HXD3型電力機(jī)車電路分析.doc

1、HXD3型電力機(jī)車電路圖HXD3型電力機(jī)車電路分析學(xué) 生 姓 名： 馮衛(wèi)國(guó) 學(xué) 號(hào)： 100283 專 業(yè) 班 級(jí)： 牽引動(dòng)力系鐵道機(jī)車車輛 指 導(dǎo) 教 師： 楚萬(wàn)喜 摘要隨著交流技術(shù)，微機(jī)控制技術(shù)的發(fā)展，交流傳動(dòng)系統(tǒng)的研究和開(kāi)發(fā)已引起世界各國(guó)的高度重視。交流傳動(dòng)系統(tǒng)無(wú)論是在性能指標(biāo)，裝置體積，設(shè)備維護(hù)還是節(jié)能乃至環(huán)保等均體現(xiàn)出巨大優(yōu)勢(shì)。HXD3型電力機(jī)車主傳動(dòng)系統(tǒng)和副主傳動(dòng)系統(tǒng)均采用了交流傳動(dòng)技術(shù)和微機(jī)網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)，整個(gè)電氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)起點(diǎn)高，技術(shù)領(lǐng)先的原則，并充分考慮大型貨運(yùn)電力機(jī)車的實(shí)際需要，采用先進(jìn)，成熟，可靠的技術(shù)，按照標(biāo)準(zhǔn)化，系列化，模塊化，信息化的總體要求，進(jìn)行全方位設(shè)計(jì)的。本文對(duì)

2、HXD3型電力機(jī)車電氣系統(tǒng)的組成做了簡(jiǎn)要的闡述，對(duì)機(jī)車整體的電路部分按照主電路，輔助電路，控制電路分類做了系統(tǒng)的分析，并對(duì)其中關(guān)鍵電氣部件做了說(shuō)明。關(guān)鍵詞：HXD3; 電路分析；電力機(jī)車；交流傳動(dòng)技術(shù)目錄摘要- 1 -第一章緒論- 4 -1.1電力機(jī)車的概念- 4 -1.2歷史沿革- 5 -1.3電力機(jī)車的類型- 5 -1.4選題意義- 6 -第二章HXD3電力機(jī)車電氣系統(tǒng)的組成- 7 -2.1電氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)概念- 7 -2.2電氣系統(tǒng)的組成- 7 -2.3HXD3電力機(jī)車的電氣線路- 8 -2.3.1主電路及其部件- 9 -(1)網(wǎng)側(cè)電路- 10 -(2)主變壓器- 11 -(3)牽引變流器

3、和牽引電動(dòng)機(jī)電路- 11 -(4)保護(hù)電路- 12 -2.3.2輔助電路- 12 -(1)三相輔助電路- 12 -(2)輔助變流器- 13 -(3)輔助變流器供電電路- 14 -(4)輔助電動(dòng)機(jī)電路- 14 -(5)輔助電動(dòng)機(jī)電路的保護(hù)系統(tǒng)- 15 -2.3.3控制電路- 16 -(1)控制電源電路（DC110V電源裝置）- 16 -(2)DC110V電源裝置電氣系統(tǒng)構(gòu)成- 17 -(3)電源輸入電路- 18 -(4)DC110V輸出回路- 19 -(5)控制電路- 20 -(6)DC110V電源裝置控制系統(tǒng)- 21 -(7)司機(jī)指令與信息顯示電路- 23 -(8)機(jī)車邏輯控制和保護(hù)電路- 2

4、4 -(9)輔助變流器控制電路- 24 -(10)牽引變流器控制電路- 25 -(11)機(jī)車照明電路和輔助設(shè)備控制- 25 -結(jié)論- 26 -致謝- 27 -參考文獻(xiàn)- 28 -第一章緒論1.1電力機(jī)車的概念英文名稱：Electric locomotives電力機(jī)車是指從外界擷取電力作為能源驅(qū)動(dòng)的鐵路機(jī)車，電源包括架空電纜、第三軌、電池等。同樣使用牽引電動(dòng)機(jī)的電傳動(dòng)柴油機(jī)車、燃?xì)鈾C(jī)車等不屬于電力機(jī)車。由牽引電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)車輪的機(jī)車。電力機(jī)車因?yàn)樗桦娔苡呻姎饣F路供電系統(tǒng)的接觸網(wǎng)或第三軌供給，所以是一種非自帶能源的機(jī)車。電力機(jī)車具有功率大、過(guò)載能力強(qiáng)、牽引力大、速度快、整備作業(yè)時(shí)間短、維修量少、運(yùn)

5、營(yíng)費(fèi)用低、便于實(shí)現(xiàn)多機(jī)牽引、能采用再生制動(dòng)以及節(jié)約能量，電力機(jī)車的牽引力和爬坡能力比內(nèi)燃機(jī)車和蒸汽機(jī)車要大得多，在載重過(guò)大或坡度較大的情況下無(wú)需采用多機(jī)牽引。電力機(jī)車最大的優(yōu)點(diǎn)就是無(wú)限行程，只要車輛不駛離電氣化段，就不會(huì)“餓倒”（故障除外）等優(yōu)點(diǎn)。使用電力機(jī)車牽引車列，可以提高列車運(yùn)行速度和承載重量，從而大幅度地提高鐵路的運(yùn)輸能力和通過(guò)能力。電力機(jī)車起動(dòng)加速快，爬坡能力強(qiáng)，工作不受嚴(yán)寒的影響，運(yùn)行時(shí)沒(méi)有煤煙，所以在運(yùn)輸繁忙的鐵路干線和隧道多、坡度陡的山區(qū)線路上更能發(fā)揮優(yōu)越性。此外，電力旅客列車，可為客車空氣調(diào)節(jié)和電熱取暖提供便利條件。電力機(jī)車由于電氣化鐵路基本建設(shè)投資大，所以應(yīng)用不如內(nèi)燃機(jī)車和

6、蒸汽機(jī)車廣泛。電力機(jī)車沒(méi)有空氣污染，且善于保養(yǎng)，牽引列車速度可達(dá)幾百千米，所以高速列車都是電力機(jī)車牽引的。電力機(jī)車另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)就是能夠在短時(shí)間內(nèi)完成啟動(dòng)和制動(dòng)，這個(gè)性能比蒸汽機(jī)車和內(nèi)燃機(jī)車要優(yōu)秀很多。所以在世界范圍內(nèi)，正大力發(fā)展電氣化鐵路。在綠色環(huán)保的今天，電力機(jī)車的發(fā)展更加受到重視1。由于我國(guó)的電氣化鐵路較少，所以會(huì)選擇把原本無(wú)電氣化的鐵路經(jīng)電氣化改造。電氣化改造后的鐵路速度將從100-120km/h提高到160-200km/h，這樣不僅能縮短列車的運(yùn)輸時(shí)間，還能達(dá)到5000t以上的貨運(yùn)列車運(yùn)輸。如今，走向“高鐵時(shí)代”的中國(guó)，正大力發(fā)展電氣化鐵路。1.2歷史沿革歷史簡(jiǎn)介：1835年荷蘭的斯特拉

7、廷和貝克爾兩人就試著制以電池供電的二軸小型鐵路車輛。1842年蘇格蘭人R.戴維 森首先造出一臺(tái)用40組電池供電的重 5噸的標(biāo)準(zhǔn)軌距電力機(jī)車。由于電動(dòng)機(jī)很原始，機(jī)車只能勉強(qiáng)工作。1879年德國(guó)人 W.von西門子駕駛一輛他設(shè)計(jì)的小型電力機(jī)車，拖著乘坐18人的三輛車，在柏林夏季展覽會(huì)上表演。機(jī)車電源由外部150伏直流發(fā)電機(jī)供應(yīng),通過(guò)兩軌道中間絕緣的第三軌向機(jī)車輸電。這是電力機(jī)車首次成功的實(shí)驗(yàn)。電力機(jī)車用于營(yíng)業(yè)是從地下鐵道開(kāi)始的。1890年英國(guó)倫敦首先用電力機(jī)車在 5.6公里長(zhǎng)的一段地下鐵道上牽引車輛。干線電力機(jī)車在1895年應(yīng)用于美國(guó)的巴爾的摩鐵路隧道區(qū)段，采用675伏直流電，自重97噸,功率10

8、70千瓦。19世紀(jì)末，德國(guó)對(duì)交流電力機(jī)車進(jìn)行了試驗(yàn),1903年德國(guó)三相交流電力機(jī)車創(chuàng)造了每小時(shí)210.2公里的高速紀(jì)錄2。中國(guó)于1914年在撫順煤礦使用1500伏直流電力機(jī)車。干線鐵路電力機(jī)車采用單相交流 25000伏50赫電流制。1958年制成第一臺(tái)以引燃管整流的“韶山”型電力機(jī)車。1968年改用硅整流器成功,稱“韶山1”型，持續(xù)功率為3780千瓦。  近年來(lái)干線電力機(jī)車向大功率、高速、耐用方面發(fā)展，客運(yùn)電力機(jī)車速度已從每小時(shí)160公里增加到200公里，并向250公里邁進(jìn)。1.3電力機(jī)車的類型電力機(jī)車是從接觸網(wǎng)上獲取電能的，接觸網(wǎng)供給電力機(jī)車的電流有直流和交流兩種。由于電

9、流制不同，所用的電力機(jī)車也不一樣，基本上可以分為三類：直直流電力機(jī)車 采用直流制供電時(shí)，牽引變電所內(nèi)設(shè)有整流裝置，它將三相交流電變成直流電后，再送到接觸網(wǎng)上。因此，電力機(jī)車可直接從接觸網(wǎng)上取得直流電供給直流串勵(lì)牽引電動(dòng)機(jī)使用，簡(jiǎn)化了機(jī)車上的設(shè)備。直流制的缺點(diǎn)是接觸網(wǎng)的電壓低，一般為1 500V或3 000V，接觸導(dǎo)線要求很粗，要消耗大量的有色金屬，加大了建設(shè)投資3。交直流電力機(jī)車 在交流制中，目前世界上大多數(shù)國(guó)家都采用工頻（50Hz）交流制，或25Hz低頻交流制。在這種供電制下，牽引變電所將三相交流電改變成25 kV工業(yè)頻率單相交流串勵(lì)電動(dòng)機(jī)，把交流電變成直流電的任務(wù)在機(jī)車上完成。由于接觸網(wǎng)電

10、壓比直流制時(shí)提高了很多，接觸導(dǎo)線的直徑可以相對(duì)減小，減少了有色金屬的消耗和建設(shè)投資。因此，工頻交流制得到了廣泛采用，世界上絕大多數(shù)電力機(jī)車也是交直流電力機(jī)車。交直交電力機(jī)車 采用直流串勵(lì)電動(dòng)機(jī)的最大優(yōu)點(diǎn)是調(diào)速簡(jiǎn)單，只要改變電動(dòng)機(jī)的端電壓，就能很方便地在較大范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)車的調(diào)速。但是這種電機(jī)由于帶有整流子，使制造和維修很復(fù)雜，體積也較大。而交流無(wú)整流子牽引電動(dòng)機(jī)（即三相異步電動(dòng)機(jī)）在制造、性能、功能、體積、重量、成本、及可靠性等方面遠(yuǎn)比整流子電機(jī)優(yōu)越得多。它之所以遲遲不能在電力機(jī)車上應(yīng)用，主要原因是調(diào)速比較困難。改變端電壓不能使這種電機(jī)在較大范圍內(nèi)改變速度，而只有改變電流的頻率才能達(dá)到目的。因

11、此，只有當(dāng)電子技術(shù)和大功率晶閘管變流裝置得到迅速發(fā)展的今天，才能生產(chǎn)出采用三相交流電機(jī)的先進(jìn)電力機(jī)車。交直交電力機(jī)車從接觸網(wǎng)上引入的仍然是單相交流電，它首先把單相交流電整流成直流電，然后再把直流電逆變成可以使頻率變化的三相交流電供三相異步電動(dòng)機(jī)使用。這種機(jī)車具有優(yōu)良的牽引能力，很有發(fā)展前途4。1.4選題意義隨著交流技術(shù)，微機(jī)控制技術(shù)的發(fā)展，交流調(diào)速系統(tǒng)的研究和開(kāi)發(fā)已引起世界各國(guó)的高度重視。并且人們已經(jīng)在生產(chǎn)實(shí)踐中領(lǐng)略到交流調(diào)速帶來(lái)的巨大收益。交流傳動(dòng)系統(tǒng)無(wú)論在性能指標(biāo)，裝置體積，設(shè)備維護(hù)，還是在節(jié)能乃至環(huán)保等方面，均體現(xiàn)出了巨大優(yōu)勢(shì)。但對(duì)于我國(guó)而言，機(jī)車車輛的交流傳動(dòng)技術(shù)，無(wú)論是從理論，還是實(shí)

12、用上，與發(fā)達(dá)國(guó)家還有一定的差距。本文結(jié)合HXD3交流貨運(yùn)電車的電路分析，理清交直交電力機(jī)車的理論問(wèn)題。第二章HXD3電力機(jī)車電氣系統(tǒng)的組成2.1電氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)概念HXD3交流傳動(dòng)貨運(yùn)電力機(jī)車是大連機(jī)車車輛有限公司與東芝公司聯(lián)合開(kāi)發(fā)的7200KW交流傳動(dòng)6軸貨運(yùn)電力機(jī)車，遵循設(shè)計(jì)原則為：（1） 堅(jiān)持設(shè)計(jì)起點(diǎn)高、技術(shù)領(lǐng)先的原則，根據(jù)大功率貨運(yùn)電力機(jī)車實(shí)際需要，盡量采用成熟、可靠的先進(jìn)技術(shù)。（2） 堅(jiān)持采用國(guó)際先進(jìn)技術(shù)、可靠的技術(shù)和國(guó)內(nèi)成熟的技術(shù)相結(jié)合的原則，以求獲得最高的性能價(jià)格比。（3） 全面滿足現(xiàn)代化鐵路裝備的要求。力爭(zhēng)實(shí)現(xiàn)操縱方便、運(yùn)行可靠、檢修容易。（4） 堅(jiān)持大小齊抓原則。在優(yōu)化選擇關(guān)鍵

13、電器部件的同時(shí)，抓好機(jī)車電氣系統(tǒng)的每一個(gè)細(xì)小環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)，徹底解決目前電力機(jī)車存在的“小問(wèn)題”。2.2電氣系統(tǒng)的組成機(jī)車的電氣系統(tǒng)主要由主傳動(dòng)及控制系統(tǒng)、輔助傳動(dòng)及控制系統(tǒng)和機(jī)車控制與監(jiān)測(cè)系統(tǒng)組成。具體結(jié)構(gòu)如圖所示5。注：BAT：蓄電池 MC：主司機(jī)控制器DKL：空氣制動(dòng)邏輯控制裝置 AC：輔助司機(jī)控制器ATP：行車安全控制裝置 DISPLAYUNIT：顯示單元VCB：真空斷路器 APU：輔變流裝置PANT：受電弓 CI：主變流裝置COMP：空氣壓縮機(jī) BLOWER：風(fēng)機(jī)SAND：撒砂裝置 CAB EQUIP：司機(jī)室設(shè)備機(jī)車主傳動(dòng)及其控制系統(tǒng)的任務(wù)，在于通過(guò)對(duì)機(jī)車牽引變流器的控制，實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)車牽引

14、電動(dòng)機(jī)的控制，從而實(shí)現(xiàn)機(jī)車的牽引和動(dòng)力制動(dòng)的特性控制。機(jī)車輔助傳動(dòng)及其控制系統(tǒng)的任務(wù)是實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)車輔助電路的控制，輔助電動(dòng)機(jī)按照其工作特性，可以分為兩類：一類是對(duì)牽引電動(dòng)機(jī)和冷卻塔的冷卻用通風(fēng)機(jī)電動(dòng)機(jī)的控制，它們可以用變頻變壓的方式工作；另一類是驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)等負(fù)載的電動(dòng)機(jī)，它們只能在定頻定壓方式工作。因此分別采用兩套輔助變流器供電。機(jī)車微機(jī)控制和監(jiān)測(cè)系統(tǒng)(簡(jiǎn)稱TCMS）的機(jī)車控制的核心，司機(jī)的一切命令和主要控制電器的控制信號(hào)，如：輔助電動(dòng)機(jī)自動(dòng)開(kāi)關(guān)等，均通過(guò)TCMS進(jìn)行輸入，經(jīng)過(guò)TCMS與機(jī)車牽引變流器控制單元、輔助變流器控制單元、ATP控制單元、電空制動(dòng)控制單元等進(jìn)行通信、數(shù)據(jù)交換，實(shí)現(xiàn)信息傳遞

15、。一些輔助控制電器信號(hào)則直接送到牽引交流器控制單元，實(shí)現(xiàn)相關(guān)邏輯控制和保護(hù)。機(jī)車控制的各種信息通過(guò)設(shè)置在司機(jī)室的微機(jī)控制顯示屏進(jìn)行顯示。2.3HXD3電力機(jī)車的電氣線路 HXD3電力機(jī)車上各種電機(jī)、電器設(shè)備按其功能和作用、電壓等級(jí)分別組成幾個(gè)獨(dú)立的電路系統(tǒng)。即主電路、輔助電路、控制電路。三個(gè)電路通過(guò)電磁、電機(jī)、電空等聯(lián)系起來(lái)，對(duì)機(jī)車進(jìn)行控制。2.3.1主電路及其部件圖2.2HXD3型電力機(jī)車主電路原理圖機(jī)車主電路是產(chǎn)生機(jī)車牽引力和制動(dòng)力的電器設(shè)備電路。機(jī)車主電路主要由網(wǎng)側(cè)電路、主變壓器、牽引變流器及牽引電動(dòng)機(jī)等組成。具體如圖2.2所示。主電路所完成的功能是電能和機(jī)械能間的相互轉(zhuǎn)換。機(jī)車牽引工況

16、時(shí)，機(jī)車主變壓器原邊通過(guò)受電弓、高壓隔離開(kāi)關(guān)、和主斷路器獲得25KV交流電經(jīng)過(guò)主變壓器的降壓，有主變壓器次邊6個(gè)獨(dú)立的牽引繞組分別向6組交直交支路供電，每組交直交電路由一個(gè)兩點(diǎn)式單相四象限PWM整流器和一個(gè)兩點(diǎn)式三相VVVF逆變器組成。三相VVVF逆變器向牽引電動(dòng)機(jī)供電，牽引電動(dòng)機(jī)在電動(dòng)機(jī)狀態(tài)下工作，實(shí)現(xiàn)機(jī)械能的轉(zhuǎn)換，變?yōu)闄C(jī)車的牽引力和速度。機(jī)車在制動(dòng)工況時(shí)，則進(jìn)行與上述相反的轉(zhuǎn)換。這是電動(dòng)機(jī)在發(fā)電機(jī)狀態(tài)工作，將列車的動(dòng)能或位能轉(zhuǎn)換為電能，向接觸網(wǎng)回饋電能，這時(shí)牽引時(shí)按整流器工作的變流器，變?yōu)槟媪髌鞴ぷ鳌Ｈ嚬灿?組變流器，加上相應(yīng)的電器，分別安裝在兩套變流器機(jī)柜中。牽引變流器的控制采用單獨(dú)獨(dú)

17、立控制方式，機(jī)車的單軸輸出功率為1200KW6?，F(xiàn)將各電路的作用分述如下：(1)網(wǎng)側(cè)電路網(wǎng)側(cè)電路由2臺(tái)受電弓、2臺(tái)高壓隔離開(kāi)關(guān)、1個(gè)高壓電壓互感器、1個(gè)高壓電流互感器、1臺(tái)主斷路器、1臺(tái)避雷器、主變壓器原邊繞組、2個(gè)低壓電流互感器和回流裝置等組成。機(jī)車通過(guò)受電弓AP1或AP2從接觸網(wǎng)受流，經(jīng)高壓隔離開(kāi)關(guān)QS1或QS2和主斷路器QF1，通過(guò)高壓電流互感器TA1進(jìn)入車內(nèi)，經(jīng)25KV高壓電纜與主變壓器A端子相連，經(jīng)主變壓器原邊AX后，通過(guò)6個(gè)并聯(lián)的回流裝置EB1EB6從輪對(duì)回流至鋼軌。受電弓采用DSA型受電弓，弓內(nèi)裝有自動(dòng)降弓裝置，當(dāng)弓網(wǎng)故障時(shí)，可自動(dòng)降弓。高壓隔離開(kāi)關(guān)具有手動(dòng)操作功能。當(dāng)一臺(tái)受電弓

18、發(fā)生故障接地時(shí)，可通過(guò)手動(dòng)操作高壓隔離開(kāi)關(guān)，切除故障受電弓，有另一臺(tái)受電弓維持級(jí)車運(yùn)行，以減少機(jī)破故障，提高機(jī)車運(yùn)行可靠。高壓電壓互感器其次邊輸出分別送到牽引變流器1和牽引變流器2的控制單元，作為牽引變流器控制的同步信號(hào)使用，還可以作為原邊電壓的檢測(cè)和為電度表的計(jì)量提供電壓輸入。主斷路器該電器的作用為正常狀態(tài)下的電路的開(kāi)閉及故障狀態(tài)下電路的開(kāi)斷，后者包含機(jī)車接地和短路等故障。由于鼓掌電流增長(zhǎng)快、電流大，因此要求斷路器盡可能短時(shí)間內(nèi)動(dòng)作，并能開(kāi)斷極大的短路電流。高壓電流互感器對(duì)主變壓器原邊電流進(jìn)行檢測(cè)，用以驅(qū)動(dòng)保護(hù)繼電器，起原邊過(guò)流保護(hù)作用。避雷器避雷器接在主斷路器和高壓電流互感器之間，用以抑制

19、操作過(guò)電壓及雷擊過(guò)電壓。高壓接地開(kāi)關(guān)在機(jī)車停電進(jìn)行高壓設(shè)備或在車頂檢修時(shí)（同時(shí)必須接上接地棒）需通過(guò)打開(kāi)機(jī)車天窗門，轉(zhuǎn)換高壓接地開(kāi)關(guān)，使車頂網(wǎng)側(cè)部分接地，以確保人身安全.低壓電流互感器一只低壓電流互感器為電度表的計(jì)量提供原邊電流信號(hào)，并為機(jī)車微機(jī)控制系統(tǒng)提供原邊電流信號(hào)，另一只低壓電流互感器給TCMS送入原邊電流信號(hào)，用于危機(jī)顯示屏顯示?；亓餮b置保證網(wǎng)側(cè)電流向鋼軌的回流作用，同時(shí)保護(hù)機(jī)車輪對(duì)軸承不受電蝕以及機(jī)車可靠的接地性能。(2)主變壓器主變壓器有6個(gè)1450V牽引繞組分別用于兩套牽引變流器供電，兩個(gè)399V輔助繞組分別用于輔助變流器的供電。(3)牽引變流器和牽引電動(dòng)機(jī)電路 牽引變流器的組成

20、牽引變流器UM1內(nèi)部可以看出3個(gè)獨(dú)立的整流中間電路逆變環(huán)節(jié)構(gòu)成，每個(gè)環(huán)節(jié)分別有2個(gè)接觸器、1個(gè)輸入電流互感器、1個(gè)充電電阻、1個(gè)四象限變流器、中間電器、1個(gè)PWM逆變器、2個(gè)輸出電流互感器等組成。3個(gè)整流中間電路逆變環(huán)節(jié)的主電路和控制電路相對(duì)獨(dú)立，分別提供給3個(gè)牽引電動(dòng)機(jī)。當(dāng)其中一組或幾組發(fā)生故障時(shí)，可自定切除，剩余單元可繼續(xù)工作。 牽引變流器工作原理在變流器輸入端，設(shè)有變流器充電電路，當(dāng)中間電壓為零時(shí)，主變壓器的牽引繞組通過(guò)充電電阻向四象限整流器，給中間直流回路支撐電容充電。若不接入充電電阻，當(dāng)電源接入時(shí)，電容上的電壓不能突變，因此電源相當(dāng)于通過(guò)二極管短路，會(huì)形成相當(dāng)大的沖擊電流。當(dāng)中間直流

21、電壓達(dá)到2000V時(shí)，中間電路預(yù)充電完成，充電接觸器切除充電電阻。這時(shí)，牽引繞組向中間直流回路支持電容繼續(xù)充電，直至2800V。整個(gè)充電過(guò)程完成后，逆變器可以投入使用。在再生制動(dòng)時(shí)，逆變器工作在整流狀態(tài)，整流器工作在你變狀態(tài)。由牽引電動(dòng)機(jī)向主變壓器牽引繞組饋電，將電能回饋至接觸網(wǎng)。輸入電流互感器起控制和檢測(cè)充電電流及牽引繞組短路電流的作用。輸出電流互感器起監(jiān)測(cè)牽引電動(dòng)機(jī)輸入電流的作用。中間直流電路由中間電壓支撐電容、瞬時(shí)過(guò)電壓限制電路和主接地保護(hù)電路組成。瞬時(shí)過(guò)電壓限制電路由IGBT和限流電路組成。檔支撐電容上的中間電壓超過(guò)允許電壓范圍時(shí)，IGBT元件導(dǎo)通，通過(guò)限流電阻放大，使中間電壓保持在允

22、許電壓值內(nèi)。 牽引電動(dòng)機(jī)供電電路機(jī)車的牽引電動(dòng)機(jī)M13由牽引變流器UM1的3個(gè)PWM逆變器分別單獨(dú)供電，實(shí)現(xiàn)牽引電動(dòng)機(jī)的單獨(dú)控制。這樣，整臺(tái)機(jī)車的6個(gè)軸的輪徑差、軸重轉(zhuǎn)移及空轉(zhuǎn)等可能引起負(fù)載分配不均，均可以通過(guò)牽引變流器的控制進(jìn)行適當(dāng)?shù)难a(bǔ)償，以實(shí)現(xiàn)最大限度的發(fā)揮機(jī)車牽引力。當(dāng)一臺(tái)機(jī)組故障時(shí)，只需切除一組機(jī)組，機(jī)車仍能保持六分之五的牽引動(dòng)力。(4)保護(hù)電路 主變壓器牽引繞組的過(guò)流保護(hù)當(dāng)主變壓器牽引繞組發(fā)生過(guò)流時(shí)，通過(guò)牽引變流器中的相應(yīng)電流傳感器發(fā)出過(guò)流信號(hào)，通過(guò)控制單元對(duì)相應(yīng)的變流器環(huán)節(jié)實(shí)行封閉保護(hù)。 接地保護(hù)電路跨接在中間回路2個(gè)串聯(lián)電容的中點(diǎn)的1個(gè)接地信號(hào)檢測(cè)傳感器組成了主接地保護(hù)電路。當(dāng)主

23、電路正常時(shí)，由于只有一個(gè)接地，接地保護(hù)電路中流過(guò)的電流為零，接地信號(hào)檢測(cè)傳感器無(wú)信號(hào)輸出。當(dāng)主電路某一點(diǎn)接地時(shí)，形成回路，將在接地信號(hào)傳感器中流過(guò)接地故障電流，傳感器輸出電流信號(hào)，是保護(hù)裝置動(dòng)作，斷開(kāi)主斷路器。可以通過(guò)接地故障的轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)，實(shí)施接地保護(hù)隔離。每一個(gè)變流器柜分別含三套接地保護(hù)電路，可以分別對(duì)三個(gè)交直交電路進(jìn)行檢測(cè)和保護(hù)，接地檢測(cè)信號(hào)送TCMS，顯示接地故障。 牽引電動(dòng)機(jī)過(guò)流保護(hù)當(dāng)牽引電動(dòng)機(jī)發(fā)生過(guò)流時(shí)，通過(guò)牽引變流器中的相應(yīng)電流傳感器發(fā)出過(guò)流信號(hào)，由變流器控制單元對(duì)相應(yīng)的變流器環(huán)節(jié)實(shí)施封鎖保護(hù)。2.3.2輔助電路HXD3型交流傳動(dòng)貨運(yùn)機(jī)車的輔助電氣系統(tǒng)是由輔助變流器、各輔助機(jī)組及輔助

24、加熱設(shè)備等組成。該系統(tǒng)具有電壓穩(wěn)定、平衡、節(jié)能、低噪音、維護(hù)工作量小等優(yōu)點(diǎn)，有利于各輔助電機(jī)運(yùn)行。對(duì)于機(jī)車來(lái)說(shuō)，每輛機(jī)車裝載有2組輔助變流器，正常工作時(shí)，一組（UA11）實(shí)行VVVF控制，另一組（UA12）實(shí)行CACF控制。但是，當(dāng)某一個(gè)輔助變流器發(fā)生故障時(shí)，另一組輔助變流器則滿載投入，以CACF控制模式提供能量7.(1)三相輔助電路HXD3型交流貨運(yùn)電力機(jī)車輔助變流系統(tǒng)的供電電路是由主變壓器輔助繞組、輔助變流器、濾波電感和濾波電容、接觸器、自動(dòng)開(kāi)關(guān)、輔助電動(dòng)機(jī)等組成。具體電路如圖2.3所示。輔助變流器UA11、UA12分別有主變壓器的兩個(gè)輔助繞組供電，兩個(gè)輔助繞組的電壓均為399V。每個(gè)輔助

25、變流器的輸出側(cè)都加有濾波電感和濾波電容組成的正弦波濾波器，這樣逆變器輸出的正弦波給各輔機(jī)供電，從而大大的降低了對(duì)輔助繞組匝間絕緣的要求，提高輔機(jī)的使用壽命，機(jī)車上各輔助電動(dòng)機(jī)均通過(guò)各自的自動(dòng)開(kāi)關(guān)與正弦波濾波器連接，除2臺(tái)空氣壓縮機(jī)外，均不設(shè)電磁接觸器，使輔助電動(dòng)機(jī)電路簡(jiǎn)單、可靠8。圖2.3HXD3型電力機(jī)車輔助電動(dòng)機(jī)供電電路原理圖(2)輔助變流器一臺(tái)機(jī)車共設(shè)置有2套輔助變流器，分別同2套牽引變流器安裝在一起，組成牽引變流裝置。每一組輔助變流器由整流電路、中間直流環(huán)節(jié)、逆變電路等組成。整流電路采用四象限整流，并串有平波電抗器。為了保證逆變器輸入電壓穩(wěn)定，在整流輸出電路并聯(lián)電容器，因此可以看成是恒

26、壓源。每套輔助逆變器的輸出均可有VVVF和CVCF兩種工作方式，可以按連接的輔助電動(dòng)機(jī)的情況需要，工作在適當(dāng)?shù)姆绞健Ｔ谡Ｇ闆r下，2套輔助變流器基本上一50%的額定容量工作，輔助變流器1（APU1）工作在VVVF方式，輔助變流器2（APU2）工作在CVCF方式，分別為輔助電動(dòng)機(jī)供電。當(dāng)某一套發(fā)生故障時(shí)，另一套可以承擔(dān)機(jī)車全部輔助電動(dòng)機(jī)的負(fù)載，不需要切除任何輔助電動(dòng)機(jī)。此時(shí)，輔助變流器在CVCF方式工作，仍能保證輔助電動(dòng)機(jī)能滿功率運(yùn)行，輔助電動(dòng)機(jī)負(fù)載功率的控制由機(jī)車微機(jī)控制系統(tǒng)自動(dòng)來(lái)完成。由于輔助繞組的電壓為399V，即使接觸網(wǎng)電壓在17.531.5KV范圍內(nèi)變化，整流電壓仍能保證輔助逆變器的輸

27、出電壓達(dá)到380V，保證輔助電動(dòng)機(jī)的正常運(yùn)行。輔助變壓器內(nèi)部設(shè)有過(guò)壓、過(guò)流、接地保護(hù)。(3)輔助變流器供電電路輔助變流器UA11的輸出首先經(jīng)過(guò)正弦波濾波器LC1，在經(jīng)過(guò)接觸器KM11給牽引風(fēng)機(jī)電動(dòng)機(jī)MA11、MA12、MA1、MA14、MA15、MA16和復(fù)合冷卻風(fēng)機(jī)電動(dòng)機(jī)MA17、MA18供電。由于以上負(fù)載屬于風(fēng)機(jī)類負(fù)載，輔助變流器可工作在變頻變壓狀態(tài)。輔助變流器UA12的輸出首先經(jīng)過(guò)正弦波濾波器LC2，在經(jīng)過(guò)接觸器KM12給空氣壓縮機(jī)電動(dòng)機(jī)MA19、MA20、主變壓器油泵MA21、MA22、司機(jī)室空調(diào)EV11、EV12、2臺(tái)牽引變流器水泵WP、2臺(tái)輔助變流器通風(fēng)機(jī)APBM以及其他輔助設(shè)備（

28、加熱器等）供電。由于以上負(fù)載屬于泵類負(fù)載，輔助變流器工作在定頻定壓狀態(tài)。同時(shí)輔助變流器UA11、UA12的中間直流還向UC（DC110V電源裝置）供電。在輔助變流器1或輔助變流器2發(fā)生故障的情況下，開(kāi)斷其相應(yīng)的輸出接觸KM11或輸出接觸器KM12，在閉合故障轉(zhuǎn)換裝置KM20，把故障輔助變流器的負(fù)載切換到另一個(gè)輔助變流器上，由該輔助變流器對(duì)全車的三相輔助電動(dòng)機(jī)供電。(4)輔助電動(dòng)機(jī)電路機(jī)車上的各輔助電動(dòng)機(jī)均通過(guò)各自的自動(dòng)開(kāi)關(guān)與輔助變流器連接，除2臺(tái)空氣壓縮機(jī)外，均不設(shè)電磁接觸器，使得輔助電動(dòng)機(jī)電路更簡(jiǎn)化、更可靠。當(dāng)輔助變流器采用軟啟動(dòng)方式啟動(dòng)時(shí)，除空氣壓縮機(jī)電動(dòng)機(jī)外，其他輔助電動(dòng)機(jī)也隨之啟動(dòng)。空

29、壓縮機(jī)的啟動(dòng)受電磁接觸器的控制，電磁接觸器受機(jī)車司機(jī)控制扳鍵開(kāi)關(guān)和總風(fēng)缸空氣壓力繼電器的控制。(5)輔助電動(dòng)機(jī)電路的保護(hù)系統(tǒng) 輔助系統(tǒng)主電路接地保護(hù)在輔助變流器UA11、UA12內(nèi)部，分別設(shè)有1套接地保護(hù)裝置，進(jìn)行輔助系統(tǒng)主電路的接地保護(hù)。當(dāng)對(duì)應(yīng)輔助回路發(fā)生故障且只有一點(diǎn)接地時(shí)，可以控制電器柜內(nèi)對(duì)應(yīng)的接地故障轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)置“中立位”，繼續(xù)維持機(jī)車運(yùn)行，回段后再行處理，或者將故障的輔助變流器切除，機(jī)車維持一組輔助變流器供電，回段后再行處理。 輔助變流器的過(guò)流和過(guò)載保護(hù)在每一組輔助變流器的輸入回路中，設(shè)有輸入電流互感器ACCT，起控制和監(jiān)視變流器充電電流及輔助繞組短路電流的作用，其動(dòng)作保護(hù)值為1600

30、A，保護(hù)發(fā)生時(shí)，四象限整流器的門極均被封鎖，工作接觸器K、AK均斷開(kāi)，同時(shí)向微機(jī)控制系統(tǒng)發(fā)出跳主斷的信號(hào)，該故障消除后10s內(nèi)自動(dòng)復(fù)位，如果此故障在2分鐘內(nèi)連續(xù)發(fā)生2次，該輔助變流器將被鎖死，必須切斷輔助變流器的控制電源，才可解鎖。在每一組輔助變流器的輸入回路中，設(shè)有輸出電流互感器CTU和CTW，對(duì)輔助電動(dòng)機(jī)回路過(guò)載及輔助電動(dòng)機(jī)三相不平衡起控制和監(jiān)視保護(hù)作用，輔助電動(dòng)機(jī)回路過(guò)載保護(hù)的動(dòng)作之為850A。保護(hù)發(fā)生時(shí)，逆變器的門極均被封鎖，同時(shí)向微機(jī)控制系統(tǒng)發(fā)出跳主斷信號(hào)。該故障消除后10s內(nèi)自動(dòng)復(fù)位，如果此故障在2分鐘內(nèi)連續(xù)發(fā)生6次，該輔助變流器將被鎖死，必須切斷輔助變流器的控制電源，才可解鎖。

31、輔助變流器中間直流回路電壓保護(hù)輔助變流器中間直流回路設(shè)有兩組電壓監(jiān)測(cè)環(huán)節(jié)，其中DCPT4是用于四象限整流器的控制，DCPT5是用于逆變器的控制；當(dāng)DCPT5監(jiān)測(cè)到中間回路電壓大于675V時(shí)，中間回路電壓保護(hù)環(huán)節(jié)動(dòng)作，逆變器門極被封鎖，逆變器停止輸出；當(dāng)DCPT4監(jiān)測(cè)到中間回路電壓大于等于825V或小于675V時(shí)，四象限整流器門極被封鎖，四象限整流器停止輸出。 輔助變流器輸入電壓的保護(hù)當(dāng)輔助變流器的輸入電壓（即輔助繞組的輸出電壓）低于283V時(shí)（即網(wǎng)壓低于17.5KV時(shí)），四象限整流器門極被封鎖，工作接觸器K、AK斷開(kāi)，四象限整流器停止輸出。當(dāng)輔助變流器的輸入電壓高于502V時(shí)（即網(wǎng)壓高于31.

32、5KV時(shí)），過(guò)壓保護(hù)環(huán)節(jié)動(dòng)作，四象限整流器門極被封鎖，工作接觸器K、AK斷開(kāi)，四象限整流器停止輸出。 110V充電模塊輸入電源的短路過(guò)載保護(hù)每組輔助變流器均可向110V充電模塊提供DC750電源，輸出電源回路通過(guò)熔斷器DF進(jìn)行短路過(guò)載保護(hù)，熔絲額定值為215A。當(dāng)DF出現(xiàn)熔斷后，輔助變流器將通過(guò)微機(jī)控制系統(tǒng)TCMS。進(jìn)行110V充電模塊輸入電源的轉(zhuǎn)換，由另一組的輔助變流器向110V充電模塊提供直流電源，同事微機(jī)顯示屏也進(jìn)行相應(yīng)的故障記錄和顯示。2.3.3控制電路機(jī)車的控制系統(tǒng)簡(jiǎn)稱TCMSTCMS主要功能是實(shí)現(xiàn)機(jī)車特性控制、邏輯控制、故障監(jiān)視和診斷，能將有關(guān)信息送到司機(jī)室內(nèi)的機(jī)車控制狀態(tài)顯示裝置

33、。TCMS包括一個(gè)控制裝置和兩個(gè)顯示單元，其中控制裝置設(shè)有兩套控制環(huán)節(jié)，一套為主控制環(huán)節(jié)，一套為備用控制環(huán)節(jié)9。機(jī)車的控制電路系統(tǒng)主要完成的功能是：順序邏輯控制：如升、降受電弓，分、合主斷路器，閉合輔助接觸器、啟動(dòng)輔助變流器等。機(jī)車特性控制：采用恒牽引力/制動(dòng)力+準(zhǔn)恒速控制牽引電動(dòng)機(jī)，實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)車的控制。定速控制：根據(jù)機(jī)車運(yùn)行速度可以實(shí)現(xiàn)牽引、電制動(dòng)的自動(dòng)轉(zhuǎn)換，有利于機(jī)車根據(jù)線路情況的實(shí)現(xiàn)限速運(yùn)行。輔助電動(dòng)機(jī)控制：除空氣壓縮機(jī)外，機(jī)車各輔助電動(dòng)機(jī)根據(jù)機(jī)車準(zhǔn)備情況，在外條件具備的前提下，由TCMS發(fā)出指令啟動(dòng)、運(yùn)行?？諝鈮嚎s機(jī)則根據(jù)總風(fēng)缸壓力情況由接觸器的分合來(lái)實(shí)現(xiàn)控制。空電聯(lián)合制動(dòng)控制：同交直傳

34、動(dòng)貨運(yùn)機(jī)車（如SS4改機(jī)車）相同。機(jī)車粘著控制：包括防空轉(zhuǎn)、防滑行控制、軸重轉(zhuǎn)移補(bǔ)償控制。機(jī)車的控制電路可以分為以下幾個(gè)部分：(1)控制電源電路（DC110V電源裝置）機(jī)車控制電源的核心部件是DC110V充電電源模塊PSU，具體如圖2.4所示圖2.4DC110V充電電源模塊電路機(jī)車DC110V控制電源采用的是高頻電源模塊PSU與蓄電池并聯(lián)，共同輸出的工作方式，在通過(guò)自動(dòng)開(kāi)關(guān)分別送到各個(gè)支路，如微機(jī)控制、機(jī)車控制、主變路器、車內(nèi)照明、車外照明等。PSU的輸入電源來(lái)自輔助變流器UA11或UA12的中間回路電源，點(diǎn)UA11或UA12均正常時(shí)，由UA12向PSU輸入DC750V電源，當(dāng)UA12故障時(shí)，

35、轉(zhuǎn)向有UA11向PSU輸入750V電源。DC110V充電電源模塊PSU含兩組電源，通常只有一組電源工作，故障時(shí)另一組電源開(kāi)始供電，每組電源模塊的輸入電壓為DC750V，輸出電壓為DC110V±2%，額定輸出電流為55A，輸出功率為6050KW（25），采用自冷卻方式，控制電源電壓采用DC750V10。(2)DC110V電源裝置電氣系統(tǒng)構(gòu)成充電器輸入電壓DC750V，功率6.05KW，采用自然冷卻方式，輸出特性曲線如圖2.5所示圖2.5輸出電壓與輸出電流的曲線裝置電氣組成可以劃分為四大部分，依次為電源輸入電路、預(yù)充電電路、DC110V輸出電路和控制電路，如圖2.6所示圖2.6DC110

36、V電源裝置電氣系統(tǒng)框圖(3)電源輸入電路裝置的輸入電源來(lái)自機(jī)車輔助逆變器APU的中間直流回路，采用雙電源、雙路供電方式，具體如圖2.7所示圖2.7APU與PSU的接線圖中A部為電源輸入線，輸入電源的選擇出OP信號(hào)（位于APU2中）進(jìn)行控制。QS47閉合2.5s后，APU2就送出OP信號(hào)（無(wú)故障時(shí)此信號(hào)為110V），通過(guò)繼電器連鎖控制CTT接觸器，實(shí)現(xiàn)輸入電源的選擇。表顯示了OP與RY3繼電器和CTT接觸器的關(guān)系。表OP信號(hào)與電源選擇的關(guān)系(4)DC110V輸出回路IGBT、整流回路的絕緣變壓器IST1和整流器FR、平波回路的電抗器DCL1和平波電容LC1構(gòu)成了DC/DC轉(zhuǎn)換回路，如圖2.8所示

37、圖2.8DC/DC轉(zhuǎn)換回路微機(jī)系統(tǒng)以脈寬調(diào)制為原理控制IGBT動(dòng)作，將輸出電壓變?yōu)榻涣髅}沖電壓，輸入到變壓器的原邊（波形見(jiàn)圖2.8）。需注意的是IGBT工作在高頻段上，關(guān)斷瞬間會(huì)產(chǎn)生一個(gè)巨大的尖峰。這個(gè)尖峰對(duì)IGBT非常有害，所以在IGBT回路中并聯(lián)一個(gè)無(wú)感電容，用以消除尖峰。而且這個(gè)電容要與IGBT的兩端直接相連，以防止線路中的雜散感抗進(jìn)入回路中，從而影響電容對(duì)尖峰的吸收效果，失去對(duì)IGBT的保護(hù)作用。圖2.8變流器輸出波形DC/DC回路中的輸出變壓器IST1為中頻變壓器，變?yōu)?50V/150V，二次側(cè)輸出電壓經(jīng)整流器、平波電抗DCL1和平波電容LC1構(gòu)成濾波回路后，輸出110V直流電壓11

38、。(5)控制電路控制電路是PSU的控制核心。中間部分是控制基板PWB，它收集PSU內(nèi)部的各個(gè)器件的狀態(tài)以及電壓、電流信號(hào)，并進(jìn)行邏輯處理，然后控制繼電器（CTT、RY1等）動(dòng)作、向IGBT發(fā)出指令。左側(cè)部分是基板的電源供電電路，經(jīng)過(guò)一個(gè)小型的電源轉(zhuǎn)換器（記作psu）后，向基板提供正常工作所需的電源。右側(cè)為輸入/輸出信號(hào)，并預(yù)留了RS-232C串行接口，方便與電腦相連，如圖2.9所示。圖2.9控制電路IGBT GATE SIG-IGBT門信號(hào)；APU 750V INPUT-APU 750V 輸入；swlectSwitch-選擇開(kāi)關(guān)；CONTROL-SIGNAL-控制信號(hào)；CONTROL PWB-

39、控制PWB單元是否工作，則取決于左下角的選擇開(kāi)關(guān)電路。這部分由兩個(gè)開(kāi)關(guān)構(gòu)成，SW1為自動(dòng)/手動(dòng)選擇開(kāi)關(guān)，“TCMS”位表示由機(jī)車的微機(jī)系統(tǒng)來(lái)控制單元的啟動(dòng)；“MANUAL”位表示通過(guò)手動(dòng)選擇開(kāi)關(guān)SW2來(lái)選擇工作的單元。具體如圖2.10所示。圖2.10 選擇開(kāi)關(guān)電路FROM TCMS-來(lái)自TCMS;TCMS OR MANUAL SELECT-TCMS/手動(dòng)選擇；采用這種控制電路，對(duì)機(jī)車控制系統(tǒng)而言，信號(hào)處理簡(jiǎn)單；微機(jī)只用輸出一個(gè)信號(hào)就可以選擇所需要啟動(dòng)的PSU12.(6)DC110V電源裝置控制系統(tǒng) 控制基板框圖PSU的控制系統(tǒng)由微機(jī)系統(tǒng)組成，控制核心部件安裝在控制基板上，控制功能框圖如圖2.1

40、1所示。電源轉(zhuǎn)換模塊為基板內(nèi)的各個(gè)芯片提供電源，IGBT的門極電壓為±15V。模擬量處理模塊采集電壓、電流傳感器（DCPT、DCCT、HCT）送來(lái)的輸入電流、輸出電壓和IGBT電流值。DI/DO模塊是對(duì)開(kāi)關(guān)量輸入/輸出的控制模塊。采集空氣斷路器MCCB的狀態(tài)等開(kāi)關(guān)量信息，同時(shí)也進(jìn)行輸出，控制CTT等接觸器的工作。圖 2.11控制基板框圖門極脈沖輸出模塊是驅(qū)動(dòng)電路，它將微機(jī)輸出的IGBT門極信號(hào)與IGBT的高壓回路進(jìn)行隔離，保證控制信號(hào)不受外電路中高電壓的干擾，保護(hù)微機(jī)系統(tǒng)各個(gè)芯片不被高壓燒損。FC中間電容電壓檢測(cè)用來(lái)檢測(cè)中間電容的端電壓，用于裝置的控制和檢測(cè)。 輸出電壓控制框圖充電器

41、的主要控制目標(biāo)是輸出電壓，其控制規(guī)則嚴(yán)格遵守特性曲線要求，具體如圖2.12所示。圖2.12 輸出電壓控制框圖輸出電壓控制系統(tǒng)是個(gè)雙閉環(huán)控制系統(tǒng)，電壓控制環(huán)起主要作用，電流控制環(huán)起輔助作用。在特性曲線的恒壓階段，輸出電壓的反饋值與基準(zhǔn)電壓比較后，生成一個(gè)電流參考值，然后與電流反饋值進(jìn)行比較，最終確定一個(gè)輸出波形，送到PWM發(fā)生器中，產(chǎn)生IGBT的門及控制信號(hào)；在限流階段，過(guò)程同恒壓階段，只是在電壓比較器處多比較了一個(gè)“輸出電壓降低值”的參數(shù)。這個(gè)值的確定將根據(jù)預(yù)先寫(xiě)入的程序中的限流曲線生成，所以此時(shí)電流控制環(huán)的地位比電壓控制環(huán)高，其主導(dǎo)地位。軟啟動(dòng)處理環(huán)節(jié)，將輸入的給定值按照一定的斜率加載到電壓

42、比較器中。以這種方式進(jìn)行輸入，給定電壓值就不會(huì)是一個(gè)階躍信號(hào)，裝置最終的輸出電壓也會(huì)平穩(wěn)上升，防止了IGBT因突然流過(guò)過(guò)大電流而損壞。絕對(duì)值變換環(huán)節(jié)將輸出電流反饋的全周期的波形，變換為半周期的上半波波形，相當(dāng)于整流回路。這樣處理后更容易比較和計(jì)算13。 邏輯控制時(shí)序控制充電器中各個(gè)接觸器和繼電器的動(dòng)作、IGBT的觸發(fā)時(shí)間都是有一定時(shí)序的，這樣才能保證設(shè)備的安全和進(jìn)行正常的工作。圖2.13所示，顯示了時(shí)序控制及相應(yīng)的波形。圖2.13時(shí)許控制及波形充電裝置的工作過(guò)程如下：當(dāng)APU開(kāi)始工作后，其中間直流回路的電壓逐漸上升，達(dá)到750V。控制電路檢測(cè)到輸入電壓達(dá)到750V，并維持10s后，首先閉合CT

43、T接觸器，預(yù)充電回路投入工作，中間電容FC兩端電壓上升。延時(shí)3s后預(yù)充電完成，觸發(fā)晶閘管CHS，使裝置進(jìn)入工作狀態(tài)。然后輸入IGBT門極信號(hào)，得到110V直流電源、當(dāng)APU停止工作后，輸入電壓下降，當(dāng)中間電容電壓低于620V時(shí)。裝置也停止工作，停止時(shí)許與工作時(shí)序相反。 裝置的保護(hù)裝置DC110V電源裝置自身具有輸入過(guò)電壓、欠壓、過(guò)流，輸出欠壓、過(guò)流等保護(hù)功能，因?yàn)檫@些參數(shù)對(duì)裝置本身是獨(dú)有的，不同于其他設(shè)備，但對(duì)于接地保護(hù)，該裝置就沒(méi)設(shè)立單獨(dú)的保護(hù)電路，而是把這一保護(hù)功能交給機(jī)車系統(tǒng)來(lái)實(shí)施，裝置的高壓部分連接到機(jī)車輔助逆變器中，那么高壓電路接地保護(hù)就由APU來(lái)處理，輸出電路連接到機(jī)車的控制系統(tǒng)中

44、，那么就由機(jī)車的控制接地保護(hù)來(lái)完成。裝置對(duì)于接地保護(hù)的策略，充分利用了機(jī)車的資源，同時(shí)節(jié)約了成本。實(shí)際應(yīng)用證明，保護(hù)的策略設(shè)計(jì)是成功的。(7)司機(jī)指令與信息顯示電路機(jī)車的2個(gè)司機(jī)室的控制指令通過(guò)相應(yīng)的控制電器，分別送到TCMS。這些信號(hào)有：司機(jī)電鑰匙開(kāi)關(guān)信號(hào)、主司機(jī)控制器換向手柄信號(hào)和調(diào)速手柄控制級(jí)位信號(hào)、輔助司機(jī)控制器手柄控制級(jí)位信號(hào)、受電弓的升降弓信號(hào)、主斷路器的分合信號(hào)、空氣壓縮機(jī)的啟停信號(hào)、以及司機(jī)室的其他信號(hào)。其他還有：故障復(fù)位、緊急制動(dòng)、過(guò)分相、定速控制等信號(hào)。用于機(jī)車受電弓升降控制、主斷路器分合控制、空氣壓縮機(jī)的啟?？刂啤⑤o助變流器和牽引變流器的啟?？刂啤⑦\(yùn)行控制等，進(jìn)一步地實(shí)現(xiàn)

45、對(duì)機(jī)車相應(yīng)的邏輯控制和牽引制動(dòng)特性控制。機(jī)車控制的信息顯示出設(shè)置在司機(jī)操縱臺(tái)的故障顯示燈和危機(jī)顯示屏來(lái)完成14。(8)機(jī)車邏輯控制和保護(hù)電路機(jī)車的邏輯控制和保護(hù)電路主要是各自動(dòng)開(kāi)關(guān)、各流速繼電器故障隔離開(kāi)關(guān)、高壓故障隔離開(kāi)關(guān)、壓縮機(jī)接觸器狀態(tài)、主斷路器狀態(tài)、輔助變流器的庫(kù)內(nèi)試驗(yàn)開(kāi)關(guān)、牽引變流器試驗(yàn)開(kāi)關(guān)、各種接地保護(hù)、空氣管路系統(tǒng)壓力繼電器等與TCMS接口，主要用于機(jī)車的各種工作邏輯控制、保護(hù)邏輯控制，并通過(guò)通信將有關(guān)控制指令送到牽引變流器。機(jī)車牽引、制動(dòng)特性控制是通過(guò)TCMS與主、輔助變流器的控制來(lái)實(shí)現(xiàn)的。當(dāng)機(jī)車處于庫(kù)內(nèi)動(dòng)車工況，TCMS將控制牽引變流器按照專門程序工作。當(dāng)機(jī)車處于輔助電動(dòng)機(jī)系

46、統(tǒng)庫(kù)內(nèi)試驗(yàn)工況時(shí)，機(jī)車輔助變流器可單獨(dú)起動(dòng)。當(dāng)機(jī)車處于正常運(yùn)行工況時(shí)，一旦發(fā)生輔助電動(dòng)機(jī)故障、風(fēng)速繼電器動(dòng)作等時(shí)，機(jī)車牽引變流器的工作狀態(tài)發(fā)生相應(yīng)的改變15。(9)輔助變流器控制電路在機(jī)車主斷路器閉合后，由TCMS發(fā)出命令，閉合輔助變流器輸出電磁接觸器，并將信息傳遞給輔助變流器控制單元，由輔助變流器控制單元發(fā)出指令，控制輔助變流器啟動(dòng)。在機(jī)車某一輔助變流器發(fā)生故障（無(wú)論是輔助變流器1或者2）后，故障的輔助變流器能及時(shí)的將信息傳遞給TCMS，完成故障情況下輸出電磁接觸器的動(dòng)作轉(zhuǎn)換。同時(shí)將信息傳遞給另一組輔助變流器控制單元，故障的輔助變流器被隔離。所有輔助電動(dòng)機(jī)全部由另一套輔助變流器供電，這時(shí)，該

47、輔助變流器工作在CVCF狀態(tài)，不受司機(jī)控制器級(jí)位指令的控制，牽引電動(dòng)機(jī)通風(fēng)機(jī)和冷卻塔通風(fēng)機(jī)也正常滿功率工作。輔助變流器的隔離也可以由手動(dòng)控制“輔助變流器隔離開(kāi)關(guān)”來(lái)實(shí)現(xiàn)，對(duì)應(yīng)兩套輔助變流器，機(jī)車上設(shè)兩個(gè)“輔助變流器隔離開(kāi)關(guān)”，可以分別實(shí)施兩套輔助變流器的故障隔離運(yùn)行。在某一臺(tái)輔助變流器發(fā)生過(guò)流、短路等故障時(shí)，能自動(dòng)實(shí)施電磁接觸器的鼓障轉(zhuǎn)換，并將信息送TCMS。在輔助變流器發(fā)生接地故障時(shí)，跳主斷路器，并將信息送TCMS，由司機(jī)來(lái)完成輔助變流器地接地故障的故障隔離16。(10)牽引變流器控制電路機(jī)車牽引變流器的控制主要是按照司機(jī)控制器給定的指令，由TCMS傳遞給牽引變流器，完成對(duì)牽引電動(dòng)機(jī)按照機(jī)車

48、牽引制動(dòng)特性的控制，并同時(shí)參與控制VVVF輔助變流器的輸出電壓和頻率。牽引變流器發(fā)生接地、次邊過(guò)流、牽引電動(dòng)機(jī)過(guò)流、牽引電動(dòng)機(jī)自身部件發(fā)生故障時(shí)，跳主斷路器，并送TCMS,進(jìn)行自動(dòng)故障隔離，并指導(dǎo)司機(jī)進(jìn)行有關(guān)故障隔離操作。牽引變流器的故障可以通過(guò)按動(dòng)“故障復(fù)位”按鈕進(jìn)行恢復(fù)?？梢酝ㄟ^(guò)控制“牽引電動(dòng)機(jī)故障隔離開(kāi)關(guān)”對(duì)每個(gè)牽引電動(dòng)機(jī)進(jìn)行隔離，便于對(duì)牽引電動(dòng)機(jī)進(jìn)行單獨(dú)試驗(yàn)。對(duì)應(yīng)6臺(tái)牽引電動(dòng)機(jī)，機(jī)車上設(shè)有六個(gè)“牽引電動(dòng)機(jī)故障隔離開(kāi)關(guān)”。這些信號(hào)直接送到牽引變流器控制單元，可以分別對(duì)牽引電動(dòng)機(jī)實(shí)施隔離。機(jī)車牽引電動(dòng)機(jī)的牽引風(fēng)機(jī)風(fēng)速繼電器的信號(hào)直接送到牽引變流器中，可以很方便地實(shí)現(xiàn)風(fēng)速保護(hù)。各牽引電動(dòng)機(jī)速度傳感器的信號(hào)直接送到牽引變流器中，用于對(duì)牽引變流器的控制，有效地實(shí)施機(jī)