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1,主/辅电源变换装置,大连东芝机车电气设备有限公司 2010年12月 郭 伟,HXD3C型交流传动电力机车用,2,目 录 1. HXD3C主/辅电源变换装置传动技术及系统构成……………………………………… 3 1.1 HXD3C主/辅电源变换装置传动技术…………………………………………………… 4 1.2 HXD3C主/辅电源变换装置系统构成…………………………………………………… 6 2. HXD3C主/辅电源变换装置主要电气设备技术特点及控制技术………………………10 2.1 HXD3C主/辅电源变换装置主要电气设备技术特点……………………………………11 2.2 HXD3C主/辅电源变换装置主要电气设备控制技术……………………………………13 3. HXD3C主/辅电源变换装置主要电气设备应用及维护保养……………………………14 3.1 HXD3C主/辅电源变换装置主要电气设备应用…………………………………………15 3.2 HXD3C主/辅电源变换装置主要电气设备维护保养……………………………………33 4. HXD3C型电力机车途中常见故障应急处理方法及案例 ………………………………42 4.1 HXD3C型电力机车途中常见故障应急处理方法 ………………………………………43 4.2 HXD3C型电力机车途中常见故障案例 …………………………………………………48,3,第一部分 HXD3C主/辅电源变换装置传动技术及系统构成,4,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,5,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,6,1)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1.2 HXD3C主/辅电源变换装置系统构成,,,,,,25kVac,,,,1450Vac,399Vac,7,,1.2 HXD3C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,,,8,,1.2 HXD3C主/辅电源变换装置系统构成,3)牵引回路-原理图,9,每辆车两组APU辅助电源电路,1.2 HXD3C主/辅电源变换装置系统构成,4)辅助电源回路-原理图,10,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,11,★ 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,2.1 HXD3C主/辅电源变换装置主要电气设备技术特点,12,2)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,2.1 HXD3C主/辅电源变换装置主要电气设备技术特点,13,PWM（Pulse Width Modulation）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,2.2 HXD3C主/辅电源变换装置主要电气设备控制技术,14,第三部分 HXD3主/辅电源变换装置主要电气设备 应用及维护保养,15,1）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,16,,,,,,,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,17,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,18,整流单元,CAPACITOR EF332162EYQ0736 CAP.3200+3200μF VOLT.3300VDC MASS 60kg nichicon,整流单元,逆变单元,逆变单元,DC 2800V,DC 2800V,,,505A,510A,,,,,,CAPACITOR EF332162EYQ0735 CAP.1600μF VOLT.3300VDC MASS 60kg nichicon,,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,19,主电磁接触器（K） 铭牌： TOSHIBA VACUUM CONTACTOR TYPE:CM79-A1 NO.:7781236-G37 DATE:SEP 2005 MASS:18kg 开断能力： 1500VAC/1300A,变 压 器,整 流 单 元,~1450V/50Hz,充电接触器（AK） 铭牌： TOSHIBA VACUUM CONTACTOR TYPE:CM75-A2 NO.:7781236-G37 DATE:SEP 2005 MASS: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、AK,20,整流器,,,,,,,,,,,,,入 AC399V，50Hz,DC750V,逆变器,,,,,,,,,,,,出 ① AC恒压恒频380V，50Hz ② AC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,,,,,21,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,22,,,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,P241,A102,,,,11 4,100P,A04,13 35,,RY-CN2,RY-CN1,HBKR,3.1HXD3C主/辅电源变换装置主要电气设备应用,8）继电器单元,23,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,24,,DCPT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： INPUT IMPEDAME 2.5kΩ INPUT CURRENT 10mA INPUT VOLAGE 25V OUT PUT 10V/2kΩ ISOLAION VOLTAGE AC 10kV,过 压 保 护,中 间 电 容,DC,,DCPT铭牌： INPUT IMPEDAME 5kΩ INPUT CURRENT 5mA INPUT VOLAGE 25V OUT PUT 10V/10kΩ ISOLAION VOLTAGE AC 5.5kV,,3.1HXD3C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,25,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： OUT PUT: 24V 2.1A IN PUT: DC 70V~135V,3.1HXD3C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,26,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,,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,27,中 间 电 容,电 压 检 出,OVR单元,,过压保护回路的限流电阻DC 2800V,,放电电阻DCHR单元,功能简介： 放电电阻DCHR单元的主要功能是：车辆停止运行，主变换装置停止工作后，通过该电阻（DCHR）把滤波电容器的剩余电力消耗掉整 流 单 元,过 压 保 护 单 元,,瞬时过电压限制电路由IGBT可控素子及限流电阻组成。

当电压传感器检测到中间电路过电压时，使IGBT导通，通过限流电阻构成放电回路，以降低电压，保护电路元件OVTR单元,3.1HXD3C主/辅电源变换装置主要电气设备应用,13）过压保护放电电阻,28,本单元是中性点接地及其检测回路 的组成部分中性点接地及其检测回路原理： 由串连的分压电阻与串联的稳压电容并联，再由中性点引线经限流电阻接地使用电流传感器可以检测到交流输入侧、直流侧以及三相交流输出侧的接地短路故障。