HXD3主电路分析与研究

TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"摘要 1一、 绪论 2二、 HXD3电力机车主电路设计 31.主电路及其部件的设计 3三、 HXD3电力机车主传动系统的设计研究 6HXD3电力机车的基本技术要求 6HXD3电力机车主传动系统参数及容量的确定 9牵引变流器系统的基本结构及保护策略 12牵引变流器的冷却系统 15四、 主变压器系统的设计 16特点 16主要技术数据 17结构 17部件 19\o"CurrentDocument"参考文献 19\o"CurrentDocument"致谢 20附件 21摘要本文首先对HXD3型电力机车电气系统的组成做了简要的阐述，对部分主电路、控制电路分类做了分析，并对其中的关键电气部件做了说明;本文的重点是结合HXD3电力机车，对交流传动技术在机车上的应用进行了分析研究，对HXD3电力机车的交流主传动系统的构成、功能、特点等进行了分类研究和归纳总结;文章最后对电力机车主变压器进行了简单的归纳和简单的分析。关键词:HXD3电力机车;主电路;交流主传动系统；一、绪论HXD3交流传动货运电力机车是大连机车车辆有限公司与东芝公司联合开发的7200kw交流传动6轴货运电力机车。采用世界上成熟的交流传动技术机车主传动采用日本东芝公司研制的交流传动控制技术。主要有大功率水冷IGBT变流器控制技术、交流牵引电动机的矢量控制技术、机车转向架单轴控制技术和高粘着控制技术。机车采用微机控制和网络控制机车控制采用TOSHIBA公司成熟的，在机车、动车上使用的微机控制和监测技术采用分布式控制网络。机车控制系统主要分为机车控制级和变流器控制级，它们之间通过网络进行信息传递。采用国内成熟的机车安全综合信息监控系统为了保证机车在中国广大铁路上的运行,采用铁道部统一的机车安全综合信息监控系统。采用国内成熟的空电联合制动技术。为了保证在长大坡道运行的安全需要，保证列车制动的可靠性，充分发挥大功率电力机车的优势，机车上采用了空电联合制动。HXD3电力机车主传动系统采用了三相交流异步牵引技术，IGBT水冷牵引变流机在主传动系统的方案设计中，考虑使用现代机车技术成就的同时，还应特别关注经济和环境问题的特点。机车主传动系统首先必须满足用户的运输要求，具体地说，就是使主传动系统的输出特性覆盖用户所提的牵引和制动特性；在最佳地利用轮轨间粘着的情况下，高效、可靠地在每一个运行速度点上，发出所需要的牵引力或制动力。设计中，还对下列几个方面予以特别的关注：⑴设备的寿命周期费用尽量低；要求机车车辆维修方便，尽可能达到不停运维修。⑵采用经过预试验和考核的标准化模块和系统，以减低成本，提高运行可靠性。⑶目前电力电子技术的更新周期大约为5年左右，为了新型元件的代用，要合理地配置变流器的接口，如：机械的、电气的和冷却循环的接口。

二、HXD3电力机车主电路设计交流传动系统的构成如图2.1电力电子技术模型问题U、U、I、n反馈

闭环控制现代控制采用PWM方式图2.1交流传动系统的构成电压等级分别组成HXD3电力机车上各种电机、电器设备按其功能和作用、电压等级分别组成几个独立的电路系统。即主电路、辅助电路、控制电路。三个电路通过电一磁、电一机、电一空等联系起来，对机车进行控制。1主电路及其部件的设计见图附件一：HXD3型电力机车主电路原理图机车主电路是产生机车牵引力和制动力的电气设备电路。机车主电路主要由网侧电路、主变压器、牵引变流器及牵引电动机等组成。具体电路如图2.2所示。主电路所完成的功能是电能和机械能间的相互转换。机车牵引工况时，机车主变压器原边通过受电弓、高压隔离开关和主断路器获得25kV交流电，经过主变压器的降压，由主变压器次边6个独立的牵引绕组分别向6组交直交支路供电。每组交直交电路由一个两点式单相四象限PWM整流器和一个两点式三相VVVF逆变器等组成。三相VVVF逆变器向牵引电动机供电，牵引电动机在电动机状态下工作，实现电能向机械能的转换，变为机车的牵引力和速度。机车制动工况时，则进行与上述相反的转换。这时电动机在发电机状态下工作，将列车的动能或位能转换为电能，向接触网回馈电能，这时牵引时按整流器工作的变流器，变为逆变器工作。全车共有6组变流器，加上相应的电器，分别安装在两套变流器机柜中。牵引变流器的控制采用单轴独立控制方式，机车的单轴输出功率达1200kWo现将各电路的作用分述如下：网侧电路网侧电路由2台受电弓、2台高压隔离开关、1个高压电流互感器、1个高压电压互感器、1台主断路器、1台避雷器、主变压器原边绕组、2个低压电流互感器和回流装置等组成。机车通过受电弓API或AP2从接触网受流，经高压隔离开关QS1或QS2和主断路器QF1,通过高压电流互感器TA1进入车内，经25kV高压电缆与主变压器A端子相连，经主变压器原边AX后，通过6个并联的回流装置EB1-EB6从轮对回流至钢轨。受电弓采用DSA型受电弓。该弓采用原装德国进口件，在国内组装。各项性能指标均高于国内同类产品，弓内装有自动降弓装置，当弓网故障时，可自动降弓保护。高压隔离开关采用目前国内成熟产品，具有手动操作功能。当一台受电弓发生故障接地时,可通过手动操作高压隔离开关，切除故障的受电弓，由另一台受电弓维持机车维持运行，以减少机破故障，提高机车运用可靠性。高压电压互感器采用新设计的干式高压电压互感器，其次边输出分别送到牵引变流器1和牵引变流器2的控制单元，作为牵引变流器控制的同步信号使用，还可作为原边电压的检测和为电度表的计量提供电压输入。主断路器采用原装进口真空断路器。该电器的作用为正常状态下的电路的开闭及故障状态下电路的开断，后者包含机车接地和短路等故障。由于故障电流增长快、电流大，因此要求断路器在尽可能短的时间内动作，并能开断极大的短路电流。高压电流互感器对主变压器原边电流进行检测,用以驱动保护继电器，起原边过流保护作用。避雷器避雷器接在主断路器和高压电流互感器之间，用以抑制操作过电压及雷击过电压。高压接地开关在机车停电进行高压设备或需上车顶检修时（同时必须接上接地棒）需通过打开机车天窗门，转换高压接地开关，使车顶网侧部分接地，以确保人身安全。低压电流互感器一只低压电流互感器为电度表的计量提供原边电流信号，并为机车微机控制系统提供原边电流信号，另一只低压电流互感器给TCMS送入原边电流信号，用于微机显示屏显示。回流装置保证网侧电流向钢轨的回流作用，同时保护机车轮对轴承不受电蚀以及机车可靠的接地性能。主变压器主变压器的六个1450V牵引绕组分别用于两套牵引变流器的供电，两个399V辅助绕组分别用于辅助变流器的供电。牵引变流器和牵引电动机电路牵引变流器的构成牵引变流器UM1内部可以看成由3个独立的整流一中间电路一逆变环节构成，每个环节分别有2个接触器、1个输入电流互感器、1个充电电阻、1个四象限变流器、中间电路、1个PWM逆变器、2个输出电流互感器等组成。3个整流一中间电路一逆变环节的主电路和控制电路相对独立，分别提供给3个牵引电动机。当其中一组或几组发生故障时，可自动切除，剩余单元可继续工作。牵引变流器工作原理在变流器的输入端，设有变流器充电电路。当中间电压为零时，主变压器的牵引绕组通过充电电阻向四象限整流器，给中间直流回路支撑电容充电。若不接入充电电阻，当电源接入时，电容上的电压不能突变，因此电源相当于通过二极管形成短路,，会形成很大的冲击电流。当中间直流电压达到2000V时，中间电路预充电完成，充电接触器切除充电电阻。这时，牵引绕组向中间直流回路支撑电容继续充电，直至2800Vo整个充电过程完成后，逆变器可以投入工作。在再生制动时，逆变器工作在整流状态，整流器工作在逆变状态。由牵引电动机向主变压器牵引绕组馈电，将电能回馈至接触网。输入电流互感器起控制和监测充电电流及牵引绕组短路电流的作用。输出电流互感器起监测牵引电动机输入电流的作用。中间直流电路由中间电压支撑电容、瞬时过电压限制电路和主接地保护电路组成。瞬时过电压限制电路由IGBT和限流电阻组成。当支撑电容上的中间电压超过允许电压范围时，IGBT元件导通，通过限流电阻放电，以使中间电压保持在允许的电压值内。牵引电动机供电电路机车的牵引电动机Ml〜3由牵引变流器UM1的3个PWM逆变器分别单独供电，实现牵引电动机的独立控制。这样，整台机车的6个轴的轮径差、轴重转移及空转等可能引起的负载分配不均匀，均可以通过牵引变流器的控制进行适当的补偿，以实现最大限度地发挥机车牵引力。当一台机组故障时，只须切除一台机组，机车仍能保持六分之五的牵引动力。保护电路主变压器牵引绕组的过流保护当主变压器牵引绕组发生过流时，通过牵引变流器中的相应电流传感器发出过流信号，通过控制单元对相应的变流器环节实施封锁保护。接地保护电路跨接在中间回路2个串联电容的中点的1个接地信号检测传感器组成了主接地保护电路。当主电路正常时，由于只有1点接地，接地保护电路中流过的电流为零，接地信号检测传感器无信号输出。当主电路某一点接地时，则形成回路，将在接地信号传感器中流过接地故障电流，传感器输出电流信号，使保护装置动作，去开断主断路器。可以通过接地故障的转换开关，实施对接地保护的隔离。每一变流器柜分别含三套接地保护电路，可以分别对三个交直交电路进行检测和保护，接地检测信号送TCMS,显示接地故障。牵引电动机过流保护当牵引电动机发生过流时,通过牵引变流器中的相应电流传感器发出过流信号，由变流器控制单元对相应的变流器环节实施封锁保护。其他电能的计量机车上装有2块电度表，分别计量机车牵引、再生制动时的电能，电度表由原边低压电流互感器和高压电压互感器提供电流、电压信号。库内动车机车库内动车时，由单相低压库用电源供电。库用电源通过单相插座送到二位或五位牵引电动机的四象限整流器的输入端，由于电压低，不用考虑电流冲击。此时，四象限整流器按桥式全波整流工作，整流电压处于较低的数值，由逆变器输出较低频率的电压，驱动牵引电动机以低速运行，完成机车的库内动车。机车共设置两个主电路入库插座和主电路入库转换开关，方便机车库内动车的需要。三、HXD3电力机车主传动系统的设计研究1、HXD3电力机车的基本技术要求根据铁道部科技司对HXD3电力机车下达的设计任务书的要求，机车主要牵引性能参数如下：电流制 单相交流50Hz额定电压 25kV

在22.5kV〜31kV之间时，机车能发挥额定功率，在22.5kV〜17.5kV和17.5kV〜17.2kV范围内机车功率按不同斜率线性下降，在17.2kV时功率为零;在31kV〜31.3kV范围内机车功率线性下降至零，如图3.1所示。图3.1机车功率随网压波动图电传动方式交_直_交传动持续功率7200kW机车速度：持续制速度70km/h（23t轴重）65km/h（25t轴重）最高速度120km/h起动牵引力520kN（23t轴重）570kN（25t轴重）持续牵引力（半磨耗轮）370kN（23t轴重）400kN（25t轴重）恒功率速度范围65km/h〜120km/h（25t轴重）70km/h~120km/h（23t轴重）电制动方式再生制动电制动功率7200kW（70km/h〜120km/h）（23t轴重）7200kW（65km/h—120km/h）（25t轴重）最大电制动力370kN（15km/h〜70km/h）（23轴重）400kN（15km/h〜65km/h）（25t轴重）轨距1435tniD轴式CO-CO机车总重138t%t（23t轴重）150t%t（25t轴重）轴重 23+2t受电弓落下时，滑板顶面距轨面高度4775±30mm受电弓滑板距轨面的工作范围 5200〜6500mm功率因数（当机车发挥10%及以上额定功率时）N0.98额定功率时，机车在持续制牵引工况下，在距牵引变电所10km处测量W2.5A额定网压下，在牵引工况发挥持续功率时的机车总效率NO.85机车采用微机网络控制系统机车能以5km/h速度安全通过半径为125m的曲线，并能在半径250m的曲线上进行正常摘挂作业。机车单机以120km/h速度于平直道上施行紧急空气制动时，最大制动距离W800m（23t轴重）W900m（25t轴重）机车牵引特性：采用恒牵引力、准恒速特性控制，牵引控制司机控制器手柄为13级，级间能平滑调节，如图3.2所示。图3.2牵引特性控制曲线（25t轴重）机车制动特性：采用恒制动力、准恒速特性控制，制动控制司机控制器手为12级，级间能平滑调节，如图3.3所示F(kN)图3.F(kN)图3.3制动特性控制曲线（25t轴重）2、HXD3电力机车主传动系统参数及容量的确定（1）异步牵引电机的容量和参数确定机车的负载是不断变化的负载，他随线路坡道、列车的编组质量、列车的运行速度的变化而变化。因而异步牵引电机的负载也在不断变化。为了考核机车的输出，首先必须考核牵引电动机的额定容量。电动机的额定功率受绝缘材料允许温升的限制，他是指电动机在额定的电压、电流、频率和通风条件下，达到稳定温升所能输出的功率。电机的绕组绝缘材料允许的温升越高，意味着同样结构的电机可输出的功率越大,HXD3电力机车的牵引电机采用的是200°级绝缘材料。牵引电机的温升还取决于电机中的损耗，由于HXD3电力机车的牵引电机由逆变器供电，在流入牵引电机的电流中，有大量的谐波电流，这些谐波电流会在电机中产生附加损耗。因而牵引电机的额定容量与变流器的输出有关。综上所述，牵引电机的额定容量，在很大程度上受到逆变器的供电质量、冷却效果以及牵引电机本身选用的绝缘材料制约。按照机车持续功率为7200KW,车轮直径为1250mm（新轮）或1200mm（半磨耗），牵引齿轮传动比为101/21（刚性、单侧、直齿），并根据六轴牵引模式下，机车在6%。坡道上牵引5000t货物时，可加速到120km/h的要求，可确定异步牵引电机的参数如下：持续功率 1250kW额定电压 2150V额定电流 390A额定频率额定转速最高转速极数功率因数额定效率绝缘等级冷却方式通风量35Hz1365(r/min)3195r/min40.995%200级强迫风冷96m3/min(静风压1800Pa)异步牵引电机的上述参数可满足HXD3电力机车要求的总参数的需求。牵引变流器的容量和参数设计一台变流器的容量由它可能输出的最大电流和最高电压的乘积来表示，主要受半导体器件中允许的最高结温和电场强度所限制。结温与变流器的冷却方式有关，因为半导体器件的热容量很小，因此元器件的选定，还必须考虑短路电流的影响。对于机车这种特定的应用对象，变流器的最大输出电流，往往出现在机车启动时。随着速度的提高，变流器的输出电流逐渐减小，即使电动机的输出功率达到额定功率，变流器的输出电流也比启动时小。变流器与牵引电机容量的合理匹配通常是指机车在运行过程中能较好地发挥各自的设计容量。HXD3电力机车的牵引特性曲线可以分成2个区：即从启动到额定速度VN的恒力矩区，以及从额定速度到最高速度Vmax的恒功区。在恒力矩区，变流器的输出u/f近似为常数；在恒功区，牵引电机工作在磁场削弱工况。因此在不同的工况，对逆变器和牵引电机的要求也就不同。HXD3电力机车又是重载货运电力机车，因此变流器的容量应按启动时的最大电流Imax和满功率输出时，最高速度下的最高电压Umax进行设计，其主要技术参数如下：四象限整流器在早期的相控机车中，使用相控整流器，其最大的缺点是功率因数低、谐波电流大。目前，在交流传动机车中，已被四象限整流器所取代。HXD3电力机车四象限整流器单元模块如图3.4所示。主要技术参数如下：四象限整流器的主要技术参数如下：额定输入电压 1450V额定输入频率 50Hz元件类型： IGBT (4500V、900A)两个并联每个单元模块重量 35kg

图3.4四象限整流器的元件模块PWM逆变器HXD3电力机车PWM逆变器单元模块如图3.5所示。主要技术参数如下:额定输入电压额定输出电压额定输入电压额定输出电压最大输出电流最高输出频率元件类型：每个单元模块重量2800VDC2150V520A120HzIGBT(4500V、900A)21kg图3.5PWM逆变器的元件模块HXD3电力机车主传动系统的能量变换过程HXD3电力机车主电路由网侧电路、主变压器、牵引变流器、牵引电动机和库内动车电路等组成。整车主电路经过以上环节变换，实现能量的转换：在牵引工况时，四象限整流器是一个整流器，将电网的交流电整成直流电，再通过中间直流环节和牵引逆变器，将中间直流电压逆变成交流电，供电给交流异步电动机,机车完成将电网的电能转换成机车机械能的过程；在再生制动工况时，牵引逆变器将按整流器运行，把牵引电机发出的交流电，整流成中间直流电压，而四象限整流器变成逆变器，将中间直流电压逆变成交流电回馈给电网，机车完成了将列车的动能转换成电网电能的过程。3牵引变流器系统的基本结构及保护策略HXD3电力机车装有两个变流器机箱，每一变流器机箱内含有3组牵引变流器和一组辅助变流器。使其结构紧凑，便于设备安装。牵引变流器由四象限整流器、中间直流电路、牵引变流器几部分组成，每一部分的基本结构及工作原理如下：四象限整流器四象限脉冲整流器的作用是向电机侧逆变器提供一个相匹配的恒定的直流电压源。他由四象限前级电路和四象限脉冲整流电路两部分组成。四象限前级电路由充电电阻、充电接触器、工作接触器构成。在牵引变流器工作前，牵引变流器的控制装置根据微机控制监视系统来的信号，先闭合充电接触器，经过充电电阻限流，四象限脉冲整流向中间直流回路充电，建立初始电压。接入充电电阻的目的是减少四象限脉冲整流器的电流冲击。当检测到中间电压到一定值后，闭合线路接触器，继续向直流环节充电，利用脉冲调制电流控制技术，控制整流器的输出电压稳定在直流2800V,通过调整脉冲调制角，使交流侧电流、电压为同相位，从而使整流器的功率因数接近lo中间直流电路中间直流电路是四象限整流器和电机侧逆变器之间的中间环节。在三相交流传动系统中，中间直流电路起着很重要的作用，主要表现为：在网侧整流器和电机侧逆变器之间实现瞬时功率平衡;储能电容向牵引电动机提供基波无功功率和高次谐波的通路；变流器换流能力直接受中间电路电压的影响，逆变器的调制电压质量也取决于其平衡程度，因此对它要求较高；如果脉动过大，谐波电压可能会被变流器调制到电源或电机电路中，从而引起振荡，严重时甚至会干扰系统正常工作，加剧系统谐波电压或电流。总之，中间直流电路是保证交一直一交系统正常工作的一个重要环节。中间直流电路的储能器有两种形式。对于电流型逆变器，采用感性储能器，在再生制动时，中间电路电流方向不变而电压极性改变；对于电压型逆变器，采用容性储能器，中间电路电压极性不变而电流方向改变。HXD3电力机车采用的是电压型逆变器，中间直流电路由中间电压支撑电容、瞬时过电压限制电路、主接地保护电路和中间电压测量电路组成。与欧洲的电力机车不同，HXD3电力机车取消了二次滤波回路，通过控制策略来消除二次滤波电压的影响。中间电压支撑电容主要起稳定中间回路电压，同时可对四象限脉冲整流器和逆变器产生的高次谐波进行滤波。瞬时过电压限制电路由IGBT元件、限流电阻、中间电压测量电路组成。通过电压传感器对牵引变流器中间回路的电压进行监测，保证牵引变流器中间电压维持在正常许用值范围内。当由于某种原因造成中间回路电压升高而过压时，瞬时过电压限制电路的IGBT将导通，直流回路能量经限流电阻放电和释放，消除过电压。主接地保护电路由两个串联电容和一个接地信号传感器组成,接地信号传感器一端接在串联电容的中点，另一端接地。当主电路正常时，由于只有1点接地，接地保护电路中流过的电流为零，接地信号检测传感器无信号输出。当主电路某一点接地时则形成回路，有故障电流流过，传感器输出电流信号，使保护装置动作。可以通过转换接地故障开关，实施对接地保护的隔离。牵引逆变器牵引逆变器即电机侧变流器，从负载来看，它可分为电压型和电流型两种。电压型变流器由直流电压中间电路供给一个恒定的直流电压，其元件过电压的可能性较小，但由于中间电路的内阻小，负载的故障和换流失败，易引起过电流。再生制动时，为了使电流反向，与晶闸管反向并联了二极管，因此晶闸管毋需反向耐压；电流型变流器由直流电流中间电路供给一个恒定的直流电流，由于通常将电感串联在中间电路中，有较大的阻抗，半导体器件一般不会产生过电流，但容易产生过电压。再生制动，电压方向改变，毋需反并联二极管。就电流型变流器和电压型变流器相比较，在大功率牵引领域，以电压型变流器为主。HXD3电力机车的牵引变流器即为电压型，其电路是由IGBT元件组成的PWM逆变单元组成，该逆变器采用矢量控制模式，实现牵引电动机的独立控制。由于感应电动机具有很硬的速率特性，因此轮径差和电动机特性的差异，都会引起负载的不均匀分配。HXD3电力机车采用轴控方式，因而无论是轮径差、电机的特性差，通过牵引变流器的用，采用轴控，也可对每轴进行适当的补偿，以实现最大限度地发挥机车牵引力。牵引变流器的保护策略过流和过载保护在每一组牵引变流器的输入回路中，设有输入电流互感器ACCT,用以控制和监视逆变器充电电流及牵引绕组短路电流，其动作保护值为1750A。保护发生时，四象限整流器和逆变器的门极均被封锁，输入回路中的工作接触器断开，同时向微机控制系统发出跳主断的信号；在每一组牵引变流器的输出回路中，设有输出电流互感器CTU、CTW,对牵引电机过载及牵引电机三相不平衡起控制和监视保护作用，牵引电机过载保护的动作值为950A；保护发生时，四象限整流器和逆变器的门极均被封锁，输入回路中的工作接触器断开，同时向微机控制系统发出跳主断的信号。接地保护牵引变流器的接地保护系统由跨接在中间回路的2个串联电容和1个接地信号检测传感器组成。当主牵引回路正常时，由于只有1点接地，接地保护电路中流过的电流为零，接地信号检测传感器无信号输出。当主电路某一点接地时则形成回路，接地检测回路有故障电流流过，传感器输出电流信号，使保护装置动作，其动作保护值为10A。保护发生时，四象限整流器和逆变器的门极均被封锁，输入回路中的工作接触器断开，同时向微机控制系统发出跳主断的信号。瞬时过电压保护在机车出现空转、打滑或者受电弓处网压中断等的情况下，牵引变流器上可能出现瞬时过电压，为了防止这种过电压对变流器造成损坏，在中间直流回路设有瞬时过电压限制电路，由IGBT和限流电阻组成。这是一种多次重复方式的保护方法。当过电压存在时，该IGBT将导通，直流回路能量经限流电阻放电和释放，消除过电压。整流器器件的短路保护通过对门放大器的监测，当出现门电压不一致时，说明整流器器件短路，四象限整流器和逆变器的门极均被封锁，输入回路中的工作接触器断开，同时向微机控制系统发出跳主断的信号。逆变器器件的短路保护通过对门放大器的监测，当出现门电压不一致时，说明逆变器器件短路，四象限整流器和逆变器的门极均被封锁，输入回路中的工作接触器断开，同时向微机控制系统发出跳主断的信号。牵引变流器中间直流回路电压范围的保护通过对牵引变流器中间直流回路电压传感器的监测，当牵引变流器的中间直流回路电压大于或等于3200V时，中间回路过电压保护环节动作，四象限整流器和逆变器的门极均被封锁，输入回路中的工作接触器断开；当牵引变流器的中间直流回路电压小于或等于2000V时，中间回路低电压保护环节动作，四象限整流器和逆变器的门极均被封锁，输入回路中的工作接触器断开。牵引变流器的控制电源故障保护牵引变流器内部的控制电源故障时，通过微机系统内部检测实施保护，四象限整流器和逆变器的门极均被封锁，输入回路中的工作接触器断开。

牵引变流器的检修安全连锁保护在检查或操作牵引变流器之前，断开真空断路器，降下受电弓，然后闭合牵引变流器的试验开关SA75,通过司机台上的微机显示屏确认设备内的电容器已放电完毕后(小于15V),才能进行检查操作。4、牵引变流器的冷却系统HXD3电力机车牵引变流器的冷却系统牵引变流器冷却系统如图3.6所示。它是由复合冷却器的水一空气热交换器、联管、阀门、储水箱、水泵、塞门、流量计、冷却介质等组成。利用高纯冷却介质通过热交换器对IGBT器件进行冷却，所以具有很好的冷却效果。人水排水人水排水系统中除水一空气热交换器外，其他部件都安装在变流器柜内。冷却系统参数如下：冷却介质: 50%乙二醇+50%去离子水介质流量： 16m3/h水一空气热交换器流阻： W400mbar水一空气热交换器散热功率：不小于100kW热交换器进水端绝对水压： 4bar水冷却系统管件材料： 防锈铝(表面氧化＞5U),不锈钢密封材料采用氟橡胶或硅橡胶HXD3电力机车牵引变流器冷却系统的保护策略在HXD3电力机车牵引变流器冷却系统中，设定了如下监视和保护o(1)通过流量计的监测，完成牵引变流器进口水压监测和失压保护。（2） 通过对水一空气热交换器流阻的监测，完成牵引变流器水电导率监视和保护o（3） 通过热敏电阻温度继电器对元件的监测，完成牵引变流器进出水温的监视和保护。（4） 通过水位计，对储水箱的水位进行监视和低于最低许用水位的保护。四主变压器系统的设计图3.7主变压器图片HXD3型交流传动货运电力机车采用FPWR1型主变压器，将25kV的接触网电压变换为电力机车所需的各种低电压，以满足电力机车各种电机电器工作的需要，主变压器外形图如图3.7所示。1、特点采用下悬式安装，强迫导向油循环风冷方式，内装一台主变压器，总重13to主变压器与冷却装置、储油柜分开布置。变压器采用心式卧放结构，A级绝缘，普通矿物油。高阻抗绕组结构，使变压器内部空间磁场很强，大量采用无磁结构件。油箱采用硅钢板加铝屏蔽的方式。避免漏磁干扰外部信号。线圈导线采用Nomex纸绝缘，具有耐热等级高，机械强度大的特点。全铝板翅式冷却器，两路油循环系统。高压套管采用电缆盒结构，采用法国NEXANS公司的1U端子。在低压套管出线装置中采用了新型结构的出线装置，具有安装拆卸方便，可靠及使用寿命长的特点。2、主要技术数据型号FPWR1机车网压范围(kV) 17.5〜31频率(Hz)50联结组I10-10频率50Hz冷却方式强迫油循环风冷ODAF通风量234000m3/h油流量48m3/h出线端子号1U;IV;2U1;2V1;2U2;2V2;2U3;2V3;2U4;2V4; 2U5;2V5;2U6;2V6;3U1;3V1;3U2;3V2空载电流0.26%空载损耗2600W负载损耗224kW总重量13000kg3、结构(1)内部接线主变压器接线如图3.8所示。1U IV"~IF_IF_IF_IF_IF_Inn2U12V12U22V22U32V32U42V42U52V52U62V63U13V13U23V2

图3.8主变压器接线图外部结构FPWR1型主变压器由油箱、器身、油保护装置、冷却系统、其它附属装置等组成。器身由铁心、线圈、绝缘件组成。通风机、冷却器、安装在车体台架的上方。高压绕组的高压端子1U安装在油箱壁上，其余端子都安装在油箱箱盖上。内部结构主变压器内部结构如图3.9所示。铁心采用心式结构，采用性能优良的冷轧硅钢片，牌号