7200kW电力机车辅助变流器
交流传动电力机车辅助变流器的原理及作用

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HXD1C型电力机车辅助变流器的设计

HXD1C型电力机车辅助变流器的设计
刘长清;王佳佳;蹇芳;周文勇;张宁
【期刊名称】《大功率变流技术》
【年(卷),期】2010(000)004
【摘要】介绍了HXD1C型6轴7200kW电力机车用辅助变流器的主电路、技术参数及总体结构,重点分析了该辅助变流器的控制单元及技术特点。
实际运行情况表明,该辅助变流器运行稳定,满足电力机车的运用要求。
【总页数】3页(P9-11)
【作者】刘长清;王佳佳;蹇芳;周文勇;张宁
【作者单位】株洲南车时代电气股份有限公司湖南株洲412001
【正文语种】中文
【中图分类】U264.54
【相关文献】
1.HXD3/HXD3C型电力机车撒砂故障问题的原因分析 [J], 王晨;敖磊;张学昌;;;
2.HXD3C型电力机车辅助变流器控制原理及其复合型故障分析 [J], 刘应军;廖永衡
3.HXD3C型电力机车辅助变流器水冷却技术的研究与实现 [J], 李新;谢陈刚
4.HXD3/HXD3C型电力机车撒砂故障问题的原因分析 [J], 王晨;敖磊;张学昌
5.HXD1c型电力机车辅助变流器故障分析及处理 [J], 郭磊
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HXD1C机车详细介绍

等效干扰电流(Jp) 机车在满功率牵引工况下,距牵引变电所10km处测量, 接触网每公里0.83Ω,6522 ≤2.5A
机车电传动型式:采用“交-直-交”电传动形式。电源侧 采用四象限斩波整流器,电机侧采用变压变频式逆变器,
向三相异步牵引电动机供电。每个电机由各自的逆变器供 电(轴控)。
1轴到2轴 2轴到3轴
2250 mm 2000 mm
Page 13
总体设计说明
机车主要尺寸
车钩中心线距轨面高度为(新轮)
880 10 mm
受电弓降下时受电弓滑板距轨面高度 ≤4750mm (新轮)
在牵引时,受电弓滑板距轨面工作高度 5200 ~6500mm
齿轮箱底面最低点距轨面高度不小于(新轮)120 mm
机车排障器距轨面高度:
100(+10 0)mm
转向架扫石器距轨面高度
30 mm
Page 14
总体设计说明
主要技术参数
机车轮周牵引功率(持续制) 机车轮周电制动功率(持续制)
≥7200 kW ≥7200 kW
机车起动牵引力(0~5 km/h速度范围内半磨耗的轮周平 均牵引力,干燥无油轨面)
Page 26
车顶设备布置
总体设计说明
Page 27
总体设计说明
司机室设备布置
整个司机室布置满足UIC651的要求 司机室及司机台的设计大量借鉴了HXD1B型机车的布置方案和成熟部件
Page 28
总体设计说明
机械间设备布置
Page 29
总体设计说明
车下设备布置
Page 30
总体设计说明
车体顶盖距轨面高
4040 mm
司机室尾部距车钩中心距离
牵引变流器产品介绍

16
精选课件
16
动车产品介绍
自主高速6500V水冷平台
项目
变流 器型 号
中间 电压
更高速度 TGA16 3500
等级试验
V
列车(
500km)
永磁高速 TGA28 3500
动车组
V
功率
2961K VA
2632K VA
11
精选课件
11
机车产品介绍
“和谐”系列货运电力机车
车型
系列 机车轴 机车功 设计速
式
率
度
HXD1
西门子
2(BO- 9600KW 120km/
BO)
h
HXD1B 西门子
CO-CO 9600KW 140km/ h
HXD1C 时代电气 CO-CO 7200KW 120km/ h
HXD2
阿尔斯通 2(BO- 10000K 120km/
0-2400V 输出电流:
350—497A
变流器数量
400台 80台 160台 360台 240台 1400台 7台 104台 54台 1374台 1084台 40台 6台 8台
PS:上述参数适用于所有表中车型
精选课件
19
动车产品介绍
四方中标动牵引变压器
输入电压 AC1900V 输入电流 2x814A 直流电压 3600V 输出电流 2x314A 电机功率 4x625kw 辅助容量 260kVA 冷却方式 强迫水冷
路特 流等级 等级 级
量
征
18 出口澳大利
DC160 1200 120km 台 亚
HXD1C机车网络通讯故障处理方法浅析

HXD1C机车网络通讯故障处理方法浅析作者:***来源:《甘肃科技纵横》2020年第04期摘要:HXD1C型电力机车是额定功率为7200KW、6轴交流传动货运干线电力机车,其车载网络控制系统采用符合IEC61375,模块化设计的DTECS网络控制平台为基础的微机网络控制系统,能够自动完成机车通信管理、功能控制、故障诊断、信息显示和事件记录等功能。
随着机车运用里程的增加,在机车二年检检修过程中,网络通讯系统故障率也逐步增高。
机车若出现网络通讯故障,轻者部分试验无法进行,严重时系统无法自检,大部分试验将无法进行。
本文通过对HXD1C型电力机车车载网络通讯系统原理概述,针对网络通讯系统中出现的故障、从故障分类及表现形式进行分析,并阐述出现此类故障的处理方法及过程,希望能给读者提供借鉴和帮助。
关键词:HXD1C型电力机车;二年检;网络通讯;1、绪论HXD1C型电力机车网络通讯控制系统DTECS,是采用模块化设计的微机控制系统,能够自动完成机车通信管理、功能控制、故障诊断、信息显示和事件记录等功能。
然而,HXD1C 机车在二年检过程中,频繁出现网络通讯中断,系统无法正常自检,造成大部分试验无法进行,且无清晰故障查找思路、步骤,造成耗费大量查找时间,严重影响试验周期及生产进度。
2、HXD1C型电力机车车载网络通讯系统网络控制系统DTECS是专为轨道车辆的控制和通信而设计的一套车载计算机系统,主要完成轨道车辆的通信管理、功能控制、故障诊断、信息显示和事件记录等功能。
HXD1C型电力机车网络系统图如图一所示。
2.1、网络控制模块VCM位于机械间的微机柜内VCM1、VCM2做为整个网络通讯系统的“大脑”,完成网络的逻辑控制和网络协议的转换功能,具体过程控制、通讯管理、自动冗余等功能。
在通讯管理方面,VCM具有管理其他诸如TCU、ACU、DXM、AXM等网络通讯设备的功能。
通过网络MVB总线主动与其他网络设备进行通讯、寻址,并把通讯、寻址情况通过IDU微机显示屏直观显现出来。
辅助变流器

输入电压 采样
输出电流 检测
输出电流 调整
输出电流 采样
频率调整
输出频率
f
T0
Ud TM
U0
输出电压
TN
R
80C196KC HSO输出
S
T
输出电压 检测
输出电压 调整
输出电压 采样
-19-
IGBT门极驱动板(GDU)原理
IGBT门极驱动板(GDU)分为整流器门极驱动板和逆变
器门极驱动板,IGBT整流器门极驱动板与IGBT逆变器门极
• HXD1C机车辅助变流器由主变压器提供AC470V经四象限 进行整流到DC850V,通过中间支撑环节后进行逆变成 三相AC440V电压。
• 为减小PWM波对辅助电机的不利影响,在逆变器的输出 端加输出电压滤波器。
• 主电路包含:输入电路;整流电路; • 中间直流环节; • 逆变电路;滤波电路。
-10-
-4-
主电路原理图
-5-
三相负载
-6-
控制箱风扇 控制箱 控制接口
中间电压传感器 充电接触器
主接触器 快熔
输入电流传感器 滤波电容
整柜布局(一)
逆变模块 整流模块
KM1 充电电阻
风机 风机自动开关 输出电压传感器
-7-
-8-
输出滤波电感 输入电抗器
整柜布局(二)
风道滤网
返回
-9-
二、主电路工作原理
±24VDC
电源板
模拟入出板
整流控制板 逆变控制板
CPU板
MVB板
-29-
(一)数字入出板(DIO)
数字入出板共包含10路数字输入/输出通道。
数字量输入环节:
光电隔离 110V的指令信号
交直交型电力机车电气线路—交直交型电力机车主线路

网侧电路
1 网侧电路的组成 2 网侧电路的电流路径 3 网侧电路主要高压设备的功能 4 网侧电路的保护
1 网侧电路的组成
HXD3型电力机车网侧电路由受电弓AP1、AP2, 高压隔离开关QS1、QS2,高压电流互感器TA1,高 压电压互感器TV1,主断路器QF1,高压接地开关 QS10,避雷器F1,主变压器原边绕组AX,低压电流 互感器TA2 和回流装置EB1~6 等组成。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
3 牵引变压器
牵引变压器主要电气参数:
(1)原边绕组
(3)辅助绕组
额定容量/kVA :8 900
额定容量/kVA :600
额定电压/kV :25
额定电压/V:470
额定电流/A :356
额定电流/A :2×638
(2)牵引绕组
短路阻抗 :5%
额定输出容量//kVA : 6×1 383 (4)谐振电抗器
0 0
6N 5N
4N 3N
2N
1N
20
40
7N 8N
9N
13N
10N
11N
12N
60
80
100
120
n 电力机车特性及其特性曲线
2. HXD3电力机车制动特性控制曲线(23t轴重)
600
500
400
300
200
100
0
0
20
40
60
80
100
120
n 电路分析
电路(课件)、部件(位置)图片
Pantograph
1 主电路结构
2 网侧电路
网侧电路由受电弓1AP、2AP,车顶高压隔离开关1QS、 2QS,主断路器QF(带接地装置)、避雷器1F、高压电压互感 器TV、原边电流互感器1TA、回流电流互感器2TA、接地装置 1E~6E和能耗表等组成,如图6.2所示。
辅助变流器.
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-3-
技术参数
型号 额定输入电压 额定输入频率 中间电压 效率 控制电压 外形尺寸 质量 输出电压谐波含量 AC470V 50 Hz DC850V ≥94% DC110V (77V~137.5V) 1200×886×2000mm 1500kg ≤10% CVCF 三相440V 60Hz 248kVA 326A VVVF 三相40~440V 10Hz~60Hz 248kVA 326A
f
T0
输入电压 检测 输入电压 调整 输入电压 采样
R
Ud TM U0
输出电压
80C196KC HSO输出
S
输出电流 检测
输出电流 调整
输出电流 采样
TN
T
输出电压 检测
输出电压 调整
输出电压 采样
-19-
IGBT门极驱动板(GDU)原理
IGBT门极驱动板(GDU)分为整流器门极驱动板和逆变 器门极驱动板,IGBT整流器门极驱动板与IGBT逆变器门极 驱动板原理相同,整流器门极驱动板是两相,逆变器门极 驱动板是三相,整流器门极驱动板与逆变器门极驱动板相 比,少了一路逆变相。
7200kW机车辅助变流器
时代电气售后服务中心 2009年08月28日
主要内容
一、辅助变流器简介 二、主电路工作原理说明 三、辅助变流器对外接口
四、控制电路构成及单板功能
五、动作条件
六、安全规范及故障分析
-2-
一、辅助变流器简介
HXD1C型电力机车牵引变流器-01

信号定义 (M1)PS+
2
3 4 5 22 23 24
XD6:14
XD6:13 XD6:25 汇流排 XD8:1 XD8:14 XD8:2
(M1)PS(M1)SIG+ (M1)SIGE (主变)PS+ (主变)PS1(主变)SIG+
3.功能配置 4.接口连接 X1插头
信号定义 110V+ 110V引脚 25 26 27 40 UN+ 41 终端 JCB/X1:1 JCB/X1:2 汇流排 JCB/X1:5 JCB/X1:6 信号定义 IF1+ IF1E IF2+ IF2-
XD14:1 主断禁示环线1 XD14:4 主断禁示环线2 XD13:1 主断状态(常开)
第一部分:产品介绍
1.产品说明
2.原理介绍
3.功能配置 4.接口连接 主变流器对外接口
X1~X3为42芯插座
X4为9芯插座(2个9芯 插座组合)
X5为6芯插座
第一部分:产品介绍
1.产品说明
引脚 1 2 3 4 5 终端 X93:1 X93:7
2.原理介绍
信号定义 110V+ 110V引脚 8 9 10 11 22 终端 X93:2 X93:8
电流检测板 一重四象限
一重逆变器
热交换器 三重逆变器 二重四象限 二重逆变器 隔离闸刀 充电接触器 主接触器 固定放电电阻 电抗器连接
充电电阻
库用接口
单相输入
三相输入
第一部分:产品介绍
1.产品说明
2.原理介绍
谐波抑制 电抗器
3.功能配置 4.接口连接 变流器结构(背面)
7200kW电力机车牵引变流器

传动控制单元的车辆级控制功能框图
司机指令
电机包络线
变流器控制级的核心任务
变 流 器 控 制 级
对整流器的实时控制 稳定中间电压 对逆变器及交流异步牵引电机的实时控制 粘着利用控制 同时具备完整的故障保护功能 模块级的故障自诊断功能 一定程度的故障自排除功能
DCU插件简介
MCC
脉冲分配
模拟输入A 模拟输入
1 1
KM4 KM1
4 14
KM5 KM2
4 14
KM6 KM3
4 14
A1
A1
A1
KM4
A2 21 A1
KM5
A2 21 A1
KM6
A2 21 13 A1 13 13 31 31 31 1 1 1
1
B1
J1
A2
B2
J2
A2
B3
J3
14 A2
J1
14 A1
J2
14 A1
J3
A1
KM1
32
KM2
32
KM3
DCU插件简介
SMC(TE277-030000) 完成管理AMS总线,车辆逻辑单元的控制; 牵引/制动特性控制;故障的记录及传递等 功能
DCU插件简介
通信接口(ZS826A-443-000) 为DCU提供MVB通信接口,对内通过双口RAM连接 AMS总线,对外连接车辆MVB总线
DCU插件简介
MCC电机控制(TE277-010000) MCC采用直接转矩控制,对电机电流等采用 瞬时值控制,通过高速A/D采集控制所需的 直流电压、逆变电流等信号,产生逆变控制 PWM信号
32
KM4
2
KM5
2
牵引变流器技术培训-第6章 7200W(HXD1C)电力机车牵引变流器

5.4冷却系统
变流器模块采用水冷散热,冷却液由纯水和乙二醇 按比例混合而成。
水冷管路全部采用快速接头连接,方便快捷插拔, 不需要排放冷却系统中的冷却液
变流器安装有一个水-气热交换器,用于变流器柜
体内部的空气循环与降温,防止出现局部过热点。
30
斩波电阻冷却由底部两个小风机风冷。
-30-
7.总体设计
7.5传动控制单元
三重四象限互相错开一定的相位角度,减小对 电网的谐波污染,降低直流回路的纹波。
20
-20-
6.技术说明
6.3电路组成
6.3.1充电回路 牵引变压器牵引绕组输入电压经由充点接触器、充
电电阻组成的充电回路对直流回路的支撑电容充 电,充电完成后闭合短接接触器。
21
-21-
6.技术说明 6.3电路组成
6.3.2滤波 二次谐振电抗器、滤波电容组成二次谐振回
23 t 25 t 106/17=6.2353 交-直-交传动
7
-7-
4.基本技术条件
4.7 电力牵引性能
机车轮周牵引功率(持续制)
7200 kW
机车起动时粘着牵引力(0~5 km/h速度范围内半磨耗的轮周平均牵引
力)
23t轴重时:
≥520 kN
25t轴重时:
≥570 kN
机车持续制牵引力:
23t轴重时:
13
-13-
5.技术参数
5.2中间直流环节 标称直流电压: 二次谐振电感: 二次谐振电容:
DC1800V 0.27mH 9.39mF
14
-14-
5.技术参数
5.3 VVVF逆变器 标称输入电压: 输出电压: 额定输出电流: 最大输出电流: 开关频率: 控制方式:
kW电力机车牵引变流器.ppt

在牵引工况下进行交-直变换,为中间直流电路 提供电能;在再生制动工况时,对中间直流电路能量 进行直-交变换,将电能回馈给电网。
三重四象限互相错开一定的相位角度,有利于减 小对电网的谐波污染,降低直流回路的纹波。
13
主电路简介
三个主电路单元的直流回路通过隔离开关(K1、 K2、K3)并在一起,正常工作时隔离开关闭合, 三个单元共用中间直流回路和二次谐振回路。当 其中任意一个主电路单元故障时,断开相应的隔 离开关和充电短接开关,将该故障单元切除,其 余两个单元正常工作,机车只损失1/6的动力,从 而将故障造成的影响降至最低。
额定输入电压: 额定输入电流: 中间电压: 额定输出电压: 额定输出电流: 最大输出电流: 控制电压: 辅助电源: 外形尺寸: 质量:
970V/50Hz 3×1390A DC 1800V 3AC 1375V 3×598A 3×814A DC 110V 三相440V/60Hz (3100×1060×2000)mm 2500kg
30
五、冷却系统组成
温度传感器
模块冷却 热交换器
压力传感器
31
牵引变流器水流图
出水方向
32
进水方向
冷却系统简介
主变流器冷却方式:强迫水循环冷却(通过加 入添加剂乙二醇以适合–40°C的环境工作)
模块入口水温:≤ +55°C 模块出口水温:≤ +61°C
散热功率:80kW 冷却水流量:286 L/min 斩波电阻底部安装有两个小风机,从变流器柜
kW电力机车牵引变流器
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DCU插件简介
MCC(电机控制) MCC采用直接转矩控制,对电机电流等采用瞬时值控制,通过高速A/D采集控制所需的直流电压、逆变电流等信号,产生逆变控制PWM信号电机信号 电机侧控制的外围板,对速度信号进行滤波处理、二选一;并具有三重牵引逆变器输出过流保护、中间直流电压过压保护、斩波过流保护、接地保护;同时采集三个逆变器的IGBT元件工作状态并把故障信息送给SMC板处理
第19页/共34页
传动控制单元DCU
DCU通过MVB网络接收司机指令,将司机指令转化为机车的运行工况。 DCU具有机车级控制和变流器级控制的功能。 机车级的控制功能是根据司机指令完成对机车牵引/制动特性控制和逻辑控制,实现对主电路中接触器的通断控制和牵引变流器的启/停控制,计算列车所需的牵引/电制动力等,如下图所示。
第29页/共34页
五、冷却系统组成
压力传感器
温度传感器
热交换器
模块冷却
第30页/共34页
牵引变流器水流图
第31页/共34页
冷却系统简介
主变流器冷却方式:强迫水循环冷却(通过加入添加剂乙二醇以适合–40°C的环境工作)模块入口水温:≤ +55°C
模块出口水温:≤ +61°C散热功率:80kW冷却水流量:286 L/min斩波电阻底部安装有两个小风机,从变流器柜体左下方吸风,通过柜体顶部排出,对斩波电阻进行冷却
第28页/共34页
保护要求
要求能够对原边电流、四象限输入电流、原边接地、中间电压过压、中间回路接地、逆变电流过流进行硬件级保护,以确保严重故障的保护快速、有效;要求能够对接触器故障、模块过热、电机超温、原边电压过欠压、变流器冷却水温、变压器冷却油温进行软件级保护,以保证整体电气系统工作在稳定可靠的环境中。
电力机车辅助变流器的研究与设计
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《 冶金自动化》 &..> 年 5(
为 !" #$ % & ; 逆变器 ’! 单元驱动一台变压器风 机( 或变压器油泵电机) 和二台制动风机, 功率为 () #$ * () #$ % & + )& #$; 逆变器 ’, 单元驱动一 台压缩机, 功率为 !" #$。机车另一端辅助变流器 的负载分配情况与此完全相同。 ! - "# 变流器电路结构 辅助变流器由前级变流器( 网侧变流器) 和后 级变流器( 电机侧变流器) 组成, 前级变流器是一 台相控整流器( 容量 !.. #/0 ) , 后级变流器由三 台容量等同的逆变器( 容量 (.. #/0 % ! ) 单元组 成。一般按照辅机的类别和工况来分配和组合负 载, 并将这些负载分配到不同的逆变器单元中。 前级变流器采用单相相控整流器, 开关器件 用晶闸管; 电路结构为单相半控桥, 电路原理如图 & 所示。后级变流器的每个逆变器均为三相桥式 逆变器, 所用开关器件为 1234, 其原理如图 ! 所 示。
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弦波滤波器, 目的是将逆变器输出的 5D$E 波滤 成准正弦波。所定义的准正弦波的概念是: 波形 瞬间电压上升 近似于正弦波, 谐波含量小于 , A , 率( F! " F# 值) 小于 &.. /, 电压波形上叠加的尖峰 值 $ G# 小于 &.. /。这样的波形可以满足机车辅助 所用普通异步电动机非特殊设计的运行要求, 对 于机车辅机既可以充分发挥其额定功率, 又可以
电力机车辅助变流器的研究与设计
张全柱! , 邓永红" , 潘玉民" , 史雪明!
( ! 北京交通大学 电气工程学院, 北京 !###$$ ; " 华北科技学院) 摘要: 分析了国产电力机车由劈相机驱动辅机供电存在的问题, 针对这些问题, 提出了使用静止式交直交变流 器实现机车辅助供电的方案, 成功地研制了交直交变流器系统完成电力机车辅助电机供电。 关键词: 电力机车; 辅助变流器; 辅助电机; %&’( 控制
HXDIC型电力机车辅助变流器接地故障的分析及处理

HXDIC型电力机车辅助变流器接地故障的分析及处理HXDIC型电力机车辅助变流器接地故障的分析及处理摘要:自从2009年12月12日HXDIC型电力机车上线以来,发生了多起辅助变流器接地故障而引起的机故、机破,其中有辅助变流器本身的故障及其负载用电器方面的接地、短路故障,本人通过近年来的现场经验,指导队司机的故障指导等,总结了一套辅助变流器发生接地故障的检查及处理方法。
关键词:电力机车辅助变流器故障分析处理一、引言:HXDIC型是一种新的大功率六轴电力机车,机车轮周牵引功率达到72KW,轴式C0-C0。
该机车的辅助变流器也是一种新的国产化研究成果,每辆机车装载2台辅助变流器。
单台辅助变流器视在功率为248KVA,其额定输入电压为单相AC470V,逆变器输出电压为三相AC440V。
本文重点论述了辅助变流器简介、故障判断及故障处理方法。
在实际作业过程中由于气温、短路、接地而引发的故障,多次发生故障后无法正常合主断的现象,导致机故或机破,影响铁路运输的正常秩序,因此提高乘务员的故障处理能力,成为当务之急。
本文主要介绍了辅助变流器接地故障的判断、检查及处理方法。
二、HXDIC型电力机车辅助变流器简介:·电力机车辅助系统是电力机车的重要组成部分,主要包括辅助电源、辅助电机以及相应的控制电路等部分。
它的主要功能是保证电力机车主电路发押其功率,确保机车正常运行。
·HXDIC机车辅助系工作在冗余模式,每台配置两台辅助变流器(一台为CVCF,一台为VVVF),每台辅助变流器由单独的辅助供电。
·主要负载:机车辅助变流器负载包括6台牵引风机、2台冷却塔风机、2台空气压缩机,还有空调、照明设备等辅助电气设备。
·功能:2台辅助变流器并行工作,一台输出恒频恒压CVCF,另一台辅助变流器输出变频变压VVVF。
机车运行过程中,任一台辅助变流器发生故障被隔离时,另一台辅助变流器都能单独承担所有机车负载正常运行。
HXD1C型电力机车牵引变流器

1块开关电源板(1)
冷却风扇层组成。
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第一部分:产品介绍
1.产品说明 2.原理介绍 3.功能配置 4.接口连接 TCU控制单元
MCC 脉冲分配 模拟输入A 模拟输入B 网侧信号 LCC 电机信号 通讯接口 SMC 数字入出 开关电源
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第一部分:产品介绍
1.产品说明 2.原理介绍 3.功能配置 4.接口连接 保护要求
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第一部分:产品介绍
1.产品说明 2.原理介绍 3.功能配置 4.接口连接 中间直流电路
中间直流电路由支撑电容、中间电压传感器、固定放电电阻、二次 滤波LC谐振电路和接地保护电路组成。电路主要作用:能量储存、平衡 及滤波、无功功率交换、主电路接地保护等作品介绍
D相
A相
INV3
B相
X61 (变流器模块)
IBBM120S2 C相
X62
D相
热交换器组件 (FAN3)
LH12
UTBL
充
电
电
阻 单
KM3 KM2 KM1
元
KKK MMM 456
J1 J2 J3
K3 K2 K1
B1 B3 B2
D相
C相
4QS2
(变流器模块) X32
B相 IBBM120S2
A相
X31
A相
4 XD6:25 (M1)SIG- 11 XD6:24 (M2)SIG- 18 XD6:23 (M3)SIG-
5 汇流排
E
12 汇流排
E
19 汇流排
Page 12
第一部分:产品介绍
充电1 短接1 充电2 短接2 充电3 短接 3 短接1状态 短接2状态 短接3状态 充电1状态 充电2状态 充电3状态 隔离开关1状态 隔离开关2状态 隔离开关3状态
HXD1D型机车牵引变流器模块故障分析追踪

HXD1D型机车牵引变流器模块故障分析追踪摘要:文章介绍了HXD1D型电力机车TGA9C型牵引变流器的结构及设计原理,对牵引变流器典型故障案例进行统计分析,通过对故障模块解体、试验分析,同步开展运用环境综合测试,探索客运机车质量提升及改进方案,以降低因牵引变流器模块故障造成的行车设备故障率,有效减少故障所造成的经济损失,维护铁路优质、高效的企业形象。
关键词:牵引变流器;模块故障;统计分析;样本试验;电参数测试;温度测试1.概述HXD1D型电力机车装用国产自主研发的TGA9C型牵引变流器,该变流器适用于牵引电机功率为1.2MW的7200kW六轴客运机车,运行稳定、可靠,轮周功率大,在铁路运输中起着非常重要的作用。
牵引变流器作为机车的重要组成部分,其输入端与牵引变压器的牵引绕组相连,通过线路接触器进行分合。
牵引变流器主要由四象限变流器、中间直流回路和PWM 逆变器组成。
牵引变流器具有明显的高压警示标识、高压指示灯,注明只有专业人员可以打开的标识。
四象限变流器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DC 1800 V,通过调整脉冲调制角,使交流侧电流、电压为同相位,从而使网侧的功率因数接近于1.0。
牵引变流器的中间直流回路主要由中间回路支撑电容、瞬时过电压限制电路、主接地保护电路及二次谐振电路组成。
牵引变流器的电机逆变器是由IGBT 元件组成的PWM 逆变器。
2. 牵引变流器的结构及设计原理牵引变流器内部采用模块化结构,便于实现部件的通用化,减少维修时间,提高可靠性。
柜内包含7 个变流器模块(三个整流模块、三个逆变模块、一个辅助逆变模块)、支撑电容器、传动控制单元(TCU)、接触器、充放电电阻、过压斩波电阻、电压电流传感器、冷却风机、热交换器等部件,其中变流器模块等主要部件位于柜体前部,打开柜门可以方便地对其进行检修,变流器后部主要用于放置不需维护或很少维护的部件,如支撑电容器、二次谐振电容器等。
电力机车控制-HXD3型电力机车辅助变流器

2 HXD3型电力机车辅助Fra bibliotek流器的结构组成
3 HXD3型电力机车辅助变流器冷却系统
在辅助变 流器右下段的 侧面设置有风 扇,见左图。 变流器装置后 面设置有风道, 通过通风机对 辅助变流器逆 变器单元和整 流器单元进行 强制风冷。
谢谢!
2 HXD3型电力机车辅助变流器的结构组成
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
1 HXD3型电力机车辅助变流器简介 2 HXD3型电力机车辅助变流器的结构组成 3 HXD3型电力机车辅助变流器冷却系统
1 HXD3型电力机车辅助变流器简介
■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。
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(4)主要器件连接
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(一)数字入出板(DIO) 数字入出板(DIO)
数字入出板共包含10路数字输入 输出通道 路数字输入/输出通道 路数字输入 输出通道。 数字量输入环节:
光电隔离 110V的指令信号 转换 高、低电平信号
(如:系统工作指令、 复位指令、接触器闭 合反馈信号) 隔离 高、低电平信号 转换
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(二)开关电源板(POWER) 开关电源板(POWER)
开关电源板是一种具有原次边隔离的 多重开关电源,采用DC/DC变换。 DC输入:110V DC输出:+5V、±15V、±24V 为SIV控制单元提供控制电源,为 IGBT变流模块提供电源,为SIV柜体内各 种插件、传感器提供电源。 11B 常亮(绿色)正常工作 常亮(绿色) 37B 常亮(红色)中断保护状态,不工 常亮(红色)中断保护状态, 作。
逆变控制板灯孔定义
灯位 亮灯定义 ● 26A红灯 逆变器故障(表示正在往CPU板送 逆变器故障) ● 26B红灯 灯亮表示逆变器直流过压 ● 27A红灯 灯亮表示逆变器模块过载 ● 27B红灯 灯亮表示逆变器模块故障 ● 28A红灯 灯亮表示逆变器输出三相不平衡 ● 28B黄灯 灯亮表示逆变器门极释放,逆变器 开始工作 ● 29B黄灯 闪烁表示程序运行指示灯 ● 30A绿灯 逆变器R相脉冲指示灯 ● 30B绿灯 逆变器S相脉冲指示灯 ● 31A绿灯 逆变器T相脉冲指示灯
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中间直流电容组件
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中间直流放电电路
放电接触器
放电电阻
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(四)逆变电路
• 主要是逆变器模块UA1,它采用两电平三 相桥式电压型逆变路,功率开关器件为IGBT。 作用: 作用:
恒定直流电压 转换为 PWM波 波 三相交流电压
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IGBT逆变器控制框图 IGBT逆变器控制框图
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TGF54 (329V~582.8V) 329V~582.8V)
主电路原理图
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三相负载
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整柜布局( 整柜布局(一)
控制箱风扇 控制箱 控制接口 KM1 中间电压传感器 充电接触器 主接触器 快熔 输入电流传感器 滤波电容 输出电压传感器 充电电阻 风机 逆变模块 整流模块
风机自动开关
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(七)通讯接口板(MVB) 通讯接口板(MVB)
HXD1C机车辅助变流器具备MVB接口,通过MVB 总线与CCU交换信息,并可以通过总线进行控 制。
频 给 率 定 频 采 率 样 频 调 率 整 输 频 出 率
f
T0
输 电 入 压 检 测 输 电 入 压 调 整 输 电 入 压 采 样
R
Ud TM U0
输 电 出 压
80C196KC HSO输 出
S
输 电 出 流 检 测
输 电 出 流 调 整
输 电 出 流 采 样
ห้องสมุดไป่ตู้TN
T
输 电 出 压 检 测
输 电 出 压 调 整
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电源分配
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开关电源保护参数
输出电压 +5V +15V -15V ±24V 保护参数 欠压:4.7V±2% 过压:5.3V±2% 欠压:13.5V±2% 过压:16.5V±2% 欠压:13.5V±2% 过压:16.5V±2% 欠压:21.6V±4% 过压:27.2V±4% 额定电流 2.5A 3A 1.5A 0.5A 脉动量 50mv 50mv 50mv 200mv
7200kW机车辅助变流器 7200kW机车辅助变流器
时代电气售后服务中心 2009年08月28日 2009年08月28日
主要内容
一、辅助变流器简介 二、主电路工作原理说明 三、辅助变流器对外接口 四、控制电路构成及单板功能 五、动作条件 六、安全规范及故障分析
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一、辅助变流器简介
电力机车辅助系统是电力机车的重要组成部分,主 要包括辅助电源、辅助电机以及相应的控制电路等 部分。它的主要功能是保证电力机车主电路发挥其 功率,确保机车正常运行。 HXD1C机车辅助系统工作在冗余模式,每台配置两台 辅助变流器(一台为CVCF,一台为VVVF),每台辅 助变流器由单独的辅助绕组供电。 主要负载:辅助变流器向通风机组、空气压缩机组、 空调、加热器、蓄电池充电器、油泵、水泵等辅助 设备。
输 电 出 压 采 样
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IGBT门极驱动板(GDU)原理 IGBT门极驱动板(GDU)原理 门极驱动板(GDU)
IGBT门极驱动板(GDU)分为整流器门极驱动板和逆变 器门极驱动板,IGBT整流器门极驱动板与IGBT逆变器门极 驱动板原理相同,整流器门极驱动板是两相,逆变器门极 驱动板是三相,整流器门极驱动板与逆变器门极驱动板相 比,少了一路逆变相。
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模拟入出面板说明
16A 复位开关:按下此开关后,整个系统的工作状态 都重新设置,系统重新开始工作。(SIV 有AC470 输 入电压时,不要按下此按钮) 16B 红灯:此灯亮表示控制系统正处于复位状态 S1 开关:启动开关。当辅助电源逆变器柜有输入电 压且无故障时,S1 打在实验位,逆变器柜正常启动 S2 开关:预留开关(SIV 运行时打在“正常“位置, 朝向向下) S3 开关:预留开关(SIV 运行时打在“正常“位置, 朝向向下)
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整柜布局( 整柜布局(二)
风道滤网 输出滤波电感
输入电抗器
返回
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二、主电路工作原理
• HXD1C机车辅助变流器由主变压器提供AC470V经 四象限进行整流到DC850V,通过中间支撑环节后进行 逆变成三相AC440V电压。 为减小PWM波对辅助电机的不利影响,在逆变器 的输出端加输出电压滤波器。 主电路包含:输入电路;整流电路; 中间直流环节; 逆变电路;滤波电路。
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技术参数
型号 额定输入电压 额定输入频率 中间电压 效率 控制电压 外形尺寸 质量 输出电压谐波含量 输出电压 输出频率 额定容量 额定输出电流 AC470V 50 Hz DC850V ≥94% 77V~137.5V) DC110V (77V~137.5V) 1200×886× 1200×886×2000mm 1500kg ≤10% CVCF 三相440V 三相440V 60Hz 248kVA 326A VVVF 三相40 40~ 三相40~440V 10Hz~ 10Hz~60Hz 248kVA 326A
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(六)CPU板 CPU板
CPU板 CPU板主要功能: 实现SIV系统运行的逻辑动作控制功能,系统 故障诊断、保护及记录功能,通过LED可以显示系统 输入、输出电压、电流等模拟量和故障诊断代码, 具有RS232接口,可以通过配套的故障分析软件下载 故障信息。
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CPU板灯孔定义 CPU板灯孔定义
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电源模块
• 整流模块、逆变模块使 用 • 输入:DC110V; • 输出:DC15V; • 功率:50W; • TE003-422000
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门极附板
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(五)滤波电路
主要包括:滤波电感、滤波电容
将PWM波三相交流电压滤成 列车负载所需的三相正弦波形电 压,以保证输出电压的谐波含量 满足技术要求。
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(五)逆变器控制板(WR) 逆变器控制板(WR)
主要功能: 主要功能 应用空间矢量脉宽调制技术向逆变器模块提 供DC-AC变换调制脉冲,并通过输出端电压传感 器采样实现对输出电压的闭环控制,使输出电压 优越稳定。同时完成逆变器模块故障,输出过流, 输出三相不平衡保护功能等保护功能。
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主要功能: 主要功能:
(四)四象限板(4QS) 四象限板(4QS)
实现SIV网侧四象限变流器的瞬时电流控制; 它可以控制整流器输出侧直流电压恒定为850V,且同时实现输 入电流正弦化、功率因数近似为1的优良性能; 对电网电压信号进行滤波,整流,放大等处理,以形成网压瞬时 值、有效值、网压同步信号; 对四象限输入电流信号进行滤波,整流,放大等处理,以形成电 流瞬时值、有效值、电流同步信号、过流信号; 对中间直流电压进行低通滤波,放大等处理以形成直流电压值、 过压信号; 当四象限整流器部分出现IGBT组件故障时进行组件故障保护。
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(3)控制电路功能
• 程序逻辑控制和脉冲控制。 • 控制电路具有自诊断及故障数据记录功能, 故障数据可通过RS232接口下载。 • 采用DSP微机数字控制,采用PI电压调节。 • 具有与MVB总线网络通信的功能,实现网络 控制与监视,并能在司机室显示屏上显示 电源系统的状态及故障情况。
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(三)模拟入出板(AIO) 模拟入出板(AIO)
4QS板 板
传感器、互感器 模拟信号 送来的模拟信号 模拟信
特定比例 变换
控制系统能采用 的低电压信号
WR板 板 CPU板AD通道 板 通道
参与保 护和控 制
主要有输入电压和电流信号,直流回路电压信号, SIV输出电压电流信号和温度信号等,并且在AIO面板 上提供插孔来检测经过处理的模拟信号。
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四象限板亮孔定义
F2812 指示灯 C6711 指示灯
红位 亮灯定义 ●26A 红灯 网侧电流峰值过流 ●26B ●27A ●27B ●28A ●28B ●29A 红灯 红灯 红灯 红灯 红灯 红灯 中间电压过压 同步信号正常 整流器模块故障 逆变器模块故障 模块报网侧电流峰值过流 脉冲使能正常则亮
系统管理单元能 够识别的
数字量输出环节:
110V信号向外 提供系统的状态
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数字入出灯孔定义
灯位 亮灯含义 ● 1A黄灯 变压器电抗器风机有反馈信 黄灯 号 ● 2A黄灯 逆变器风机有反馈信号 黄灯 ● 3A黄灯 逆变器中已经收到 反馈信 黄灯 逆变器中已经收到K1反馈信 号 ● 3B黄灯 控制系统已发出了 的闭合 黄灯 控制系统已发出了K1的闭合 信号 ● 4A黄灯 逆变器中已经收到 反馈信 黄灯 逆变器中已经收到K2反馈信 号 ● 4B黄灯 控制系统已发出了 的闭合 黄灯 控制系统已发出了K2的闭合 信号