shè)備提供電源；直流110V電源的另一個(gè)功能針對(duì)110V輸出和24V輸出進(jìn)行一定的低壓配電。

輔助負(fù)載電路2（3）直流110V電源控制電源主要技術(shù)參數(shù)如下：額定輸入電壓AC(22011)V，50Hz額定輸出電壓快速充電電壓/VDC115.21.152浮充電壓/VDC108.01.08直流24/VDC240.48最大持續(xù)輸出電流/A90（DC110V）12.5×2（DC24V）蓄電池最大充電電流/ADC357目錄1.HXD3C主/輔電源變換裝置傳動(dòng)技術(shù)及系統(tǒng)構(gòu)成………31.1HXD3C主/輔電源變換裝置傳動(dòng)技術(shù)……………………41.2HXD3C主/輔電源變換裝置系統(tǒng)構(gòu)成……………………62.HXD3C主/輔電源變換裝置主要電氣設(shè)備技術(shù)特點(diǎn)及控制技術(shù)………102.1HXD3C主/輔電源變換裝置主要電氣設(shè)備技術(shù)特點(diǎn)……112.2HXD3C主/輔電源變換裝置主要電氣設(shè)備控制技術(shù)……133.HXD3C主/輔電源變換裝置主要電氣設(shè)備應(yīng)用及維護(hù)保養(yǎng)……………143.1HXD3C主/輔電源變換裝置主要電氣設(shè)備應(yīng)用…………158第一部分HXD3C主/輔電源變換裝置傳動(dòng)技術(shù)及系統(tǒng)構(gòu)成9主變流器：

額定輸入電壓：?jiǎn)蜗?450V/50Hz

額定輸入電流：927A

中間電壓：DC2800V額定輸出電壓：三相2150V

額定輸出電流：380A

效率：≥98％輔助電源：輸入電壓：?jiǎn)蜗郃C399V

輸出1：230kVA

電壓2～380V可變頻率0.2～50Hz可變輸出2：230kVA

電壓380V/50Hz三相規(guī)格：4000×1035×2050mm3質(zhì)量：約3900千克1.1HXD3C主/輔電源變換裝置傳動(dòng)技術(shù)1）參數(shù)介紹10主牽引變流器CI：為牽引電機(jī)提供三相的變頻變壓電源。由PWM整流器，直流電路濾波電容，PWM逆變器，真空接觸器等的主電路部分和無(wú)接點(diǎn)控制單元等的控制電路部分構(gòu)成的裝置。根據(jù)車輛的速度，通過(guò)矢量控制，精確快速地控制牽引電機(jī)的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速。輔助電源APU：每輛車需要2組APU，APU1為主電動(dòng)機(jī)風(fēng)機(jī)和復(fù)合冷卻風(fēng)機(jī)提供VVVF電源，APU2為其它輔助電氣設(shè)備提供CVCF電源。當(dāng)某一APU出現(xiàn)故障時(shí)，另一臺(tái)APU滿負(fù)載投入，以CVCF控制方式提供電能。1.1HXD3C主/輔電源變換裝置傳動(dòng)技術(shù)2）用途111)電源變換電路的位置-模塊圖接觸網(wǎng)受電弓保護(hù)裝置變壓器充電限流電路整流模塊中間電容充電限流電路整流模塊中間電容逆變模塊牽引電機(jī)車輪軌道濾波電路輔助回路設(shè)備逆變模塊主牽引變流回路輔助電源回路主牽引變流器從機(jī)車的主變壓器二次側(cè)獲得6個(gè)1450V/50Hz的獨(dú)立電源，并采用單軸獨(dú)立控制方式，組成6組交直交傳動(dòng)回路(每3組構(gòu)成一個(gè)CI裝置)，分別為6臺(tái)主牽引電動(dòng)機(jī)提供可變電壓可變頻率的電源。1.2HXD3C主/輔電源變換裝置系統(tǒng)構(gòu)成25kVac1450Vac399Vac121.2HXD3C主/輔電源變換裝置系統(tǒng)構(gòu)成2)電源變換電路的位置-原理圖13電磁開(kāi)關(guān)整流單元中間電路逆變單元變壓器牽引電機(jī)~1450VDC2800VDC2800V~2150VAC變壓變頻1.2HXD3C主/輔電源變換裝置系統(tǒng)構(gòu)成3)牽引回路-原理圖14每輛車兩組APU輔助電源電路變壓器濾波電路~399VDC750VAC變壓變頻或AC恒壓恒頻電磁開(kāi)關(guān)整流單元中間電路逆變單元輔助電機(jī)1.2HXD3C主/輔電源變換裝置系統(tǒng)構(gòu)成4)輔助電源回路-原理圖15第二部分HXD3C主/輔電源變換裝置主要電氣設(shè)備技術(shù)特點(diǎn)及控制技術(shù)16★IGBT的四象限整流和逆變，對(duì)牽引和制動(dòng)實(shí)行連續(xù)控制。低噪音，省電力?！?/p>

可靠的保護(hù)電路和保護(hù)裝置。★高性能的電氣元件能承受短時(shí)沖擊?！?/p>

模塊化設(shè)計(jì)便于故障檢出和故障排除?！锟茖W(xué)布線，降低電磁干擾，保證電磁兼容?！锿毡緰|芝完全相同的生產(chǎn)工具與操作規(guī)范。1)特性簡(jiǎn)介2.1HXD3C主/輔電源變換裝置主要電氣設(shè)備技術(shù)特點(diǎn)172)優(yōu)點(diǎn)★主輔一體化結(jié)構(gòu)★強(qiáng)制水循環(huán)冷卻★大容量、高效率★模塊化、低噪音2.1HXD3C主/輔電源變換裝置主要電氣設(shè)備技術(shù)特點(diǎn)18PWM（PulseWidthModulation）控制——脈沖寬度調(diào)制技術(shù)，通過(guò)對(duì)一系列脈沖的寬度進(jìn)行調(diào)制，來(lái)等效地獲得所需要波形（含形狀和幅值）。即通過(guò)PWM控制技術(shù)，來(lái)達(dá)到變壓變頻控制地目的。PWM控制技術(shù)2.2HXD3C主/輔電源變換裝置主要電氣設(shè)備控制技術(shù)19第三部分HXD3主/輔電源變換裝置主要電氣設(shè)備應(yīng)用201）裝置正面分解圖例水冷系統(tǒng)CI控制單元風(fēng)扇/加熱盤3.1HXD3C主/輔電源變換裝置主要電氣設(shè)備應(yīng)用21水冷系統(tǒng)風(fēng)冷系統(tǒng)3.1HXD3C主/輔電源變換裝置主要電氣設(shè)備應(yīng)用2）裝置背面分解圖例22通過(guò)對(duì)四象限整流器中開(kāi)關(guān)素子IGBT的PWM控制，將由變壓器二次側(cè)繞組引出的1450V/50Hz的交流電壓整流為DC2800V電壓。逆變電路是由U、V、W三相逆變單元構(gòu)成的。將PWM整流單元輸出的直流電轉(zhuǎn)換為交流電來(lái)驅(qū)動(dòng)牽引電機(jī)。通過(guò)改變逆變電路的輸出電壓和輸出頻率來(lái)控制牽引電機(jī)的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速。3.1HXD3C主/輔電源變換裝置主要電氣設(shè)備應(yīng)用2）整流器單元\逆變器單元3）整流器單元\逆變器單元23整流單元CAPACITOREF332162EYQ0736CAP.3200+3200μFVOLT.3300VDCMASS60kgnichicon整流單元

逆變單元

逆變單元DC2800VDC2800V505A510ACAPACITOREF332162EYQ0735CAP.1600μFVOLT.3300VDCMASS60kgnichicon濾波電容:減小中間直流電壓的脈動(dòng)，使其更加平穩(wěn)。接地電容:除了具備濾波電容功用外，還能提供主回路接地故障檢測(cè)的中性點(diǎn)。3.1HXD3C主/輔電源變換裝置主要電氣設(shè)備應(yīng)用4）中間電容24主電磁接觸器（K）銘牌：TOSHIBAVACUUMCONTACTORTYPE:CM79-A1NO.:7781236-G37DATE:SEP2005MASS:18kg開(kāi)斷能力：1500VAC/1300A變壓器整流單元~1450V/50Hz充電接觸器（AK）銘牌：TOSHIBAVACUUMCONTACTORTYPE:CM75-A2NO.:7781236-G37DATE:SEP2005MASS:18kg開(kāi)斷能力：1500VAC/600A功能簡(jiǎn)介：主真空接觸器（K），充電接觸器（AK）是CI主回路輸入端接觸器。3.1HXD3C主/輔電源變換裝置主要電氣設(shè)備應(yīng)用5）真空接觸器K、AK25整流器入AC399V，50HzDC750V逆變器出①AC恒壓恒頻380V，50Hz②AC變壓變頻(2~380V,0.2~50Hz)3.1HXD3C主/輔電源變換裝置主要電氣設(shè)備應(yīng)用6）APU整流、逆變單元26指令序列控制：負(fù)責(zé)管理整個(gè)主變換裝置的動(dòng)作，進(jìn)行保護(hù)檢測(cè)運(yùn)算、接觸器控制運(yùn)算、對(duì)整流器以及逆變器的控制指令運(yùn)算以及TCMS的通信控制運(yùn)算。整流器控制：根據(jù)網(wǎng)線電壓、輸入電流以及直流電壓信號(hào)，對(duì)整流器進(jìn)行PWM運(yùn)算控制，確保輸出直流電壓穩(wěn)定。 逆變器控制：根據(jù)直流電壓、輸出電流、主電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速以及扭矩指令，對(duì)逆變器進(jìn)行PWM運(yùn)算控制?？刂乒δ馨褐噶钚蛄锌刂?，整流器控制，逆變器控制。功能簡(jiǎn)介：控制單元主要分為接口部分和控制運(yùn)算部分，從外部傳輸進(jìn)來(lái)的信號(hào)經(jīng)過(guò)接口部分傳送到控制運(yùn)算部分，進(jìn)行處理。然后，根據(jù)控制運(yùn)算的結(jié)果，經(jīng)過(guò)接口部分，對(duì)外部進(jìn)行相應(yīng)的控制。3.1HXD3C主/輔電源變換裝置主要電氣設(shè)備應(yīng)用7）CI\APU控制單元27功能簡(jiǎn)介：主變換電源（CI）部分控制回路中使用的各中間繼電器所構(gòu)成的單元。主要功能是將CI控制單元輸出的控制信號(hào)，通過(guò)各個(gè)繼電器，實(shí)現(xiàn)各級(jí)控制。KR1

AVR1

K線圈NF1控制單元P241A102114100PA041335RY-CN2RY-CN1HBKR3.1HXD3C主/輔電源變換裝置主要電氣設(shè)備應(yīng)用8）繼電器單元28作用：由AVR1~4以及一個(gè)繼電器盤組成。AVR為IGBT的門極觸發(fā)電路提供可靠的AC50V驅(qū)動(dòng)電源，以及提供控制設(shè)備需要的24V電源；繼電器盤上的COR1~3是控制CI開(kāi)放的繼電器。3.1HXD3C主/輔電源變換裝置主要電氣設(shè)備應(yīng)用9）I/F單元29DCPT單元由DCPT以及分壓電阻組成。實(shí)時(shí)檢測(cè)中間電壓，按變換比將輸出模擬電壓信號(hào)接入控制單元，正確反映主回路直流電壓。DCPT銘牌：INPUTIMPEDAME2.5kΩINPUTCURRENT10mAINPUTVOLAGE25VOUTPUT10V/2kΩISOLAIONVOLTAGEAC10kV過(guò)壓保護(hù)中間電容DC1324RiRLINOUTDCPT銘牌：INPUTIMPEDAME5kΩINPUTCURRENT5mAINPUTVOLAGE25VOUTPUT10V/10kΩISOLAIONVOLTAGEAC5.5kV3.1HXD3C主/輔電源變換裝置主要電氣設(shè)備應(yīng)用10）DCPT電壓檢出器單元30功能簡(jiǎn)介：此部分由塑殼斷路器（BM），塑殼斷路器（PUMP），電源單元AVR5構(gòu)成。BM是APU冷卻風(fēng)機(jī)回路的電源開(kāi)關(guān)。PUMP是水泵回路的電源開(kāi)關(guān)。AVR5在控制回路中，為APU室的冷卻風(fēng)扇提供DC24V驅(qū)動(dòng)電源。銘牌：OUTPUT:24V2.1AINPUT:DC70V~135V3.1HXD3C主/輔電源變換裝置主要電氣設(shè)備應(yīng)用11）APU的塑殼斷路器和自動(dòng)電壓調(diào)節(jié)器31功能簡(jiǎn)介：此部分由主電磁接觸器（K），充電接觸器（AK），交流熔斷器（AF），直流熔斷器（DF），以及中間繼電器（KBMC）構(gòu)成。K，AK是APU主回路輸入端接觸器。AF是APU主回路輸入端的限流用熔斷器。DF是APU中間直流回路與蓄電池充電器（PSU）回路之間的限流熔斷器。KBMC是AK的中間繼電器。~399V/50Hz變壓器整流單元(585)(584)，(583)濾波電容DC750V逆變單元PSUDF(705)(705D)(712)3.1HXD3C主/輔電源變換裝置主要電氣設(shè)備應(yīng)用12）APU電磁接觸器與熔斷器HXD3型電力機(jī)車輔助變流器

HXD3型電力機(jī)車輔助變流器簡(jiǎn)介

1

HXD3型電力機(jī)車輔助變流器的結(jié)構(gòu)組成2

HXD3型電力機(jī)車輔助變流器冷卻系統(tǒng)

3

HXD3型電力機(jī)車輔助變流器簡(jiǎn)介

1

機(jī)車設(shè)有2套輔助變流器，分別同2套主變流器安裝在一起，組成功率變流柜。輔助變流器由四象限整流器、中間直流回路、逆變電路組成。輔助變流器能提供VVVF和CVCF三相電源，對(duì)輔助電機(jī)分類供電。該系統(tǒng)冗余性強(qiáng)，一組輔助變流器故障后可以由另一組輔助變流器對(duì)全部輔助機(jī)組供電。

HXD3型電力機(jī)車輔助變流器的結(jié)構(gòu)組成2

在變流器裝置的中央下段，設(shè)置著輔助變流器（APU）接線端子臺(tái)，APU、交流接觸器、熔斷器、充電電阻器，如下圖所示。在變流器裝置的右上段，設(shè)置著輔助變流器與牽引變流器共用的DCPT（電壓傳感器）單元、I/F（接口）單元、輔助變流器控制單元、塑殼斷路器；在里面設(shè)置著輔助變流器與牽引變流器共用的GR（接地）單元、同步變壓器與噪聲過(guò)濾器元件。另外與在輔助變流器控制單元、I/F（接口）單元、DCPT（電壓傳感器）單元、OVTR（過(guò)壓保護(hù)）單元的下側(cè)設(shè)置著加熱器元件，當(dāng)周圍溫度比較低時(shí)為各零件加溫。

HXD3型電力機(jī)車輔助變流器