HXD3C主电源变换装置

6） APU整流、逆变单元
逆变器
出
① AC恒压恒频380V，50Hz ② AC变压变频(2~380V,0.2~50Hz)
DC750V
整流器
入
AC399V，50Hz
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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
控制功能包含：指令序列控制，整流器控制 ，逆变器控制。
变 ~399V/50Hz 压
器
(585)
整
(583)
流 (584)，
单
元
滤 波 电 容
DC750V
(705)
逆 变 单 元
(705D)DF
PSU (712)
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27
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
OVR单元
过压保护回路的限 流电阻。
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。
P241 13 AVR1 控制单元 A102 35
KR1
RY-CN2
HBKR
11 100P 4 A04
NF1 K 线圈
RY-CN1
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3
第一部分
HXD3C主/辅电源变换装置传动技术及系统构成
1）参数介绍
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4
1.1HXD3C主/辅电源变换装置传动技术
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
23
3.1HXD3C主/辅电源变换装置主要电气设备应用
9） I / F 单元
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。
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24
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
DC
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。
过 压 保 护
Ri
IN
中
DCPT铭牌：
间
INPUT IMPEDAME 2.5kΩ
电
INPUT CURRENT 10mA
2）装置背面分解图例
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3.1HXD3C主/辅电源变换装置主要电气设备应用
23）整流器单元\逆变器单元
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。
CAPACITOR
接地电容:
EF332162EYQ0735
除了具备滤波电容功用外，CAP.1600μF
滤波电容:
还能提供主回路接地故障 VOLT.3300VDC 减小中间直流电压的脉动，
检测的中性点。
MASS 60kg
使其更加平稳。
nichicon
逆变单元
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19
3.1HXD3C主/辅电源变换装置主要电气设备应用
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
2）用途
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5
1.1HXD3C主/辅电源变换装置传动技术
主牵引变流器CI：为牵引电机提供三相的变频变压电源。
主牵引变流回路
保护装置
充
电
整
中
逆
牵
限
流
间
变
引
变
1450Vac
流 电
模 块
电 容
模 块
电 机
ຫໍສະໝຸດ Baidu
路 压
399Vac
器
车轮
充
辅
电
整
中
逆
滤
助
限
流
间
变
波
回
流
模
电
模
电
路
电
块
容
块
路
设
路
备
轨道
25kVac
辅助电源回路
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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
5）真空接触器K、AK
变 ~1450V/50Hz 压
器
主电磁接触器（K） 铭牌：
TOSHIBA
VACUUM CONTACTOR
TYPE:CM79-A1
NO.:7781236-G37
DATE:SEP 2019
MASS:18kg
开断能力：
整
1500VAC/1300A
流
单
充电接触器（AK） 铭牌：
元
TOSHIBA
容
INPUT VOLAGE
25V
OUT PUT
10V/2kΩ
ISOLAION VOLTAGE AC 10kV
13
DCPT铭牌：
RL
OUT
24
INPUT IMPEDAME 5kΩ
INPUT CURRENT 5mA
INPUT VOLAGE
25V
OUT PUT
10V/10kΩ
ISOLAION VOLTAGE AC 5.5kV
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。
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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
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。
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。
放电电阻DCHR单元
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。
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3.1HXD3C主/辅电源变换装置主要电气设备应用
4）中间电容
505A
整流单元
逆变单元
DC 2800V
DC 2800V
整流单元
510A
CAPACITOR
EF332162EYQ0736
CAP.3200+3200μF
VOLT.3300VDC
MASS 60kg
nichicon
11
2.1 HXD3C主/辅电源变换装置主要电气设备技术特点
★ 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。
2)优点
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2.1 HXD3C主/辅电源变换装置主要电气设备技术特点
★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
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2.2 HXD3C主/辅电源变换装置主要电气设备控制技术
PWM控制技术
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。
VACUUM CONTACTOR
TYPE:CM75-A2
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。
NO.:7781236-G37 DATE:SEP 2019 MASS:18kg 开断能力：
1500VAC/600A
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3.1HXD3C主/辅电源变换装置主要电气设备应用
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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
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3.1HXD3C主/辅电源变换装置主要电气设备应用
1）装置正面分解图例
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3.1HXD3C主/辅电源变换装置主要电气设备应用
3)牵引回路-原理图
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1.2 HXD3C主/辅电源变换装置系统构成
~1450V
变 压 器
电 磁 开 关
整
中
流
间
单
DC2800 V
电
元
路
逆
牵
变
引
单
~2150 V
电
元 AC变压
机
变频
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1.2 HXD3C主/辅电源变换装置系统构成
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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
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。
铭牌：
OUT PUT: 24V 2.1A IN PUT: DC 70V~135V
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HXD3C型交流传动电力机车用
主/辅电源变换装置
大连东芝机车电气设备有限公司 2019年12月 郭伟
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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
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。
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3.1HXD3C主/辅电源变换装置主要电气设备应用
8）继电器单元
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1.2 HXD3C主/辅电源变换装置系统构成
1)电源变换电路的位置-模块图
接触网 受电弓
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。
4)辅助电源回路-原理图
每辆车两组APU辅助电源电路
~399V
变 压 器
电整 磁流 开单 关元
中
逆
间
变
电
单
路
元
DC750V
滤
辅
波
助
电
AC变压变 频
电
路
或
机
AC恒压恒
频
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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
1)特性简介
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