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
电力机车电气线路结构分析 HXD3型电力机车主、辅变流器控制电路
主变流器控制电路
图1、变流器控制电路-1
主变流器控制电路
图2、变流器控制电路-2
—知识点2.68：了解HXD3型电力机车辅助变流器控制电路
工作原理
学校名称 ：
任务一
辅助变流器控制电路
机车两套辅助变流器装置UA11、UA12的控制电路基本一致。不同的是，正常情 况下，I端辅助变 流器装置UA11设定为VVVF工作方式，当主断路器闭合、换向手 柄离开零位后，UA11开始工作；II端 辅助变流器装置UA12设定为CVCF工作方式， 只要主断路器闭合，UA12就开始投入工作。下面以II端 辅助变流器装置UA12的控制进行说明。
7、 主变流器装置试验开关SA75，ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ于在低压试验或机车出厂前时对主变流器的控制单元进行试 验检査，确认其是否工作正常。
8、 为满足主变流器工作需要，在主变流器的控制单元内引人高压电压互感器TV1同步信号。主 变流器控制单元与TCMS的接口信号除2套通讯线外，还设有主变流器隔离、工作、功率预备和故障等 信号。
主变流器控制电路
5、 主变流器的控制用信号还有牵引电动机速度传感器BV41、BV42, BV43的信 号。每个速度传 感器同时送出2个速度信号至主变流器控制装置，用以实现主变流器对 牵引电动机的矢量控制，有效 地实施机车的防空转、防滑行保护，并对机车的轴重转移进行补偿。
6、 库内动车信号通过库用开关QS3或QS4送到主变流器控制单元，用于在库内动车时主变流器按 照特定的控制程序工作。
1、 机车主断路器闭合后，由TCMS发出命令，闭合辅助变流器UA12输出电磁接触器KM12,并将 信息传递给辅助变流器控制单元，由辅助变流器控制单元发出指令， 控制辅助变流器UA12起动。
2、 当机车某一辅助变流器发生故障，故障的辅助变流器能及时发信息给TCMS， 通过TCMS的 控制，自动完成输出电磁接触器的动作转换。若辅助变流器UA11发生 故障，则电磁接触器KM11断开 ，电磁接触器KM20闭合；若辅助变流器UA12发生故障，则电磁接触器KM12断开，电磁接触器KM20 闭合。故障的辅助变流器将信息传递给另一组辅助变流器，使其工作在CVCF方式，同时，故障的辅助 变流器被隔离， 此时所有辅助电动机全部由另一套辅助变流器供电，不受其他指令的控制，牵引电动 机通风机和冷却塔通风机将正常满功率工作。
HXD3型电力机车主变压器常见故障分析及处理
HXD3 型电力机车主变压器常见故障分析及处理摘要：主变压器是电力机车的心脏，承担着整车供电的重任，主变压器的正常运行关系到电力机车的行车安全。
本文对电力机车主变压器检修过程中常见故障进行分析并提出解决方案，保证电力机车主变压器检修及运用的安全性和可靠性。
关键词：电力机车、主变压器、故障分析0前言我国铁路发展迅速，大功率电力机车已然成为普速列车和货运机车的主流。
截止2020年底电力机车数量占比全国铁路机车62.7%。
主变压器作为电力机车的核心部件，在检修过程中对故障点分析及处理尤为重要。
1、HXD3机车主变压器结构及原理HXD3型电力机车主变压器，主要由箱体、器身、套管、油箱及附属件组成。
主变压器为全密封结构，采用真空注油方式，通过氮气箱与储油箱之间的管路连接，对变压器运行过程中的油位进行调节，同时起到隔绝空气运用，减缓主变压器油劣化过程。
并采用强迫油循环风冷方式进行主变油冷却。
主变压器器身由铁芯、绕组及绝缘件等组成。
通过原边绕组与次边绕组的变比将从接触网接收的25kV高压电转化为机车各设备运行要求的电压等级，从而为整车提供动力。
2、主变压器检修常见故障及处理2.1低压套管烧损、老化低压套管由树脂伞裙和接线端子组成，树脂伞裙可以增大爬电距离，防止接线端子与变压器箱盖发生放电现象；接线端子为铜镀银材质，通过机车主电路大线与主变流柜连接。
在对主变压器C6修检修过程中，发现低压套管存在烧损现象，故障原因分析及处理如下：1.机车运用晃动及检修过程中拆装导致大线连接处螺栓松动，致使变流柜大线与铜接线端子接触不良，接触电阻变大导致低压套管发热氧化发黑，严重时发生放电、烧损节瘤；同时机车运用中套管表面脏污受潮导致绝缘降低，漏电流增加也会使套管发热老化。
此时需对套管进行清洁，可采用打磨镀银处理，严重者需更换套管，在日常运用中保证安装螺栓紧固到位、力矩符合要求，定期检查可杜绝此类现象。
2）机车运行过程中线路故障，导致电流过大，低压套管发热氧化发黑、烧损节瘤。
HXD3D型电力机车列车供电控制系统特点
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。
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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
4.1.14.1HXD3D型电力机车特性主要设备布置
6. 转向架牵引电机采用二、三轴对置方式；驱动 系统采用轮对空心轴驱动、刚性架悬；承载式齿 轮箱；牵引装置采用低位推挽牵引杆牵引。
7 .采用下悬式安装方式的一体化多绕组（全去耦） 变压器，具有高阻抗、重量轻等特点，并采用强 迫导向油循环风冷技术。
8 .采用顶盖夹层进风，各系统独立通风冷却技术。另外还 考虑了司机室的换气和机械间的微正压。
2014年1月13日，中国北车大连机车车辆公司研制的和 谐3D型客运电力机车，在春运到来之际正式投入运营。 和谐3D型客运电力机车时目前功率最高的新型电力客 运机车之一，最高时速160公里，凭借7200千瓦的功率， 可轻松牵引20节的旅客列车，一次最多可输送3000名 旅客。
由于不限于在铁路客运专线上行驶，和谐3D型客运电
力机车可在全国所有的电气化线路上，快速牵引直达 和特快旅客列车。机车由0km/h加速至160km/h只需 307秒。
作为我国目前单机功率最大、时速最快的大功率交流 传动客运机车，它的各项性能显著。于现有普及的交
流客运机车相比，它的牵引性能有了大幅提高，速度 提高了30﹪；而与相同速度的传统直流客运机车相比， 它的加速时间和加速距离又缩短了至少一半，这极大 地提高了机车运用和车站运转的效率。时速160公里客 运电力机车将逐步替代传统的韶山型电力机车。
和谐3D型客运电力机车具有更加聪明的“大脑”，可 以对故障进行自我诊断，确保列车可靠运行。同时， 机车还配置了最先进的电子控制制动系统，在进行加、 减速缓冲很小，避免了传统旅客列车速度变化时，旅 客摇摇晃晃“站不住脚”的现象。
和谐3D型电力机车还可以充当发电机，在下闸制动时 能把多余的动能转化为电能 回馈电网，实现节能效果。
生北 产车 最大 高连 运机 营车 速车 度辆
HXD3型机车微机网络系统(北车)
2.4 TCMS的故障处理与记录
TCMS在机车出现故障时，以显示屏显示、 报警灯指示两种方式，通知操作人员，并 自动完成相应的保护动作，记录发生故障 时的相关信息，为后期诊断提供有用且必 要的信息，而且还可以通过便携式计算机 将故障履历下载进行分析和保存。
冲量输入的功能； • DIP开关量输入基板：采集全车的开关量信息； • MDM重联控制基板：将本车的信息通过Ethernet
传往他车，并将收到的他车信息传送给处理器单元， 实现机车的重联功能。
2.3 TCMS双机热备系统
• TCMS在整个机车控制中起主导作用，它的 工作正常与否直接决定了机车能否安全、正 常地运行。
• 显示模式在开机后根据不同工况来转换。
2.5 TCMS的信息显示
• 显示部分设计的原则是显示简洁、明了醒目，但又兼顾现有的习惯。
• 画面的上部为常显的信息，显示时间、速度、工况、重联状态等；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；底部为功能键区，由于采用触摸显示屏，因此 它将根据不同的工况和选择，显示不同的功能键。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。
• 显示模式在开机后根据不同工况来转换。
•显示区域的划分
画面名称 显示区域 常显信息 显示区域•模式转换部分框图
•主变流器/牵引电机画面
•开关状态画面
•风机状态画面
•辅助电源画面
•空制状态画面
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。
hxd3d机车网络控制系统、主变压器、应急处理-大连机车王乐民1022学习资料
系统的构成 机车控制监视系统在硬件上主要由电源模块、逻辑运算控制部分、 数字量输入/输出部分、模拟量信号采集部分、通信部分等组成。 主控制单元采用32位CPU，并在配置上采取冗余、双机热备措施， 以提高系统的可靠性。
机箱内包括AVR电源模块，为TCMS提供工作所需的各种直流电，如24V、±15V、 5V；
过程数据-网络控制-软件版本界面
过程数据-网络控制-信号信息界面
过程数据-网络控制-传送信息界面
过程数据-计数界面
过程数据-计数-设定界面
维护界面
数据输入-轮径界面
数据输入-轮径界面
数据输入-轮缘润滑界面
数据输入-日期/时间设置界面
数据输入-其它设置界面
数据输入-车辆号码界面
TCMS对外接口
名称 RS485 RS485 RS485 RS485 RS485 RS485 RS485 数据总线（Ethernet） 110V数字量输入 脉冲输入 110V数字量输出 110V数字量输出 模拟量输人0-8A 模拟量输人0-24V 模拟量输人0-5A 模拟量输入0-20mA
数量 2 2 2 1 1 1 1 2
维护测试-主司控器试验界面
维护测试-起动试验界面
维护测试-零级位试验界面
维护测试-辅助电源试验界面
维护测试-显示灯试验界面
维护测试-无人警惕试验界面
维护测试-轮缘润滑试验界面
事件履历-无过滤界面
详细-故障信息界面
事件履历-激活事件界面
司机诊断－事件确认界面
司机诊断－激活事件界面
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
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；
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。
HX_D3型机车电传动系统分析_耿幸福
收稿日期： 2010-09-21 作者简介： 耿幸福，高级工程师，1988 年毕业于兰州铁道学院热能动力机械与装置专业，曾从事机车检修及其管理工作。
-35-
电力机车与城轨车辆·2011 年第 2 期
1.2 传动系统电路 机车的传动系统电路如图 1 所示。 图中 UM1 为牵
引变流器单元， 牵引变流器内部可以看成由 3 个独立 的整流—中间电路—逆变单元构成， 每个单元分别有 2 个接触器、1 个输入电流互感器、1 个充电电阻、1 个 四象限整流器、中间电路、1 个 PWM 逆变器、2 个输出 电流互感器等组成。 3 个整流—中间电路—逆变单元 的主电路和控制电路相对独立， 分别提供给 3 个牵引 电动机。 当其中一组或几组发生故障时，可自动切除， 剩余单元可继续工作。
摘 要： 文章以 HXD3 型机车的电传动系统为研究对象，对机车的传动系统部分按照主传动系统、辅助传
动系统、控制系统分类做了系统的研究。 重点对 HXD3 型机车的主电路、辅助电路的构成、各个环节的作用等
进行论述和分析。
关键词： HXD3 型机车； 交流传动； 电传动系统
中图分类号：U264.91
文献标识码： A
HXD3 型 机 车 的 牵 引 逆 变 器 是 由 IGBT 元 件 组 成 的 PWM 逆变单元，是电压型的逆变器。 整车的 6 个逆 变器向 6 台牵引电动机供三相交流电， 该逆变器采用 了矢量控制模式，使异步电动机具有快速反应的性能， 实现了牵引电动机的独立控制。
机车的牵引电动机 M1~M6 分别由两组牵引变流 器 UM1 和 UM2 的 6 个 PWM 逆 变 器 分 别 单 独 供 电 ， 实现牵引电动机的独立控制。这样，整台机车的 6 个轴 的轮径差、 轴重转移及空转等可能引起的负载分配不 均匀，均可以通过牵引变流器的控制进行适当的补偿，
HXD3 主变压器的介绍
HXD3 主变压器的介绍牵引电传动系统HXD3型交流传动货运电力机车牵引电传动系统采用交—直—交传动形式。
牵引设备主要包括各高压电器、主变压器、牵引变流器、牵引电机及相应控制系统由于牵引电路有点难以理解所以只有请教老师后再做介绍。
先说说主变压器吧！1．主变压器特点：（1）.采用下悬式安装，强迫导向油循环风冷方式，主变压器总重13 t 。
主变压器与冷却装置分开布置。
（2）.变压器采用心式卧放结构，A级绝缘，普通矿物油。
（3）.高阻抗绕组结构，式变压器内部空间漏磁场很强，大量采用无磁结构件。
（4）.油箱采用钢板加磁屏蔽的方式。
避免漏磁干扰外部信号。
（5）.线圈导线采用Nomex纸绝缘，具有耐热等级高，机械强度大的特点。
（6）.全铝板翅式冷却器，两路油循环系统。
（7）.高压套管采用NEXANS公司的高压端子，在低压套管出现装置中采用了新型结构的出现装置，具有安装拆卸方便，可靠及使用寿命长的特点。
（8）.考虑到机车的使用环境，该变压器具有抗震的特点。
（9）.将经常需要检测及保养的部件装配在机车的两侧，以便于进行维护保养、检查。
（10）.将大电流的抵押出现装置与牵引变流器按序安装，时期连线最短。
（11）.变压器油采用氮气密封保护，使油不与外界环境相通，防止其劣化。
2．主要技术数据型号JQFP2-9006/25(DL)机车网压范围（kV）17.2~31.3频率（Hz）50联结组I I0外形尺寸（mm） 3060*2760*1475安装方式车体下悬式挂式冷去方式强迫油循环风冷空载电流0.16%空载损耗（W）2600负载损耗（W）224总重量（kg） 13003．结构JQFP2-9006/25(DL)型主变压器由油箱、器身、有保护装置、冷却系统、其他附属装置等组成。
器身由铁芯、绕组、绝缘件组成。
通风机、冷却器安装在车体台架的上方。
高压绕组的高压端子1U 安装在油箱壁上，其余端子都安装在油箱箱盖上。
（1）.铁芯主变压器铁芯为拉螺杆芯式结构，主要组成部分是拉螺杆、上夹件、下夹件、硅钢片等。
HXD3型电力机车主变压器常见故障分析
HXD3型电力机车主变压器常见故障分析摘要：HXD3型号的电力机车目前广泛应用于我国的交通运行中，但是其变压器常常出现过热和泄露等故障，影响日常的运行质量。
为了解决这些常见故障，本文主要针对HXD3型电力机车主变压器的基本情况进行简单介绍，之后就其常见过热原因和处理措施进行研究，同时探究了主变压器在使用过程中出现的泄露故障，并就如何解决提供几点参考建议，希望能够对机车的稳定运行提供一定的帮助。
关键词：HXD3型电力机车；主变压器；常见故障；解决措施一、HXD3型电力机车主变压器相关介绍和谐号自运行起其配备的主变压器就与常规的机车不同，传统机车一般配备开放式变压器，而HXD3型列车所使用的主变压器为全密封式。
在这类变压器中，将传统的内部储油柜和油枕改成了油箱直接连接氮气室，这是主变压器的一种创新型设计。
在这种设计下变压器内部的油和空气必须彻底隔离，不然容易导致绝缘性失效，变压器的使用寿命缩短，这是由于变压器中的油如果接触到外界的空气，那么就会吸收其中的水分，从而产生负面影响。
因此，这就要求HXD3型电力机车主变压器必须具备极高的密封性，同时全密封结构的变压器从根本上避免了频繁换油的行为，降低了维修费用，除此之外，全密封设计的变压器在注油时主要依赖真空注入的方式。
二、HXD3型电力机车主变压器出现过热故障的原因分析（一）HXD3型机车冷却系统出现障碍在机车运行过程中对变压器最主要的降温手段就是自身的冷却系统利用冷却风发挥作用，一般车顶侧壁都会预留一个通风窗，机车的冷却塔就利用这一窗口将风吸入车内，通过通风带循环降温，最先冷却的部位是冷却塔内部的散热器。
实现这一冷却循环的重要前提是通风要时刻保持畅通，如果冷却系统无法将风吸入，那么冷却功能就失效了，油路中所产生的热量持续累积，最终主变压器出现过热障碍。
一般来说，导致冷却系统出现故障的原因有两种，其一是塔内的通风机出现故障，即使通风良好，依然无法将冷却风吸入进来；其二则是冷却塔的散热器出现故障，如通风滤网堵塞导致吸收的冷却风数量不能满足降温需求、散热器的翅片堵塞造成过滤功率快速上升，冷却系统内部通风量出现异常。
HXD3型电力机车主变流器季节性故障分析及对策
HXD3型电力机车主变流器季节性故障分析及对策摘要：针对HXD3型机车主变流器故障的情况进行统计，查找原因，针对季节性因素，对复合冷却器通风滤网进行冲洗，杜绝主变流器超温故障，保证机车运行。
关键词：HXD3型机车;主变流器;复合冷却器引言HXD3型电力机车因其牵引功率高，符合长交路、大轮乘、大整备技术要求等优点、广泛应用于主要铁路干线上。
主变流器是机车的核心，其质量的好坏，故障率的高低直接影响机车正常运输通畅。
1.HXD3型电力机车主变流器故障统计及原因分析HXD3型电力机车配装两台变流装置，每台变流装置内含有三组牵引变流器和一组辅助变流器，使其结构紧凑，便于设备安装。
主变流器采用强制循环水冷方式。
这种方式具有冷却效果好、无污染、重量轻、结构上维修方便等特点。
冷却液采用亚乙基二醇纯水溶液，确保在-40℃时不冻结。
同时牵引变流器的冷却液和主变压器（Mtr）的冷却油经过复合冷却器循环，依靠复合冷却器风机进行强制风冷。
1.1故障统计针对2012年5月份170余台运用机车进行故障统计，5月份共发生主变流器故障43件。
主变流器故障频繁，影响铁路正常运输，给我段造成不良影响。
1.2故障原因分析通过对5月份主变流器故障分析，变流器模块故障2件，而因变流器超温故障达37件，占5月份故障的86%，查询机车微机屏故障履历，TCMS显示超温故障，测试复合冷却器风量，不能达标，无法起到对牵引变流器冷却的作用。
典型现象表现为机车在运行过程中，微机系统提示信息“牵引变流器故障或者牵引变流器超温”，与该变流器对应的牵引电动机消失牵引电流，此故障可能在机车6个变流器中相继交替出现，导致机车损失部分牵引动力，若机车剩余不足1/2的动力，则无法牵引列车。
机车站内停留一段时间后，这种故障由于冷却散热作用而消失，若机车持续牵引一段时间，故障再次出现。
拆检复合冷却器发现冷却器芯子波纹型散热器上留有灰尘，三脚架滤网上附着大量杨絮、柳絮及灰尘，影响通风量（图1、图2）。
HXD3型电力机车电路分析
HXD3型电力机车电路分析摘要：电力机车是指从外界撷取电力作为能源驱动的铁路机车，电源包括架空电缆、第三轨、电池等。
同样使用牵引电动机的电传动柴油机车、燃气机车等不属于电力机车。
由牵引电动机驱动车轮的机车。
电力机车因为所需电能由电气化铁路供电系统的接触网或第三轨供给，所以是一种非自带能源的机车。
关键词：HXD3型；电力机车；电路机车的控制系统简称TCMS。
TCMS主要功能是实现机车特性控制、逻辑控制、故障监视和诊断，能将有关信息送到司机室内的机车控制状态显示装置。
TCMS包括一个控制装置和两个显示单元，其中控制装置设有两套控制环节，一套为主控制环节，一套为备用控制环节。
机车的控制电路系统主要完成的功能是：顺序逻辑控制：如升、降受电弓，分、合主断路器，闭合辅助接触器、启动辅助变流器等。
机车特性控制：采用恒牵引力/制动力+准恒速控制牵引电动机，实现对机车的控制。
定速控制：根据机车运行速度可以实现牵引、电制动的自动转换，有利于机车根据线路情况的实现限速运行。
辅助电动机控制：除空气压缩机外，机车各辅助电动机根据机车准备情况，在外条件具备的前提下，由TCMS发出指令启动、运行。
空气压缩机则根据总风缸压力情况由接触器的分合来实现控制。
空电联合制动控制：同交直传动货运机车（如SS4改机车）相同。
机车粘着控制：包括防空转、防滑行控制、轴重转移补偿控制。
机车的控制电路可以分为以下几个部分：1.控制电源电路（DC110V电源装置）机车控制电源的核心部件是DC110V充电电源模块PSU，机车DC110V控制电源采用的是高频电源模块PSU与蓄电池并联，共同输出的工作方式，在通过自动开关分别送到各个支路，如微机控制、机车控制、主变路器、车内照明、车外照明等。
PSU的输入电源来自辅助变流器UA11或UA12的中间回路电源，点UA11或UA12均正常时，由UA12向PSU输入DC750V电源，当UA12故障时，转向有UA11向PSU输入750V电源。
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。
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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。
系统的构成 机车控制监视系统在硬件上主要由电源模块、逻辑运算控制部分、 数字量输入/输出部分、模拟量信号采集部分、通信部分等组成。 主控制单元采用32位CPU，并在配置上采取冗余、双机热备措施， 以提高系统的可靠性。
机箱内包括AVR电源模块，为TCMS提供工作所需的各种直流电，如24V、±15V、 5V；
主界面
锁屏界面
列车信息-机车纵览界面
控制-隔离界面
控制-受电弓预选择界面
控制-距离计数器界面
空气制动系统-制动信息界面
空气制动系统-隔离阀状态界面
过程数据-列车界面
过程数据-驱动界面
过程数据-牵引/制动力界面
过程数据-开关状态界面
过程数据-辅助界面
过程数据-蓄电池界面
过程数据-网络控制界面
过程数据-网络控制-软件版本界面
过程数据-网络控制-信号信息界面
过程数据-网络控制-传送信息界面
过程数据-计数界面
过程数据-计数-设定界面
维护界面
数据输入-轮径界面
数据输入-轮径界面
数据输入-轮缘润滑界面
数据输入-日期/时间设置界面
数据输入-其它设置界面
数据输入-车辆号码界面
148 2 30 29 1 2 1 3
所接设备 主变流器 辅助变流器 显示屏 MVB/RS485网关 列车供电柜 DC110V电源装置 CMD系统 与他车TCMS重联 各开关量 速度传感器（PG） LED指示灯 BRAKE、VCB、升弓、撒沙等 制动系统 司控器 电流互感器 电流传感器
说明
功率较小 功率较大 电空制动电流信号 司机控制器级位 原边电流 变压器温度
维护测试-主司控器试验界面
维护测试-起动试验界面
维护测试-零级位试验界面
维护测试-辅助电源试验界面
维护测试-显示灯试验界面
维护测试-无人警惕试验界面
维护测试-轮缘润滑试验界面
事件履历-无过滤界面
详细-故障信息界面
事件履历-激活事件界面
司机诊断－事件确认界面
司机诊断－激活事件界面
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
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
一、微机网络控制系统简介
机 HXD3D 车的微机控制系统是以机车控制 与监视系统（TCMS）为核心，结合目前国 内现有的机车行车安全综合信息监控系统 和克诺尔的CCB-Ⅱ电控制动系统，配以机 车外围电路来进行设计的。TCMS主要功能 是实现机车特性控制、逻辑控制、故障监 视和诊断，并将有关信息送到司机操纵台 上的微机显示屏。TCMS主要包括1个控制
微机控制电源
机车设有一个低压电源柜（含控制电源装置PSU和蓄电池柜）提供机车 所需的DC110V控制电源，同时控制电源柜中的功率单元还完成向蓄电池组 充电。控制电源柜PSU的输入电源来自辅助变流器单元供电，提高了控制电源柜的运行可靠性。
TCMS对外接口
名称 RS485 RS485 RS485 RS485 RS485 RS485 RS485 数据总线（Ethernet） 110V数字量输入 脉冲输入 110V数字量输出 110V数字量输出 模拟量输人0-8A 模拟量输人0-24V 模拟量输人0-5A 模拟量输入0-20mA
数量 2 2 2 1 1 1 1 2