交直交型电力机车电气线路-交直交型电力机车辅助线路

HXD1C型机车辅助电路概述机车主要辅助设备1辅助负载电路2HXD1C型电力机车辅助电路主要为机车的辅助设备（如牵引风机、冷却塔风机等）和生活服务设备（如卫生间、冷藏箱等）提供电源。按每个辅助机组/辅助设施的使用要求，辅助电气系统分成4个负载组。

①

辅助逆变器变频变压供电支路，负载包括6个牵引通风机组和2个冷却塔通风机组；

②

辅助逆变器恒频恒压供电支路，负载有压缩机、水泵、油泵、空调等；

③

主变压器辅助绕组供电220V/50Hz支路，负载包括蓄电池充电机、电炉、前窗玻璃加热器、撒砂加热器等；

④

蓄电池充电机直流负载供电支路，负载包括照明灯、辅助压缩机、冷藏箱等。机车主要辅助设备1

辅助负载电路2（1）交流440V电路

辅助负载电路2（2）交流220V电路

辅助负载电路2（3）直流110V电源

直流110V电源的作用是给控制系统提供电源，同时转化为直流24V给照明、仪表电路供电。机车控制系统要求一个稳定的110V工作电压。在起动阶段，机车的蓄电池保证了电源供电。每台机车配置一个96V直流供电系统（蓄电池），为机车提供直流电源，蓄电池的容量总计为170Ah。

直流110V电源主要有两个功能。一个是为机车内部电器提供控制电压，即充电功能：AC/DC模块将单相交流220V电源变为直流110V电源，为机车提供110V电源，并为蓄电池组充电，同时电源柜上的DC/DC模块将机车上的直流110V电源24V电源，为应急灯、仪表等设备提供电源；直流110V电源的另一个功能针对110V输出和24V输出进行一定的低压配电。

辅助负载电路2（3）直流110V电源控制电源主要技术参数如下：额定输入电压AC(22011)V，50Hz额定输出电压快速充电电压/VDC115.21.152浮充电压/VDC108.01.08直流24/VDC240.48最大持续输出电流/A90（DC110V）12.5×2（DC24V）蓄电池最大充电电流/ADC357目录1.HXD3C主/辅电源变换装置传动技术及系统构成………31.1HXD3C主/辅电源变换装置传动技术……………………41.2HXD3C主/辅电源变换装置系统构成……………………62.HXD3C主/辅电源变换装置主要电气设备技术特点及控制技术………102.1HXD3C主/辅电源变换装置主要电气设备技术特点……112.2HXD3C主/辅电源变换装置主要电气设备控制技术……133.HXD3C主/辅电源变换装置主要电气设备应用及维护保养……………143.1HXD3C主/辅电源变换装置主要电气设备应用…………158第一部分HXD3C主/辅电源变换装置传动技术及系统构成9主变流器：

额定输入电压：单相1450V/50Hz

额定输入电流：927A

中间电压：DC2800V额定输出电压：三相2150V

额定输出电流：380A

效率：≥98％辅助电源：输入电压：单相AC399V

输出1：230kVA

电压2～380V可变频率0.2～50Hz可变输出2：230kVA

电压380V/50Hz三相规格：4000×1035×2050mm3质量：约3900千克1.1HXD3C主/辅电源变换装置传动技术1）参数介绍10主牵引变流器CI：为牵引电机提供三相的变频变压电源。由PWM整流器，直流电路滤波电容，PWM逆变器，真空接触器等的主电路部分和无接点控制单元等的控制电路部分构成的装置。根据车辆的速度，通过矢量控制，精确快速地控制牵引电机的转矩和转速。辅助电源APU：每辆车需要2组APU，APU1为主电动机风机和复合冷却风机提供VVVF电源，APU2为其它辅助电气设备提供CVCF电源。当某一APU出现故障时，另一台APU满负载投入，以CVCF控制方式提供电能。1.1HXD3C主/辅电源变换装置传动技术2）用途111)电源变换电路的位置-模块图接触网受电弓保护装置变压器充电限流电路整流模块中间电容充电限流电路整流模块中间电容逆变模块牵引电机车轮轨道滤波电路辅助回路设备逆变模块主牵引变流回路辅助电源回路主牵引变流器从机车的主变压器二次侧获得6个1450V/50Hz的独立电源，并采用单轴独立控制方式，组成6组交直交传动回路(每3组构成一个CI装置)，分别为6台主牵引电动机提供可变电压可变频率的电源。1.2HXD3C主/辅电源变换装置系统构成25kVac1450Vac399Vac121.2HXD3C主/辅电源变换装置系统构成2)电源变换电路的位置-原理图13电磁开关整流单元中间电路逆变单元变压器牵引电机~1450VDC2800VDC2800V~2150VAC变压变频1.2HXD3C主/辅电源变换装置系统构成3)牵引回路-原理图14每辆车两组APU辅助电源电路变压器滤波电路~399VDC750VAC变压变频或AC恒压恒频电磁开关整流单元中间电路逆变单元辅助电机1.2HXD3C主/辅电源变换装置系统构成4)辅助电源回路-原理图15第二部分HXD3C主/辅电源变换装置主要电气设备技术特点及控制技术16★IGBT的四象限整流和逆变，对牵引和制动实行连续控制。低噪音，省电力。★

可靠的保护电路和保护装置。★高性能的电气元件能承受短时冲击。★

模块化设计便于故障检出和故障排除。★科学布线，降低电磁干扰，保证电磁兼容。★同日本东芝完全相同的生产工具与操作规范。1)特性简介2.1HXD3C主/辅电源变换装置主要电气设备技术特点172)优点★主辅一体化结构★强制水循环冷却★大容量、高效率★模块化、低噪音2.1HXD3C主/辅电源变换装置主要电气设备技术特点18PWM（PulseWidthModulation）控制——脉冲宽度调制技术，通过对一系列脉冲的宽度进行调制，来等效地获得所需要波形（含形状和幅值）。即通过PWM控制技术，来达到变压变频控制地目的。PWM控制技术2.2HXD3C主/辅电源变换装置主要电气设备控制技术19第三部分HXD3主/辅电源变换装置主要电气设备应用201）装置正面分解图例水冷系统CI控制单元风扇/加热盘3.1HXD3C主/辅电源变换装置主要电气设备应用21水冷系统风冷系统3.1HXD3C主/辅电源变换装置主要电气设备应用2）装置背面分解图例22通过对四象限整流器中开关素子IGBT的PWM控制，将由变压器二次侧绕组引出的1450V/50Hz的交流电压整流为DC2800V电压。逆变电路是由U、V、W三相逆变单元构成的。将PWM整流单元输出的直流电转换为交流电来驱动牵引电机。通过改变逆变电路的输出电压和输出频率来控制牵引电机的转矩和转速。3.1HXD3C主/辅电源变换装置主要电气设备应用2）整流器单元\逆变器单元3）整流器单元\逆变器单元23整流单元CAPACITOREF332162EYQ0736CAP.3200+3200μFVOLT.3300VDCMASS60kgnichicon整流单元

逆变单元

逆变单元DC2800VDC2800V505A510ACAPACITOREF332162EYQ0735CAP.1600μFVOLT.3300VDCMASS60kgnichicon滤波电容:减小中间直流电压的脉动，使其更加平稳。接地电容:除了具备滤波电容功用外，还能提供主回路接地故障检测的中性点。3.1HXD3C主/辅电源变换装置主要电气设备应用4）中间电容24主电磁接触器（K）铭牌：TOSHIBAVACUUMCONTACTORTYPE:CM79-A1NO.:7781236-G37DATE:SEP2005MASS:18kg开断能力：1500VAC/1300A变压器整流单元~1450V/50Hz充电接触器（AK）铭牌：TOSHIBAVACUUMCONTACTORTYPE:CM75-A2NO.:7781236-G37DATE:SEP2005MASS:18kg开断能力：1500VAC/600A功能简介：主真空接触器（K），充电接触器（AK）是CI主回路输入端接触器。3.1HXD3C主/辅电源变换装置主要电气设备应用5）真空接触器K、AK25整流器入AC399V，50HzDC750V逆变器出①AC恒压恒频380V，50Hz②AC变压变频(2~380V,0.2~50Hz)3.1HXD3C主/辅电源变换装置主要电气设备应用6）APU整流、逆变单元26指令序列控制：负责管理整个主变换装置的动作，进行保护检测运算、接触器控制运算、对整流器以及逆变器的控制指令运算以及TCMS的通信控制运算。整流器控制：根据网线电压、输入电流以及直流电压信号，对整流器进行PWM运算控制，确保输出直流电压稳定。 逆变器控制：根据直流电压、输出电流、主电动机转速以及扭矩指令，对逆变器进行PWM运算控制。控制功能包含：指令序列控制，整流器控制，逆变器控制。功能简介：控制单元主要分为接口部分和控制运算部分，从外部传输进来的信号经过接口部分传送到控制运算部分，进行处理。然后，根据控制运算的结果，经过接口部分，对外部进行相应的控制。3.1HXD3C主/辅电源变换装置主要电气设备应用7）CI\APU控制单元27功能简介：主变换电源（CI）部分控制回路中使用的各中间继电器所构成的单元。主要功能是将CI控制单元输出的控制信号，通过各个继电器，实现各级控制。KR1

AVR1

K线圈NF1控制单元P241A102114100PA041335RY-CN2RY-CN1HBKR3.1HXD3C主/辅电源变换装置主要电气设备应用8）继电器单元28作用：由AVR1~4以及一个继电器盘组成。AVR为IGBT的门极触发电路提供可靠的AC50V驱动电源，以及提供控制设备需要的24V电源；继电器盘上的COR1~3是控制CI开放的继电器。3.1HXD3C主/辅电源变换装置主要电气设备应用9）I/F单元29DCPT单元由DCPT以及分压电阻组成。实时检测中间电压，按变换比将输出模拟电压信号接入控制单元，正确反映主回路直流电压。DCPT铭牌：INPUTIMPEDAME2.5kΩINPUTCURRENT10mAINPUTVOLAGE25VOUTPUT10V/2kΩISOLAIONVOLTAGEAC10kV过压保护中间电容DC1324RiRLINOUTDCPT铭牌：INPUTIMPEDAME5kΩINPUTCURRENT5mAINPUTVOLAGE25VOUTPUT10V/10kΩISOLAIONVOLTAGEAC5.5kV3.1HXD3C主/辅电源变换装置主要电气设备应用10）DCPT电压检出器单元30功能简介：此部分由塑壳断路器（BM），塑壳断路器（PUMP），电源单元AVR5构成。BM是APU冷却风机回路的电源开关。PUMP是水泵回路的电源开关。AVR5在控制回路中，为APU室的冷却风扇提供DC24V驱动电源。铭牌：OUTPUT:24V2.1AINPUT:DC70V~135V3.1HXD3C主/辅电源变换装置主要电气设备应用11）APU的塑壳断路器和自动电压调节器31功能简介：此部分由主电磁接触器（K），充电接触器（AK），交流熔断器（AF），直流熔断器（DF），以及中间继电器（KBMC）构成。K，AK是APU主回路输入端接触器。AF是APU主回路输入端的限流用熔断器。DF是APU中间直流回路与蓄电池充电器（PSU）回路之间的限流熔断器。KBMC是AK的中间继电器。~399V/50Hz变压器整流单元(585)(584)，(583)滤波电容DC750V逆变单元PSUDF(705)(705D)(712)3.1HXD3C主/辅电源变换装置主要电气设备应用12）APU电磁接触器与熔断器HXD3型电力机车辅助变流器

HXD3型电力机车辅助变流器简介

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HXD3型电力机车辅助变流器的结构组成2

HXD3型电力机车辅助变流器冷却系统

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HXD3型电力机车辅助变流器简介

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机车设有2套辅助变流器，分别同2套主变流器安装在一起，组成功率变流柜。辅助变流器由四象限整流器、中间直流回路、逆变电路组成。辅助变流器能提供VVVF和CVCF三相电源，对辅助电机分类供电。该系统冗余性强，一组辅助变流器故障后可以由另一组辅助变流器对全部辅助机组供电。

HXD3型电力机车辅助变流器的结构组成2

在变流器装置的中央下段，设置着辅助变流器（APU）接线端子台，APU、交流接触器、熔断器、充电电阻器，如下图所示。在变流器装置的右上段，设置着辅助变流器与牵引变流器共用的DCPT（电压传感器）单元、I/F（接口）单元、辅助变流器控制单元、塑壳断路器；在里面设置着辅助变流器与牵引变流器共用的GR（接地）单元、同步变压器与噪声过滤器元件。另外与在辅助变流器控制单元、I/F（接口）单元、DCPT（电压传感器）单元、OVTR（过压保护）单元的下侧设置着加热器元件，当周围温度比较低时为各零件加温。

HXD3型电力机车辅助变流器