HXD3D型电力机车列车供电控制系统特点
HXD3D机车网络控制系统、主变压器、应急处理
HXD3D型交流传动 快速客运电力机车 微机控制系统及主变压器
技术开发部 电气二室 王乐 民
中国北车集团大连机车车辆有限公司
Dalian Locomotive &Rolling Stock Co., Ltd CNR Group
精品文 档
主要内容：
一、微机网络控制系统简介 二、主变压器简介 三、常见故障处理
精品文 档
精品文 档
主界面
精品文 档
锁屏界面
精品文 档
列车信息-机车纵览界面
精品文 档
控制-隔离界面
精品文 档
控制-受电弓预选择界面
精品文 档
控制-距离计数器界面
精品文 档
空气制动系统-制动信息界面
精品文 档
空气制动系统-隔离阀状态界面
精品文 档
过程数据-列车界面
精品文 档
过程数据-驱动界面
HXD3型电力机车TCMS系统功能介绍
HXD3型电力机车TCMS系统功能介绍摘要：HXD3型电力机车是大功率交流传动电力机车，在铁路货运中担当着重要的牵引任务。
HXD3型作为交流传动的电力机车，在电气控制方面，需要通过变压和变频的方式来调节三相异步牵引电动机的转速，从而调节机车速度。
TCMS系统（微机控制监视系统）是整个机车的控制核心，其主要任务是根据司机指令完成对主变流器及异步电动机的实时控制、辅助变流器的实时控制、牵引/制动特性控制、传动系统的时序逻辑控制，显示机车运行状态，具备完整的故障保护、故障记忆及显示功能，并具有一定程度上的故障自排除、自动切换和故障处理指导功能。
本文将简单介绍TCMS系统在机车上的主要功能。
关键词：HXD3 TCMS系统功能机车控制监视系统（简称TCMS）简单讲就是一台“电脑”，由一个主机和两个显示器构成。
主机连接着司机控制器等“下达命令”的设备和主变流器等“接收命令”的设备，TCMS会根据接收到的信号进行判断、分析和计算，然后发出相应的指令对机车主要设备进行控制。
两个显示器分别安装在机车两端的司机室里，用来显示机车的运行状态和故障信息等，当机车发生某些故障时，司机也可在触摸屏上进行相关的隔离操作。
另外TCMS系统还具有完整的故障保护和一定程度的故障自处理的功能。
概括来说，TCMS系统的功能主要有三个方面：控制功能、显示功能和故障保护及处理功能。
一、控制功能1、对主变流器及异步电动机的实时控制接触网提供的是25KV的单相50HZ交流电，经过降压之后仍然为单相交流电，而机车牵引电动机采用的是三相异步电动机，需要三相交流电源，所以主变流器一方面把单相交流电变换为三相交流电，另一方面通过调节输出电源的电压和频率来控制牵引电动机的转速，从而控制机车速度。
此时的控制流程为：司机操作指令—TCMS—主变流器—牵引电动机，比如司机要控制机车牵引运行：将司机控制器主手柄推至牵引区某一级位，TCMS系统接收到主手柄位置信号，会根据牵引和制动特性进行分析、计算，得出牵引电动机所需牵引力，TCMS系统与主变流器不断地进行数据传递，使其输出相应的电压和频率，从而控制牵引电动机的转速。
HXD3C电力机车列车供电控制系统设计开发及技术特点
HXD3C电力机车列车供电控制系统设计开发及技术特点作者：邓林峰来源：《电子技术与软件工程》2018年第04期摘要从HXD3C电力机车列车供电控制系统与原交直电力机车列车供电控制系统的比较出发，介绍HXD3C电力机车列车供电控制系统设计开发的技术特点及为贯彻简统化、模块化、系列化所采取的措施。
HXD3C电力机车列车供电控制系统产品已在现场投入使用，其性能日臻完善并得到验证。
【关键词】HXD3C电力机车列车供电控制系统技术特点从2004年4月铁路第五次大提速开始，电力机车列车供电系统向旅客列车进行直供电的运用越来越广泛。
尽管交直电力机车列车供电控制系统已在SS9、SS8等电力机车上大规模推广使用多年，现场运用成熟、可靠，但是受制于当时技术条件和工艺水平的限制，存在功能简单、信息化程度不高、部分器件采购困难等缺点，已不适应目前形势的发展需要。
为保证电力机车列车供电系统的可靠运行质量，保证旅客列车的运行安全、舒适，因此在HXD3C电力机车上对列车供电控制系统进行变革改进符合机车技术进步及现实的需要。
1 技术改进及优化的原则作为列车供电控制系统的改进升级产品，HXD3C电力机车列车供电控制系统充分吸收了原交直电力机车列车供电控制系统的设计优点和成功运用经验，并考虑以往运行中出现的问题以及后续采取的措施，一并在新设计的HXD3C电力机车列车供电控制系统中加以解决。
为满足HXD3C电力机车技术进步的需要，整个列车供电控制系统设计中充分利用了当今先进的计算机控制技术，采用了新的电子元器件及新工艺，贯彻简统化、模块化、系列化的设计思想，提高产品的质量和技术含量。
2 技术特点2.1 系统架构优化在HXD3C电力机车列车供电控制系统的开发设计中，借鉴了原列车供电控制系统的设计思想，并对系统架构和功能模块进行了优化。
HXD3C电力机车列车供电控制系统包含了开关电源、供电控制、脉冲分配等5个基本通用模块，采用A/B两组冷备冗余设计方式，并利用外部网卡实现与HXD3C电力机车TCMS系统通信，可实现DC600V列车供电系统的特性控制、整流控制、故障保护等功能。
HXD3电气系统介绍
【引言概述】本文将对HXD3电气系统进行介绍，该系统是HXD3型电力机车中的核心部分之一。
电气系统作为机车的重要组成部分之一，对机车的运行和性能起着至关重要的作用。
本文将从五个大点来详细阐述HXD3电气系统的组成和功能。
【正文内容】一、主控制系统1.牵引控制模块功能及原理2.制动控制模块功能及原理3.辅助控制模块功能及原理4.信号处理模块功能及原理5.数据通信模块功能及原理二、直流传动系统1.逆变器模块功能及原理2.励磁系统功能及原理3.牵引电机功能及原理4.制动电阻功能及原理5.母线和变压器功能及原理三、辅助供电系统1.电池组功能及原理2.静止变流器功能及原理3.馈电变压器和整流充电机功能及原理4.辅助电源开关装置功能及原理5.辅助负载装置功能及原理四、智能检测与保护系统1.灵敏系数与接线方式功能及原理2.过载保护功能及原理3.短路保护功能及原理4.电源低压保护功能及原理5.温度保护功能及原理五、列车接口系统1.车载监控系统功能及原理2.通信系统功能及原理3.车载信息系统功能及原理4.列车自动控制系统功能及原理5.转向架接口装置功能及原理【总结】HXD3电气系统作为HXD3型电力机车中的核心部分，包含主控制系统、直流传动系统、辅助供电系统、智能检测与保护系统以及列车接口系统等五个大点。
每个大点下又包含59个小点来详细阐述其功能和原理。
HXD3电气系统的合理设计与运行稳定性直接影响着机车的牵引力、制动力及其他性能指标的表现，因此，了解和熟悉HXD3电气系统的结构和原理对于保证机车的正常运行具有重要意义。
HXD3微机网络系统介绍
2.机车微机控制系统
• 微机控制系统（简称TCMS）是机车的控 制核心，微机控制柜连接机车主变流器、 辅助变流器、控制电器柜、司机室操作 台控制开关等电器设备，收集指令信息 和各个电器设备的状态信息，综合处理 后，完成机车的控制功能。 • 重联时通过Ethernet，向重联机车发送运 行指令，接收重联机车的反馈信息。
显示屏
与他车TCMS重联 各开关 速度传感器（PG） 蓄电池电压 电流互感器 司控器 LED指示灯
38.4kbps
通过Ethernet连接
2轴和5轴
原边电流 司机控制器级位 功率较小
110V数字量输出
19
BRAKE、VCB、升弓、撒沙等
功率较大
2.3 TCMS机箱外形结构
2.2 TCMS单元构成
2.3
TCMS主要完成的控制
• 牵引制动特性曲线的控制；（23t和25t切换：主CPU搭载 基板PUZ33上的开关SW1置”0”是23t,开关SW1置”0以 外的数”是25t) 图 • 定速控制;(速度≥15km/h,未采用空气制动) • 禁止功率输出； • 升弓控制；（控制上保证必须先断主断，才能降弓） • 压缩机起停控制； • 110V电源屏的控制； • 自动过分相控制； • 警惕装置控制；
HXD3电气系统介绍
HXD3电气系统介绍HXD3电气系统介绍1、简介1.1 HXD3电气系统的作用：HXD3电气系统是一个关键的组成部分，用于管理和控制HXD3机车的电力系统。
1.2 HXD3电气系统的基本原理：HXD3电气系统采用先进的电力转换技术，将输入的电力转换为适合机车使用的直流电。
1.3 HXD3电气系统的组成部分：HXD3电气系统包括发电机、电池组、整流器、逆变器、控制器等多个组件。
2、发电机2.1 发电机的作用：发电机负责将机车上的动力转换为电力，供给车辆的驱动系统和其他电气设备。
2.2 发电机的工作原理：发电机通过燃烧燃料产生的动力驱动转子旋转，从而在定子上感应出电压。
2.3 发电机的性能参数：发电机的性能参数包括额定功率、额定电压、额定电流等。
3、电池组3.1 电池组的作用：电池组主要用于存储电能，供给机车在发电机负荷过大或无法正常工作时使用。
3.2 电池组的类型：常见的电池组类型包括铅酸电池、锂电池等。
3.3 电池组的管理：电池组需要进行周期性的检查和维护，以确保其正常工作和寿命。
4、整流器4.1 整流器的作用：整流器将交流电转换为直流电，供给机车的驱动系统和其他直流电设备使用。
4.2 整流器的工作原理：整流器通过控制开关管的通断，将交流电转换为单向的脉冲电流，再通过滤波器进行平滑处理。
4.3 整流器的性能参数：整流器的性能参数包括输入电压范围、输出电压范围、效率等。
5、逆变器5.1 逆变器的作用：逆变器将直流电转换为交流电，供给机车上的交流电设备使用。
5.2 逆变器的工作原理：逆变器通过控制开关管的通断，将直流电转换为交流电，输出频率和电压可调。
5.3 逆变器的性能参数：逆变器的性能参数包括输出功率、输出电压范围、输出电流范围等。
6、控制器6.1 控制器的作用：控制器负责监控和控制整个HXD3电气系统的运行状态和参数。
6.2 控制器的功能：控制器可以监测发电机、电池组、整流器、逆变器等组件的工作状态，进行故障诊断和保护功能。
HXD3-电气系统介绍-讲课资料
■机车需要打开顶盖或电器柜柜门进行检修时，首先断开主断路器并降 弓，然后将空气管路柜上的兰色钥匙旋转拔除，切断升弓气路；将兰 色钥匙插入接地开关QS10并向右旋转，然后将接地开关旋至接地位， 保证车顶设备可靠接地，此时旋转黄色钥匙并拔出，可以打开车顶盖 或高压电器柜门。
■通过采集原边低压电流互感器TA2和高压电 压互感器TV1提供的电流和电压信号来实现 电能的计量
高压电气连锁保护
■ 司乘人员上、下顶盖时要打开或关闭机械室天窗、或者对高压电器进 行检查时需要打开柜门，为了确保安全，设置了高压互锁功能。高压 接地开关QS10上配有一把蓝色钥匙和两把黄色钥匙，其中蓝色钥匙可 以控制受电弓的升弓气路，黄色钥匙可以打开机械室天窗或高压电器 柜门，通过他们与接地开关的连锁控制，实现HXD3型电力机车的 高 压电气安全互锁功能。
主变压器
2.3主变流器
■每台机车装有两个变流器机箱，每一变流器 机箱内含有3组主变流器和一组辅助变流器。 使其结构紧凑，便于设备安装。 ■主变流器由四象限整流器、直流环节、逆变 器组成。采用IGBT元件。主变流器的性能 适应货运机车大牵引力的特点。 ■主变流器采用水冷技术，具有冷却效果好、 无污染、重量轻、结构上维修方便等特点， 是国际上流行的冷却方式。
２机车主电路：
原边网侧电路； 主变压器； 主变流器； 牵引电动机； 库用动车电路等组成。
机车主电路
2.1原边网侧电路
■网侧电路由2台受电弓AP1、AP2、2台高 压隔离开关QS1、QS2、1个高压电流互感 器TA1、1个高压电压互感器TV1、1台主 断路器QF1、1台高压接地开关QS10、1台 避雷器F1、主变压器原边绕组AX、1个低 压电流互感器TA2和回流装置EB1～6等组 成。
试论HXD3D型电力机车运用问题分析与改进
试论HXD3D型电力机车运用问题分析与改进发表时间：2019-12-24T10:30:21.183Z 来源：《工程管理前沿》2019年第22期作者：王宝生[导读] 随着技术深化发展，HXD3D型电力机车应运而生摘要：随着技术深化发展，HXD3D型电力机车应运而生，具备多样化优势特征，但在运用中呈现一些问题。
因此，本文多层次客观分析了HXD3D型电力机车及其运用问题，提出了一些行之有效的改进措施，在改进、优化的基础上促使HXD3D型电力机车在实际运用中安全、稳定以及经济运行。
关键词：HXD3D型电力机车运用问题分析改进HXD3D型电力机车的研制建立在HXD3型以及HXD3B型电力机车的基础上[1]，在机车运行安全、机车现场检修等方面起到重要作用。
由于受到多方面因素影响，HXD3D型电力机车应用中存在一些问题，要在综合剖析、深入思考的基础上对HXD3D型电力机车进行合理化改进，在提升整体性能过程中高效防控应用中发生的故障问题，实现电力机车运营效益目标。
一、HXD3D型电力机车及其运用问题分析1、HXD3D型电力机车HXD3D型电力机车称之为“和谐”3D型电力机车，轨距为1435毫米，轴重为21吨，最大的运营速度为每小时160公里，持续速度为每小时80公里，总功率为7200kW，制动力为250千牛，有着最大的牵引功率，为牵引电气化铁路上运行中的直达列车、特快旅客列车。
HXD3D 型电力机车设计具有高度集成化以及模块化的特点，根据功能作用，将电气屏柜、辅助机组对称布置电力机车中间走廊的两侧，司机室更加规范化，能够保证电力机车运行更加安全，优化了电力机车的检修空间，利于现场检修作业有效展开等。
HXD3D型电力机车的主电路拓扑结构为交流—直流—交流，牵引电机的转速为1334r/min，电机的功率为1250kW[2]。
相应地，下面是HXD3D型电力机车运行中电机的线电压以及电流波形结构图。
HXD3D型电力机车运行中电机的线电压以及电流波形结构图2、HXD3D型电力机车运用问题2.1 走行部的防脱问题HXD3D型电力机车走行部的设计借鉴了HXD3B型电力机车，低位倾斜单牵引杆应用到牵引装置，该装置设置在电力机车的中心侧，和转向架相连，转向架的后端设置有侧牵引梁，但在运用中电力机车的走行部存在防脱问题，导致牵引杆、牵引座筒的焊缝断裂，彼此分离的同时机车运行中引发安全事故，急需要对电力机车的走行部进行规范化防脱改进。
HXD3D型交流传动快速客运电力机车微机控制系统分析和主变压器
显示界面 显示部分设计的原则是以HXD3B机车的显示画面为基础，融合
HXD3C机车现有的显示习惯，力求显示简洁、明了醒目。 画面的上部为各项功能选择的触摸键，系统能够根据不同的工况
和选择，显示不同的功能键，包含操作/维护、列车信息、控制、空气 制动系统、过程数据、数据输入、维护测试、事件履历等；中间区域 为主信息显示区，根据不同的工况、按键的选择，将显示牵引/制动的 有关参数、机器的状态、开关信息，还包含时间、机车重联状态、机 车速度、司控器级位等信息；底部为信息提示区，左侧显示故障内容， 右侧显示机车状态信息包含机车运行方向、受电弓状态、主断路器状 态、无人警惕状态、过分相状态、撒砂状态、空转/滑行状态、空气防 滑行保护状态、制动状态等，同时具有故障导向信息的提示。通过显 示屏亦可显示出机车重联与否以及重联机车的故障信息。
机车控制系统主要功能：
—顺序逻辑控制：如升、降受电弓，分、合主断路器，机车的换向、牵引、制动，辅助 电动机的逻辑控制，机车库内动车逻辑控制，主辅变流器库内试验逻辑控制等； —机车特性控制：采用恒牵引力/制动力+准恒速特性控制，实现对机车的控制要求； —定速控制：根据机车运行速度，可以实现牵引工况下机车恒定速度控制。 —辅助电动机的控制：除空气压缩机外，机车各辅助电动机根据机车准备情况，在外部 条件具备的前提下，由TCMS发出指令，与辅助变流器同时启动、运行。空气压缩机则根 据总风缸压力情况，通过控制接触器的分合来实现控制； —CCB-Ⅱ制动系统的电空网络控制； —机车粘着控制：包括防空转、防滑行控制、轴重转移补偿控制； —故障诊断、显示与保护：通过设在司机室的微机屏显示机车正常运行的状态信息，如： 网压、原边电流、机车工况、级位、机车牵引力、机车速度等；设备的工作状态，如： 主变流器、辅助变流器的状态等；开关状态，如：主断路器、辅助接触器、各种故障转 换开关的状态；还能够实时显示机车发生的故障信息，发生故障的设备、故障处理的方 法等，并记录故障发生时的有关数据； —机车重联控制：可以实施同型号的2台机车重联。
HXD3D型电力机车空压机启停压力开关故障分析及对策
HXD3D型电力机车空压机启停压力开关故障分析及对策作者：杜健来源：《科学与技术》2018年第15期摘要：为解决HXD3D型电力机车空压机启停风压值不准确故障，对故障原因进行分析，提出解决措施和优化建议。
关键词：HXD3D；压力开关；原因分析；改进方案1背景介绍自2013年批量投产以来，HXD3D型电力机车在我国大部分铁路局得到了广泛应用，进一步提高了我国铁路运输能力。
HXD3D型电力机车机车具有起动（持续）牵引力大、恒功率速度范围宽、粘着性能好、功率因数高等特点。
HXD3D型电力机车空气系统分为风源系统、制动系统、辅助管路系统。
其中风源系统负责为全列车气动系统提供高品质的清洁干燥稳定的压缩空气。
HXD3D型电力机车采用国际上先进的CCBⅡ微机网络控制空气制动系统，此系统具有良好的状况自检测和故障自诊断功能。
2 问题提出在机车运行、检修、入库检查等过程中，发现部分HXD3D机车不能按照指定压力值实现空气压缩机的启动和停止，造成机车故障。
例如：配属南昌铁路局集团有限公司南昌机务段的HXD3D-0616机车，当空气压缩机泵风至940Kpa时，动作值为950±20Kpa的高压安全阀会喷风，空压机不停止工作；当总风降至800Kpa时，压缩机又开始重新泵风，泵风动作频繁。
3 工作原理3.1 HXD3D型电力机车空气压缩机启停工作原理HXD3D型电力机车空气压缩机的启停工作由调压器模块B01P50控制，如图1 所示。
该模块位于机车空气制动柜上，由P50.72、P50.74、P50.75三个压力开关组成。
压缩空气充入总风缸Ⅰ，经过截断塞门A10，上述三个压力开关同时检测风管内的总风压力值。
如图2所示，总风压力值与空压机启停之间的逻辑控制关系为：①当机车总风压力低于750±20Kpa时，P50.72压力开关动作，110V电源经由843线进入机车控制监视系统，控制单台压缩机组投入工作，总风压力达到900±20Kpa时压力开关动作，843线失电，机车控制监视系统控制压缩机组停止工作；②当总风压力低于680±20Kpa时，P50.75压力开关动作，110V 电源经由842线进入机车控制监视系统，控制双台压缩机组投入工作，总风压力达到900±20Kpa时停止工作；③当总风压力低于500±20Kpa时，P50.74压力开关动作，110V电源经由844线进入机车控制监视系统，机车牵引封锁，保留的总风压力值满足了机车的制动和稳定停车，确保了列车安全。
HXD3电气系统介绍
HXD3电气系统介绍HXD3电气系统介绍一、概述1·1 电气系统定义电气系统是HXD3型电力机车中负责控制、保护和供电的重要部分。
它包括牵引供电系统、控制系统、保护系统和指示系统等多个子系统。
1·2 电气系统功能电气系统的主要功能是提供机车的牵引能力、实现对机车的控制和保护，以及为驾驶员提供必要的指示信息。
通过各个子系统的协调工作，电气系统能够确保机车的安全运行。
二、牵引供电系统2·1 牵引变压器牵引变压器是牵引供电系统的核心设备，负责将高压电网的交流电压升压为供机车牵引用的高压交流电。
它包括冷却系统、绝缘系统、监测系统等。
2·2 整流装置整流装置将变压器输出的交流电转化为直流电，以满足牵引电机的工作需要。
它主要由整流器、滤波器和逆变器等组成。
2·3 牵引电机牵引电机是电气系统实现牵引功能的关键部件。
它接受整流装置输出的直流电，通过控制系统的指令，产生适应运行条件的牵引力，推动机车行驶。
三、控制系统3·1 控制器控制器是驾驶员对机车进行操作的界面，通过控制杆、按钮等控制元件，驾驶员可以操纵机车的加速、减速和制动等行车参数。
3·2 控制模式控制模式是指机车在不同工况下的工作方式，包括牵引模式、制动模式和惰性模式等。
控制系统根据驾驶员的操作进行模式切换，以满足不同的运行需求。
四、保护系统4·1 过电流保护过电流保护是保护系统的重要功能之一，它能够在电流异常时及时切断电路，防止设备损坏和火灾发生。
4·2 短路保护短路保护是为了防止电路出现短路现象，当短路发生时，保护系统会迅速切断电路，保护设备不受损坏。
五、指示系统5·1 指示灯指示系统通过指示灯的亮灭状态，向驾驶员提供机车的工作状态和警告信息，包括牵引力、速度、电源状态等。
5·2 数字显示器数字显示器能够显示机车的具体参数，如电压、电流、速度等，为驾驶员提供更直观的信息。
HXD3微机网络系统介绍
用于连接系统电源，保证系统 正常运行。
03
HXD3微机网络系统软件介绍
软件架构与功能
软件架构
HXD3微机网络系统的软件架构采用模块化设计，使得系统 更加灵活、易于扩展和维护。主要模块包括数据处理、通信 控制、用户界面等。
功能特点
HXD3微机网络系统软件具有实时数据采集、数据处理与分 析、远程控制与监测等功能。此外，还支持多种通信协议， 可与其他系统进行集成。
高成本
由于该系统采用先进的技术和优质的硬件设备，导致其成 本相对较高，可能会影响其推广和应用。
技术更新迅速
信息技术发展迅速，HXD3微机网络系统需要不断进行技 术更新和升级，以适应不断变化的市场需求和技术环境。
依赖性
HXD3微机网络系统的高度智能化和自动化使其对外部设 备和环境的依赖性较强，一旦出现故障或外部环境变化， 可能会影响系统的正常运行。
特点
具有高可靠性、实时性、可扩展性和 灵活性，能够实现对电力机车的全面 控制和监测，提高机车的运行效率和 安全性。
系统组成与功能
系统组成
HXD3微机网络系统由多个子系统组成，包括主控系统、辅助控制系统、牵引 控制系统、制动控制系统等。
功能
实现对电力机车的全面控制和监测，包括机车牵引、制动、辅助设备控制等功 能，同时能够实时监测机车的运行状态和故障情况，为机车的维护和检修提供 数据支持。
案例二：智能交通系统的应用
总结词
提升交通管理效率、改善城市交通状况
详细描述
智能交通系统通过HXD3微机网络系统连接交通信号灯、监控摄像头等设备，实现了对交通流量的实 时监控和智能调度，有效缓解了城市交通拥堵问题，提高了交通管理效率。
案例三
总结词
HXD3D型电力机车列车供电控制系统特点
HXD3D型电力机车列车供电控制系统特点发布时间：2022-01-05T05:41:55.017Z 来源：《中国科技人才》2021年第27期作者：张锋温泽苏克姜世超[导读] 随着社会经济的飞速发展，使得我国交通行业的发展步伐也不断加快。
中车大连机车车辆有限公司辽宁大连 116021摘要：随着社会经济的飞速发展，使得我国交通行业的发展步伐也不断加快。
电力机车供电控制系统能够对旅客的人身安全与感受直接产生影响，所以在机车开发与设计中占有非常重要的作用。
因此，有必要针对HXD3D型电力机车列车供电控制系统特点展开了论述。
关键词：HXD3D型电力机车；列车供电控制系统；特点1.案例分析以原铁道部组织开发的六轴干线客运电力机车的分析为例，该机车为SS9G型电力机车，能够牵引时速为160公里的准高速旅客列车运行，能够使部分大坡度线路的旅客列车在提速方面的需求获得满足。
但是SS9G型电力机车中采用的列车供电系统存在着众多缺陷问题，比如功能的单一性、控制精度较低、信息化程度不够等等，随着时间的推移车型已经逐步出现老化状态。
而HXD3D型电力机车列车供电系统能够大幅度实现运用质量的提升，在其核心列车供电控制系统方面实施了多项技术地改进工作，促使机车装备在技术进步方面的需要得以满足[1]。
2.HXD3D型电力机列车供电控制系统问题地解决思路在HXD3D型电力机车列车供电控制系统方面，充分地对SS9G型电力机车列车供电控制系统方面的具体运用经验进行了吸收，并针对控制精度、可靠性以及大数据等环节实施了相应的强化设计[2]。
3.HXD3D型电力机车列车供电控制系统特点3.1供电控制系统的简统特点HXD3D型电力机车列车在实施供电控制系统开发设计的时候，针对系统的整体结构、功能定义等方面展开了相应的优化与改进。
HXD3D 型电力机车列车供电控制系统基本上由5基本通用型的模块组成，分别为主控插件、DIO插件、脉冲触发插件、电源变换插件以及信号转换插件等模块，并通过冗余设计的方式来实现系统可靠性的提高，促使众多功能能够得以实现。
HXD3C电力机车列车供电控制系统设计开发及技术特点简析
HXD3C电力机车列车供电控制系统设计开发及技术特点简析摘要：随着我国生产力的不断发展，促进了许多相关行业的快速发展，当前在 HXD3C 电力机车方面发展比较迅速，在这个过程中列车的供电控制系统有了比较长足的发展，这对于相关行业的发展和进步，有着非常积极的影响。
本文对HXD3C 的电力机车列车供电控制系统设计和开发进行了简单的介绍，同时也对相关的技术特点进行了分析，希望可以为HXD3C 电力机车列车供电控制系统发展起到一些积极的作用。
关键词：HXD3C电力机车；供电控制系统；设计；开发；技术；分析当时间进入到了二十一世纪以来，我国铁路经过了几次大提速，这也促进了我国铁路行业的快速发展，当前在电力机车列车方面，相关技术也有了很大程度提高，尤其是电力机车的供电系统得到了很大程度的发展，可以向旅客列车直供电了，而且这方面的研究和应用也越来越广泛。
虽然交直电力机车列车的供电和控制系统已经在 SS9和SS8 等机车上使用多年，但是在相关技术和设计方面还需要进一步提高，尤其是现场运用时，如何使系统更加的成熟和可靠，是相关工作人员比较关注的问题。
但是当前的实际情况是，受到当时技术和条件以及相关工艺水平限制，存在了一些问题，比如功能相对比较简单和信息化程度较低，还有部分器件采购比较困难等情况，这些问题已经影响了电力机车的发展，也与当前的发展形势产生了一定冲突，基于这样的情况相关的研究人员应根据目前发展实际需要，采取妥善办法对这些问题进行解决。
为了更好地保证电力机车和列车的供电系统稳定可靠，应当加强设计和开发方面的研究，才能保证列车的运行安全，因此要提高HXD3C 电力机车列车供电控制系统的设计水平，才能更好地促进机车技术的创新和发展，充分地满足现实需要。
1技术优化和改进的基本原则在列车的系统当中，供电控制系统是重要组成部分，随着相关技术的不断改进升级，在HXD3C 电力机车列车中如何有效地提高供电控制系统水平，并且在充分吸收原有技术和供电控制系统设计优点的基础上，通过总结经验极大地优化和改进了相关技术，并结合以往列车在运行当中出现各种问题，制定了有效应对措施，并在新设计的列车供电控制系统中，有效地解决了这些存在。
HXD3D机车总体
• 正常工作压力：
• 600±20kPa
• 1-3 P50.72
压缩机起停控制压力开关 控制单台压缩机投入工作 起动压力：
• 750±20kPa
• 停止压力：
• 900±20kPa
完
二 、机车主要特点
1、轴式为C0-C0，电传动系统为交直交传动 ，采用IGBT水冷变流机组，1250kW 大转 矩异步牵引电动机，具有起动（持续）牵 引力大、恒功率速度范围宽、粘着性能好 、功率因数高等特点。
• 2 、辅助电气系统采用2组辅助变流器，能 分别提供VVVF和CVCF三相辅助电源，对 辅助机组进行分类供电。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。
操作
•1
调压器模块 B01P50
• 1-1 P50.75
压缩机起停控制压力开关 控制两台压缩机同时投入工作
起动压力：
• 680±20kPa
• 停止压力：
• 900±20kPa
• 1-2 P50.74 压力：
总风低压保护压力开关 检测总风压力,当总风压力过低切除动力牵引
切除牵引
• 500±20kPa
• 正常工作压力：
• 六、机械室设备布置
• Ⅰ端设备室紧邻Ⅰ端司机室，内部布置有牵引通 风机、蓄电池充电装置、蓄电池柜、滤波装置、 微机柜（TCMS柜）、控制电器柜、空压机、干 燥器、高压电器柜、列车供电柜、6A柜。
• Ⅱ端机械室紧邻Ⅱ端司机室，内部布置有牵引通 风机、卫生间、空压机、主风缸、辅助风缸、干 燥器、制动屏柜、列车供电柜。
• 9、采用了集成化气路的空气制动系统，具 有空电制动功能。机械制动采用轮盘制动 。
• 10、采用了新型的空气干燥器，有利于压 缩空气的干燥，减少制动系统阀件的故障 率。
hxd3型交流传动电力机车网络控制系统资料精
０ 引言
网络系统拓扑结构如图 所示。
以太 网
三帮
阿
图 ４ 主系统故 障切换
２．２ 主 变 流 器 （Ｃｌ１～Ｃｌ６） 主变流器 的功能是完成牵 引变压器 与牵 引电机之 间
的能量转换 。其控制单元 为 ３２位多 ＣＰＵ高速运算微机 控制系统。按 功能可划分为 ：网络信息传输 、接触器控制 、 四象 限变流器控制 、逆变器控制 、保护检测 、信号处理等 。 四象 限变流器 的控制采 用 ＰＷＭ控制方式 ；电机的控制策 略为高速矢量控制 ；ＣＩ综合控制 （包含 总线 数据传送控 制 、接触器控 制 、保 护检测等 ）功能 由 Ｉｎｔｅ１４８６高速 处理 器芯 片完成 ；四象 限变流器 的控制和异步电动机 的矢量 控制均采用数字信号处 理器 ＤＳＰ完成高速运算功能 。 ２－３ 辅 变 流器 （ＡＰＵ１、ＡＰＵ２）
电力 机 车 与城 轨 车 辆 ·２００８年 第 １期
Ｉ端 （插入钥匙端）
Ⅱ端 ３ 信 息流 向
图 ３ 主系统 正常工作
Ｉ端 （插 入 钥匙 端 ）
Ⅱ端
ＴＣＭＳ通过各种人机接 口接收司机控制命令 ，采 集各 种反馈信号 ，进行相关运算 ，生成相应控制命令 ，通过 ＲＳ４８５总线发送给主变流器 、辅变流器完成相应功能 ；通 过实时以太 网发送给它车 的 ＴＣＭＳ，并 由该 ＴＣＭＳ发送至 它车的主变流器 、辅变流器执行相应操作 。各车内的主变 流器 、辅变流器 的状态信 息 以相反 的方 向传输 至 ＴＣＭＳ 进行汇总和处理 。ＴＣＭＳ将计算结果 、故 障信息 、有关参数 发送至显示 单元显示 ，从而完成整车的控制 、监视和保护 功能 。信息流 向如图 ５所示 。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
与 SS9G 型电力机车列车供电控制系统相 比，HXD3D 型电力机车列车供电控制系统的 改进点如下：
1 解决思路
HXD3D 型电力机车列车供电控制系统充 分吸收了 SS9G 型电力机车列车供电控制系统 的运用经验，并在控制精度、可靠性和大数据 等方面做了强化设计。
HXD3D 型电力机车列车供电控制系统的
开发设计中，对系统的整体结构和功能定义进
行了优化和改进。HXD3D 型电力机车列车供
电控制系统由主控插件、脉冲触发插件、DIO 插件、电源变换插件、信号转换插件等 5 个基
并联系统的数学模型为（图 2）：
确至 0.1 毫秒，精确保障可控硅的触发和导通。
<< 下转 133 页
132 • 电子技术与软件工程 Electronic Technology & Software Engineering
• Automatic Control 自动化控制
煤矿机械设备电气自动化技术的应用
• 自动化控制 Automatic Control
HXD3D 型电力机车列车供电控制系统特点
文/周金虎
摘
本 文 通 过 HXD3D 型 电 力 机 车
供电控制系统与 SS9G 型电力机车 要 供电控制系统对比分析 , 阐述了
HXD3D 型电力机车供电控制系统设
计 开 发 的 技 术 特 点。HXD3D 型 电
文/赵飞强摘Fra bibliotek本文简要阐述了电气自动化
技 术 应 用 情 况 及 作 用， 并 从 其 在 要 采掘机械设备、安全机械设备及
运输提升机械设备中的应用进行
了分析，以供参考。
【关键词】煤矿 机械设备 电气自动化技术 应用
煤矿开采过程中传统人工管理与操作煤 矿机械方式，不仅生产效率低下，在恶劣的矿 井生产环境中还容易发生安全事故，已经无法 满足煤矿企业发展的各项需求。随着煤矿资源 的需求增加，现代化的发展，煤矿机械设备中 电气自动化技术的应用也随之广泛。煤矿开采 中应用电气自动化技术能够有效提高煤矿生产 效率，在一定程度上降低安全事故发生的效率， 从而为煤矿安全生产奠定技术基础。
图 2：并联系统基本模型
本通用模块组成，并采用冗余设计方式来提高 系统可靠性，实现可控硅整流器的控制、列车 供电系统的故障处置、列车供电系统输出侧保 护、与机车网络系统的通讯等功能。
列车供电系统的数字量逻辑信号从 DIO 插件输入，经 DIO 插件的信号转换、数据总 线处理后送入主控插件的微机控制芯片，实现 列车供电系统的相关逻辑控制。
为此，中车大连机车车辆有限公司开发 了 HXD3D 型交流传动客运电力机车，其最大 持续运营速度为 160km/h，为目前国内运营速 度最高的客运机车之一。HXD3D 型电力机车 的出现，缓解了铁路系统准高速机车运用的紧 张状况，填补了中国交流传动大功率机车在准 高速范围内运用的空白。
HXD3D 型电力机车列车供电系统为大幅 提高运用质量，对其核心的列车供电控制系统 进行了多项技术改进，以满足机车装备的技术 进步需要。
2.2 系统冗余设计
提供 U 盘数据转储、以太网通讯等功能；外 围处理器采用了美国赛灵思公司的现场可编程 门阵列芯片，它主要完成插件内部逻辑及外围 信号的采集与预处理，将多路模拟量转换为数 字量后送主处理器进行运算。
主控插件的对外控制数字开关量通过并 行数据总线送至 DIO 插件，并经 DIO 插件完 成电平转换后再驱动列车供电系统的中间继电 器、真空接触器等开关类器件。
1 煤矿机械设备电气自动化技术的应用 概况
目前煤矿机械设备中电气自动化技术的 广泛应用主要是在 PLC 控制系统基础上实现 的。现阶段许多煤矿开采过程中应用的是电牵 引采煤机，在机载式交流变频基础上实现无极 调速，工作的电压为 3300V 左右，通过销轨 形式实现无链牵引。在这个过程中，对机械运 作情况进行实时监控能够有效避免发生运作故 障，在其中应用电气自动化技术，指的是通过 计算机控制及可视化汉字监控界面，实现控制 运作。在电气自动化基础上建构的采煤机设备 中电气系统构成为电源、PLC 控制单元以及 端子板，主要分为主控制系统和调速系统。其 中主控制系统可以分为操作站、电源以及主控 制器。PLC 控制系统作为主控制器中的部分核 心，可以在预先设置步骤基础上汇总处理控制 信息，之后通过驱动电路将处理结果传输到执 行部门，从而实现煤矿机械设备自动化控制。
主控插件完成 PI 调节器的运算后，脉冲 触发插件根据其运算结果，转换成相应的触发 脉冲列信号，经放大后驱动列车供电系统的可 控硅整流器。脉冲触发插件采用现场可编程门 阵列芯片构建的微机控制系统，控制精度可精
HXD3D 型电力机车列车供电控制系统由 5 个功能模块组成，按照功能划分符合串联系 统的定义，其基本模型如图 1 所示。
力机车供电控制系统已累计装车
三 百 五 十 多 台， 其 技 术 性 能 不 断
完善。
2 技术特点 2.1 系统简统
图 1：串联系统模型
【关键词】HXD3D 型电力机车 供电控制系统 系统特点
SS9G 型电力机车是原铁道部组织开发的 六轴干线客运电力机车，它主要用于牵引时速 160 公里的准高速旅客列车，其研制目的是通 过加大机车的牵引功率，提升机车牵引力，以 满足部分大坡度线路的旅客列车提速需求。但 是 SS9G 型电力机车的列车供电系统存在功能 单一、控制精度低、信息化程度薄弱、器件停 产等缺点，车型逐步开始老化。为了对现有时 速 160 公里客运电力机车进行升级换代，电力 机车制造企业开始着手研制新型时速 160 公里 级别的交流传动电力机车，保障客运列车的进 一步提速需求。
一般情况下，在串联系统中通过提高各 功能模块的可靠性，即可有效提高整体系统的 可靠性。但是由于 HXD3D 型电力机车列车供 电系统关系到旅客列车供电系统的安全性，因 此高可靠性已成为考核列车供电控制系统的重 要指标。在各功能模块可靠性做到极致的情况 下，再进一步提升整体系统可靠性已经非常困 难了，因此冗余设计成为了满足连续性运行要 求、提高控制系统可靠性和可用性的首选手段。
（1）系统采用了两套完全相同的控制子 系统进行冷备份冗余设计，大大提高了系统的 可靠性；
（2）列车供电控制系统实现了全数字化 处理，可实时根据 DC600V 给定值与实际输出 电压反馈值的偏差，进行快速的 PI 调节计算， 对被控对象（可控硅）触发及导通更加精确；
（3）特性控制、故障保护采用数字化整 定，可根据系统要求进行快速修订。