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电力机车新技术论文
电力机车新技术论文 电力机车新技术论文篇一 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 中图分类号：TM461 文献标识码：A 文章编号：
1009-914X(2016)07-0333-01 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。DC110V充电电源模块PSU含两组电源，通常只 有一组电源工作，故障时另一组电源开始供电，每组电源模块的输入电压为 DC750V，输出电压为DC110V±2%，额定输出电流为55A，输出功率为 6050KW(25℃)，采用自冷却方式，控制电源电压采用DC750V]。
2 .DC110V电源装置电气系统构成 充电器输入电压DC750V，功率6.05KW，采用自然冷却方式，装置电 气组成可以划分为四大部分，依次为电源输入电路、预充电电路、DC110V输出 电路和控制电路。
3. DC110V输出回路 IGBT、整流回路的绝缘变压器IST1和整流器FR、平波回路的电抗器 DCL1和平波电容LC1构成了DC/DC转换回路，微机系统以脉宽调制为原理控制 IGBT动作，将输出电压变为交流脉冲电压，输入到变压器的原边。需注意的是 IGBT工作在高频段上，关断瞬间会产生一个巨大的尖峰。这个尖峰对IGBT非常 有害，所以在IGBT回路中并联一个无感电容，用以消除尖峰。而且这个电容要 与IGBT的两端直接相连，以防止线路中的杂散感抗进入回路中，从而影响电容 对尖峰的吸收效果，失去对IGBT的保护作用。DC/DC回路中的输出变压器IST1 为中频变压器，变为750V/150V，二次侧输出电压经整流器、平波电抗DCL1和 平波电容LC1构成滤波回路后，输出110V直流电压。
4. 控制电路 控制电路是PSU的控制核心。中间部分是控制基板PWB，它收集PSU内部的各个器件的状态以及电压、电流信号，并进行逻辑处理，然后控制继电器 (CTT、RY1等)动作、向IGBT发出指令。左侧部分是基板的电源供电电路，经过 一个小型的电源转换器(记作psu)后，向基板提供正常工作所需的电源。右侧为输 入/输出信号，并预留了RS-232C串行接口，方便与电脑相连。
5. 司机指令与信息显示电路 机车的2个司机室的控制指令通过相应的控制电器，分别送到TCMS。
这些信号有：司机电钥匙开关信号、主司机控制器换向手柄信号和调速手柄控制 级位信号、辅助司机控制器手柄控制级位信号、受电弓的升降弓信号、主断路器 的分合信号、空气压缩机的启停信号、以及司机室的其他信号。其他还有：故障 复位、紧急制动、过分相、定速控制等信号。用于机车受电弓升降控制、主断路 器分合控制、空气压缩机的启停控制、辅助变流器和牵引变流器的启停控制、运 行控制等，进一步地实现对机车相应的逻辑控制和牵引制动特性控制。
6. 机车逻辑控制和保护电路 机车的逻辑控制和保护电路主要是各自动开关、各流速继电器故障隔 离开关、高压故障隔离开关、压缩机接触器状态、主断路器状态、辅助变流器的 库内试验开关、牵引变流器试验开关、各种接地保护、空气管路系统压力继电器 等与TCMS接口，主要用于机车的各种工作逻辑控制、保护逻辑控制，并通过通 信将有关控制指令送到牵引变流器。
7. 辅助变流器控制电路 在机车主断路器闭合后，由TCMS发出命令，闭合辅助变流器输出电 磁接触器，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，控制辅助变流器启动。
在机车某一辅助变流器发生故障(无论是辅助变流器1或者2)后，故障 的辅助变流器能及时的将信息传递给TCMS，完成故障情况下输出电磁接触器的 动作转换。同时将信息传递给另一组辅助变流器控制单元，故障的辅助变流器被 隔离。所有辅助电动机全部由另一套辅助变流器供电，这时，该辅助变流器工作 在CVCF状态，不受司机控制器级位指令的控制，牵引电动机通风机和冷却塔通 风机也正常满功率工作。
辅助变流器的隔离也可以由手动控制“辅助变流器隔离开关”来实现，对应两套辅助变流器，机车上设两个“辅助变流器隔离开关”，可以分别实施两套 辅助变流器的故障隔离运行。
在某一台辅助变流器发生过流、短路等故障时，能自动实施电磁接触 器的鼓障转换，并将信息送TCMS。在辅助变流器发生接地故障时，跳主断路器， 并将信息送TCMS，由司机来完成辅助变流器地接地故障的故障隔离。
随着越来越多的交流传动电力机车以其优越的性能奔驰在世界上许 多国家的铁路网上，交流传动电力机车已成为今后我国电力机车的发展方向。
