1、HXD3型交流傳動(dòng)貨運(yùn)電力機(jī)車型交流傳動(dòng)貨運(yùn)電力機(jī)車電氣系統(tǒng)介紹電氣系統(tǒng)介紹2007年2月8日1.概述概述 HXD3型交流傳動(dòng)貨運(yùn)電力機(jī)車的主傳動(dòng)和輔助傳動(dòng)系統(tǒng)均采用了交流控制技術(shù)，整個(gè)電氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)堅(jiān)持起點(diǎn)高、技術(shù)領(lǐng)先的原則，并充分考慮了大功率貨運(yùn)電力機(jī)車的實(shí)際需要，采用先進(jìn)、成熟、可靠的技術(shù)，按照標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、模塊化、信息化的總體要求進(jìn)行全方位設(shè)計(jì)的 。HXD3型交流傳動(dòng)貨運(yùn)電力機(jī)車的控制監(jiān)視系統(tǒng)，是在東芝公司機(jī)車控制監(jiān)視系統(tǒng)方面成熟的軟件、硬件、控制模式和系統(tǒng)思想的基礎(chǔ)上研制的.機(jī)車控制監(jiān)視系統(tǒng)（簡(jiǎn)稱TCMS）的核心任務(wù)是：根據(jù)司機(jī)指令完成對(duì)主變流器及異步電動(dòng)機(jī)的實(shí)時(shí)控制、輔助變流器的

2、實(shí)時(shí)控制、牽引/制動(dòng)特性控制、傳動(dòng)系統(tǒng)的時(shí)序邏輯控制，顯示機(jī)車運(yùn)行狀態(tài)，具備完整的故障保護(hù)、故障記憶及顯示功能，并具有一定程度上的故障自排除、自動(dòng)切換和故障處理指導(dǎo)功能。 HXD3型交流貨運(yùn)電力機(jī)車的制動(dòng)系統(tǒng)采用的是克諾爾的CCB-型制動(dòng)機(jī),該制動(dòng)系統(tǒng)是基于網(wǎng)絡(luò)控制的電空制動(dòng)系統(tǒng) . CCB-型制動(dòng)機(jī)與微機(jī)顯示屏一起來(lái)完成制動(dòng)系統(tǒng)的診斷、自檢、校準(zhǔn)、故障記錄等。 HXD3型交流貨運(yùn)電力機(jī)車的行車安全監(jiān)控系統(tǒng)采用了目前國(guó)產(chǎn)電力機(jī)車通用的LKJ2000型監(jiān)控主機(jī)，TAX2監(jiān)測(cè)裝置 、語(yǔ)音箱、JT-C主體化機(jī)車信號(hào)系統(tǒng)和CIR機(jī)車綜合通訊裝置。CIR機(jī)車綜合通訊裝置 隨著通信技術(shù)的發(fā)展和業(yè)務(wù)需求的不

3、斷增加，機(jī)車無(wú)線通信的內(nèi)容也得到了完善與發(fā)展，并形成了機(jī)車綜合無(wú)線通信平臺(tái)。 根據(jù)實(shí)際運(yùn)用需求要求進(jìn)行功能模塊配置，機(jī)車綜合無(wú)線通信設(shè)備（CIR）可覆蓋450MHz調(diào)度通信系統(tǒng)（包括話音通信、調(diào)度命令、列尾、無(wú)線車次號(hào)等）、800MHz列尾和800MHz列車安全預(yù)警及二次防護(hù)系統(tǒng)、GSM-R數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)（話音通信、數(shù)據(jù)通信）、高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)取Ｕ囯姎饩€路組成：整車電氣線路組成： 主電路； 輔助電路及110V充電模塊電路；(含220V加熱回路、低溫預(yù)熱回路、壓縮機(jī)的低溫預(yù)熱及控制保護(hù)) 機(jī)車控制與監(jiān)視系統(tǒng)電路；（含機(jī)車重聯(lián)控制、自動(dòng)過(guò)分相控制、弓網(wǎng)故障保護(hù)控制電路） 機(jī)車行車安全監(jiān)控系統(tǒng);

4、制動(dòng)系統(tǒng);（含WSP空轉(zhuǎn)滑行保護(hù)檢測(cè)系統(tǒng)） 機(jī)車各類燈及相關(guān)輔助設(shè)備的控制機(jī)車主電路：機(jī)車主電路：原邊網(wǎng)側(cè)電路；主變壓器；主變流器；牽引電動(dòng)機(jī)；庫(kù)用動(dòng)車電路等組成。機(jī)車主電路機(jī)車主電路2.12.1原邊網(wǎng)側(cè)電路原邊網(wǎng)側(cè)電路網(wǎng)側(cè)電路由2臺(tái)受電弓AP1、AP2、2臺(tái)高壓隔離開(kāi)關(guān)QS1、QS2、1個(gè)高壓電流互感器TA1、1個(gè)高壓電壓互感器TV1、1臺(tái)主斷路器QF1、1臺(tái)高壓接地開(kāi)關(guān)QS10、1臺(tái)避雷器F1、主變壓器原邊繞組AX、1個(gè)低壓電流互感器TA2和回流裝置EB16等組成。接觸網(wǎng)電流通過(guò)受電弓AP1或AP2引入機(jī)車，經(jīng)高壓隔離開(kāi)關(guān)QS1或QS2和主斷路器QF1，通過(guò)大A端子進(jìn)入車內(nèi)，經(jīng)25kV高壓

5、電纜由車內(nèi)至車下，穿過(guò)TA1與主變壓器原邊1U端子相連，經(jīng)過(guò)主變壓器原邊，從1V端子流出，穿過(guò)TA2與車體地相連，最后通過(guò)6個(gè)并聯(lián)的回流裝置EB1EB6，從輪對(duì)回流至鋼軌 電能的計(jì)量電能的計(jì)量 HXD3型電力機(jī)車選用了愛(ài)爾斯特(ELSTER)公司生產(chǎn)的智能型電度表，可用于機(jī)車牽引、再生電能的計(jì)量，電度表設(shè)有屏顯窗口和切換按鈕，通過(guò)按鈕切換，可以進(jìn)入不同的狀態(tài)模式（滾動(dòng)模式、標(biāo)準(zhǔn)模式、ABL模式），進(jìn)行信息量的查詢，電度表既可查詢近期每天的電能消耗及能量的反饋，還可查詢當(dāng)時(shí)的原邊電壓、電流及功率因數(shù)等。 通過(guò)采集原邊低壓電流互感器TA2和高壓電壓互感器TV1提供的電流和電壓信號(hào)來(lái)實(shí)現(xiàn)電能的計(jì)量高

6、壓電氣連鎖保護(hù)高壓電氣連鎖保護(hù) 司乘人員上、下頂蓋時(shí)要打開(kāi)或關(guān)閉機(jī)械室天窗、或者對(duì)高壓電器進(jìn)行檢查時(shí)需要打開(kāi)柜門，為了確保安全，設(shè)置了高壓互鎖功能。高壓接地開(kāi)關(guān)QS10上配有一把藍(lán)色鑰匙和兩把黃色鑰匙，其中藍(lán)色鑰匙可以控制受電弓的升弓氣路，黃色鑰匙可以打開(kāi)機(jī)械室天窗或高壓電器柜門，通過(guò)他們與接地開(kāi)關(guān)的連鎖控制，實(shí)現(xiàn)SL1型電力機(jī)車的 高壓電氣安全互鎖功能。機(jī)車正常運(yùn)行時(shí)，高壓接地開(kāi)關(guān)QS10置運(yùn)行位，此時(shí)蘭色鑰匙可以拔出，插入管路柜上的升弓氣路閥，保證受電弓的氣路連通，同時(shí)QS10的輔助連鎖觸點(diǎn)閉合（信號(hào)425得電），為主斷路器閉合提供了必要條件。機(jī)車需要打開(kāi)頂蓋或電器柜柜門進(jìn)行檢修時(shí)，首先斷

7、開(kāi)主斷路器并降弓，然后將空氣管路柜上的蘭色鑰匙旋轉(zhuǎn)拔除，切斷升弓氣路；將蘭色鑰匙插入接地開(kāi)關(guān)QS10并向右旋轉(zhuǎn)，然后將接地開(kāi)關(guān)旋至接地位，保證車頂設(shè)備可靠接地，此時(shí)旋轉(zhuǎn)黃色鑰匙并拔出，可以打開(kāi)車頂蓋或高壓電器柜門。 受電弓 真空斷路器 高壓電流互感器 高壓電壓互感器 避雷器 高壓隔離開(kāi)關(guān) 高壓接地開(kāi)關(guān)打至接地位高壓接地開(kāi)關(guān)2.2主變壓器主變壓器 采用軸向分裂、心式臥放、下懸式安裝的一體化多繞組變壓器，具有高阻抗、重量輕等特點(diǎn)；采用真空注油、強(qiáng)油風(fēng)冷、氮?dú)饷芊獾忍厥獾墓に嚧胧?，延長(zhǎng)變壓器的絕緣壽命。 主變壓器的六個(gè)1450V牽引繞組分別用于兩套主變流器的供電；兩個(gè)V輔助繞組分別用于輔助變流器的供

8、電，輔助變流器的中間直流回路還同時(shí)給電源充電模塊供電，輔助變流器的輸出還經(jīng)過(guò)隔離變壓器，給司機(jī)室各加熱設(shè)備及低溫預(yù)熱回路提供和交流電源 牽引繞組的短路阻抗：; 輔助繞組的短路阻抗：.5%。 名 稱 單位 一次側(cè)繞組牽引繞組輔助繞組額定電壓 V250001450399額定電流 A360966X6759X2標(biāo)稱容量KVA90061400X6303X2短路阻抗4618.5主變壓器2.32.3主變流器主變流器每臺(tái)機(jī)車裝有兩個(gè)變流器機(jī)箱，每一變流器機(jī)箱內(nèi)含有3組主變流器和一組輔助變流器。使其結(jié)構(gòu)緊湊，便于設(shè)備安裝。主變流器由四象限整流器、直流環(huán)節(jié)、逆變器組成。采用IGBT元件。主變流器的性能適應(yīng)貨運(yùn)機(jī)車

9、大牽引力的特點(diǎn)。主變流器采用水冷技術(shù)，具有冷卻效果好、無(wú)污染、重量輕、結(jié)構(gòu)上維修方便等特點(diǎn)，是國(guó)際上流行的冷卻方式。變流裝置 IGBT模塊冷卻示意圖 2.3.12.3.1主變流器參數(shù)主變流器參數(shù)開(kāi)關(guān)元件： IGBT 4500V-900A冷卻方式： 水冷（純水乙二醇）四象限脈沖整流器 額定輸入電壓： 1450VAC 輸入頻率： 50Hz 額定輸入電流： 965A 額定輸入容量： 1280kVA 中間電壓： 2800V 牽引逆變器 輸出電壓： 02150VAC（三相） 輸出電流： 0520A 額定輸出電壓： 2000V 額定輸出電流： 382A 輸出頻率： 0120Hz IGBT元件說(shuō)明：元件說(shuō)明

10、： IGBT元件型號(hào)：MG900GXH1U53 東芝公司生產(chǎn) 額定電壓： 4500V（集電極-發(fā)射極間電壓) 額定電流： 900A（集電極的有效值電流） 最大電流： 1800A（最大電流） 使用溫度： -40125 絕緣耐電壓：ac分鐘 IGBT元件特點(diǎn);1)高輸入阻抗,關(guān)閉時(shí)泄露電流極小,損耗可忽略,用極小的柵極電壓即可控制元件的開(kāi)閉；2）高速元件，轉(zhuǎn)換時(shí)間比GTO等短，轉(zhuǎn)換（打開(kāi)/關(guān)閉）時(shí)的損耗??；3）可正常切斷，屬于可自消弧的元件，模塊內(nèi)部沒(méi)有過(guò)電壓吸收電路，構(gòu)成簡(jiǎn)單；4）該元件電流密度高，用比較小的元件可以控制大電流；5）可以并聯(lián)連接，目前四象限整流器的橋臂就是采用兩個(gè)元件并聯(lián)變流器功

11、率模塊說(shuō)明變流器功率模塊說(shuō)明: 功率模塊是構(gòu)成變流器的核心部件，是由上下橋臂的兩組元件和反并聯(lián)二極管構(gòu)成，還包括冷卻元件的水冷散熱片和控制柵極電壓的門放大器基板； 四象限整流器是由相、相兩個(gè)功率模塊構(gòu)成，逆變器是由相、相、相三個(gè)功率模塊構(gòu)成，即功率模塊數(shù)量是由相單位構(gòu)成 由于四象限整流器和逆變器的電流值要求不同，因此四象限整流器是由個(gè)元件并聯(lián)后組成功率模塊，逆變器則是由單個(gè)元件構(gòu)成功率模塊，因此四象限整流器和逆變器的功率模塊不能互換，但是他們采用的是相同的，額定值都是因此模塊內(nèi)的元件是可以互換的。 運(yùn)用、檢修、維護(hù)時(shí)，都是以模塊形式進(jìn)行更換，然后送專用廠家進(jìn)行維護(hù)檢修。逆變器功率模塊2.3.2

12、主變流器工作原理主變流器工作原理 機(jī)車采用兩組主變流器UM1和UM2，每一組主變流器內(nèi)含有3個(gè)牽引變流器，它們分別由主變壓器的牽引繞組a1x1、a2x2、a3x3和a4x4、a5x5、a6x6供電，6組牽引變流器經(jīng)過(guò)整流逆變后，分別給牽引電動(dòng)機(jī)M1、M2、M3、M4、M5、M6供電。當(dāng)任何一組或幾組牽引變流器支路出現(xiàn)故障時(shí)，均可通過(guò)故障隔離開(kāi)關(guān)進(jìn)行隔離，實(shí)現(xiàn)整車的冗余控制。牽引變流器主要由四象限整流器、中間直流電路和牽引逆變器幾部分組成，每一部分的基本結(jié)構(gòu)和工作原理如下：四象限整流器電路四象限整流器電路:四象限整流器的作用是向電機(jī)側(cè)逆變器提供一個(gè)相匹配的恒定的直流電壓源，它由四象限前級(jí)電路和四

13、象限脈沖整流電路兩部分組成四象限前級(jí)電路由充電電阻、充電接觸器、工作接觸器構(gòu)成。在牽引變流器工作前，牽引變流器的控制裝置根據(jù)微機(jī)控制監(jiān)視系統(tǒng)來(lái)的信號(hào)，先閉合充電接觸器，經(jīng)過(guò)充電電阻限流，四象限脈沖整流器向中間直流回路充電，建立初始電壓，接入充電電阻的目的是減少四象限脈沖整流器的電流沖擊。當(dāng)檢測(cè)到中間電壓到2000V后，閉合線路接觸器，繼續(xù)向直流環(huán)節(jié)充電，利用脈沖調(diào)制電流控制技術(shù)，控制整流器的輸出電壓穩(wěn)定在直流2800V，通過(guò)調(diào)整脈沖調(diào)制角，使交流側(cè)電流、電壓為同相位，從而使整流器的功率因數(shù)接近1。對(duì)于型機(jī)車，組四象限整流器的調(diào)制波相位是一致的，但載波的相位不一致依次相差、 ，從而達(dá)到消除諧波的

14、目的，通過(guò)這樣做還可以保證等效干擾電流p2.5A.中間直流電路中間直流電路中間直流電路是四象限整流器和電機(jī)側(cè)逆變器之間的中間環(huán)節(jié)。在三相交流傳動(dòng)系統(tǒng)中，中間直流電路起著很重要的作用，主要表現(xiàn)為：在網(wǎng)側(cè)整流器和電機(jī)側(cè)逆變器之間實(shí)現(xiàn)瞬時(shí)功率平衡；儲(chǔ)能電容向牽引電動(dòng)機(jī)提供基波無(wú)功功率和高次諧波的通路；變流器換流能力直接受中間電路電壓的影響，逆變器的調(diào)制電壓質(zhì)量也取決于其平衡程度，因此對(duì)它要求較高，總之，中間直流電路是保證交直交系統(tǒng)正常工作的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。在中間直流回路中，直流電壓產(chǎn)生2倍于輸入電源頻率的脈動(dòng)（100Hz)，因此逆變器頻率接近脈動(dòng)頻率時(shí)，牽引電動(dòng)機(jī)電流產(chǎn)生脈動(dòng)現(xiàn)象，由此而帶來(lái)的問(wèn)題是元

15、件電流增加，電機(jī)轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)增大。歐洲生產(chǎn)的電力機(jī)車一般是通過(guò)LC濾波器來(lái)減小直流電壓脈動(dòng)，但型電力機(jī)車取消了中間二次濾波回路環(huán)節(jié)，它是通過(guò)逆變器的軟件控制，調(diào)節(jié)逆變器頻率，使逆變器輸出電壓正負(fù)周期的電壓時(shí)間乘積趨于相等，來(lái)消除二次諧波電壓的影響，大幅度抑制電動(dòng)機(jī)電流脈動(dòng)現(xiàn)象和轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)現(xiàn)象。取消二次濾波回路，是型電力機(jī)車主回路的一個(gè)重要特點(diǎn) 型電力機(jī)車中間直流電路由中間電壓支撐電容、瞬時(shí)過(guò)電壓限制電路和主接地保護(hù)電路組成。 中間電壓支撐電容主要起穩(wěn)定中間回路電壓，同時(shí)可向牽引電動(dòng)機(jī)提供基波無(wú)功功率和高次諧波的通路； 瞬時(shí)過(guò)電壓限制電路由IGBT和限流電阻組成。 主接地保護(hù)電路由跨接在中間回路的兩個(gè)

16、串聯(lián)電容和一個(gè)接地信號(hào)傳感器組成。每套機(jī)組分別含三套接地保護(hù)電路，可以分別對(duì)三個(gè)交直交牽引電路進(jìn)行監(jiān)測(cè)和保護(hù)，接地檢測(cè)信號(hào)送TCMS，進(jìn)行故障顯示，接地保護(hù)開(kāi)關(guān)設(shè)在控制電器柜上，可進(jìn)行故障切換運(yùn)行。逆變器、牽引電機(jī)電路逆變器、牽引電機(jī)電路 型交流傳動(dòng)貨運(yùn)電力機(jī)車的牽引逆變器是由IGBT元件組成的PWM逆變單元，整車的6個(gè)牽引逆變器分別向6臺(tái)牽引電動(dòng)機(jī)供電。由于牽引逆變器采用矢量控制模式，使異步牽引電動(dòng)機(jī)具有快速反應(yīng)的動(dòng)態(tài)性能，實(shí)現(xiàn)了機(jī)車每個(gè)牽引電動(dòng)機(jī)的獨(dú)立控制。由于整車采用軸控方式，當(dāng)整臺(tái)機(jī)車的6個(gè)軸的輪徑差、軸重轉(zhuǎn)移及空轉(zhuǎn)等可能引起的負(fù)載分配不均勻時(shí)，均可以通過(guò)牽引變流器的控制進(jìn)行適當(dāng)?shù)难a(bǔ)償

17、，以實(shí)現(xiàn)最大限度地發(fā)揮機(jī)車牽引力。2.3.3主流器的保護(hù)電路主流器的保護(hù)電路機(jī)車主電路的保護(hù)除原邊過(guò)流保護(hù)及前邊提到的瞬時(shí)過(guò)電壓保護(hù)、接地保護(hù)外，在牽引變流器內(nèi)，還設(shè)立了多種保護(hù)功能，以保證牽引變流器和整車的安全運(yùn)行。水冷卻系統(tǒng)的保護(hù)水冷卻系統(tǒng)的保護(hù)牽引變流器的冷卻系統(tǒng)是由復(fù)合冷卻器的水空氣熱交換器、聯(lián)管、閥門、儲(chǔ)水箱、水泵、塞門、流量計(jì)、冷卻介質(zhì)等組成，利用去離子水和乙二醇的混合冷卻介質(zhì)通過(guò)熱交換器對(duì)IGBT器件進(jìn)行冷卻，具有很好的冷卻效果。在冷卻系統(tǒng)中，設(shè)定了如下監(jiān)視和保護(hù)： A)通過(guò)流量計(jì)監(jiān)測(cè)冷卻水的流速，實(shí)現(xiàn)牽引變流器進(jìn)口水壓監(jiān)測(cè)和失壓保護(hù)； B)通過(guò)監(jiān)測(cè)水空氣熱交換器風(fēng)速，實(shí)現(xiàn)牽引變

18、流器水冷卻的保護(hù)； C)通過(guò)熱敏電阻溫度繼電器對(duì)元件的監(jiān)測(cè)，實(shí)現(xiàn)牽引變流器進(jìn)出口水溫的監(jiān)視和保護(hù)； D)通過(guò)水位計(jì)，對(duì)儲(chǔ)水箱的水位進(jìn)行監(jiān)視和低于最低許用水位的保護(hù)。過(guò)流和過(guò)載保護(hù)過(guò)流和過(guò)載保護(hù)A)在每一組牽引變流器的輸入回路中，設(shè)有輸入電流互感器ACCT，起控制和監(jiān)視變流器充電電流及牽引繞組短路電流的作用，其動(dòng)作保護(hù)值為1960A（us和ms)。保護(hù)發(fā)生時(shí)，四象限脈沖整流器和逆變器的門極均被封鎖，輸入回路中的工作接觸器斷開(kāi)，同時(shí)向微機(jī)控制系統(tǒng)發(fā)出跳主斷的信號(hào)，通過(guò)按復(fù)位開(kāi)關(guān)恢復(fù)；這種故障如果在分鐘內(nèi)連續(xù)發(fā)生兩次，故障將被鎖定，必須切斷的控制電源，才能恢復(fù)正常。B)在每一組牽引變流器的輸出回路中

19、，設(shè)有輸出電流互感器CTU、CTW，對(duì)牽引電機(jī)過(guò)載及牽引電機(jī)三相不平衡起控制和監(jiān)視保護(hù)作用，牽引電機(jī)過(guò)載保護(hù)的動(dòng)作值為1400A(us和ms) ；保護(hù)發(fā)生時(shí)，四象限脈沖整流器和逆變器的門極均被封鎖，輸入回路中的工作接觸器斷開(kāi)，同時(shí)向微機(jī)控制系統(tǒng)發(fā)出跳主斷的信號(hào)。通過(guò)按復(fù)位開(kāi)關(guān)恢復(fù)；這種故障如果在分鐘內(nèi)連續(xù)發(fā)生兩次，故障將被鎖定，必須切斷的控制電源，才能恢復(fù)正常。接地保護(hù)接地保護(hù) 牽引變流器的接地保護(hù)系統(tǒng)由跨接在中間回路的2個(gè)串聯(lián)電容和1個(gè)接地信號(hào)檢測(cè)傳感器組成。當(dāng)主牽引回路正常時(shí)，由于只有1點(diǎn)接地，接地保護(hù)電路中流過(guò)的電流為零，接地信號(hào)檢測(cè)傳感器無(wú)信號(hào)輸出。 當(dāng)主電路某一點(diǎn)接地時(shí)則形成回路，接

20、地檢測(cè)回路有故障電流流過(guò)，傳感器輸出電流信號(hào)，使保護(hù)裝置動(dòng)作，其動(dòng)作保護(hù)值為10A(1ms和150ms)。保護(hù)發(fā)生時(shí)，四象限脈沖整流器和逆變器的門極均被封鎖，輸入回路中的工作接觸器斷開(kāi)，同時(shí)向微機(jī)控制系統(tǒng)發(fā)出跳主斷的信號(hào)。此時(shí)司機(jī)可將故障支路的 變流器切除,機(jī)車還剩56的牽引動(dòng)力，繼續(xù)維持機(jī)車運(yùn)行，回段后再作處理。原邊電壓保護(hù)：原邊電壓保護(hù)： 當(dāng)原邊網(wǎng)壓高于32KV且持續(xù)0ms或者是高于3KV且持續(xù)ms時(shí)，CI保護(hù)，四象限脈沖整流器和逆變器的門極均被封鎖，輸入回路中的工作接觸器斷開(kāi)，同時(shí)向微機(jī)控制系統(tǒng)發(fā)原邊過(guò)壓的信息。 當(dāng)原邊網(wǎng)壓低于KV且持續(xù)ms時(shí)，保護(hù)，四象限脈沖整流器和逆變器的門極均被封

21、鎖，輸入回路中的工作接觸器斷開(kāi)，同時(shí)向微機(jī)控制系統(tǒng)發(fā)原邊欠壓的信息。瞬時(shí)過(guò)電壓保護(hù)瞬時(shí)過(guò)電壓保護(hù)在機(jī)車出現(xiàn)空轉(zhuǎn)、滑行或者受電弓離線造成的網(wǎng)壓中斷等情況時(shí)，牽引變流器的中間回路上可能出現(xiàn)瞬時(shí)過(guò)電壓，為了防止這種過(guò)電壓對(duì)變流器造成損壞，在中間直流回路設(shè)有瞬時(shí)過(guò)電壓限制電路，由IGBT和限流電阻組成。這是一種多次重復(fù)方式的保護(hù)方法。當(dāng)過(guò)電壓存在時(shí)，該IGBT將導(dǎo)通，直流回路能量經(jīng)限流電阻放電和釋放，消除過(guò)電壓。牽引變流器中間直流回路電壓范圍保護(hù)牽引變流器中間直流回路電壓范圍保護(hù) 通過(guò)對(duì)牽引變流器中間直流回路電壓傳感器的監(jiān)測(cè)，當(dāng)牽引變流器的中間直流回路電壓大于等于3200V時(shí)，中間回路瞬時(shí)過(guò)電壓保護(hù)環(huán)

22、節(jié)動(dòng)作，四象限脈沖整流器和逆變器的門極均被封鎖，輸入回路中的工作接觸器斷開(kāi)；當(dāng)牽引變流器的中間直流回路電壓小于等于2000V時(shí)，中間回路低電壓保護(hù)環(huán)節(jié)動(dòng)作，四象限脈沖整流器和逆變器的門極均被封鎖，輸入回路中的工作接觸器斷開(kāi)（庫(kù)內(nèi)動(dòng)車除外）。 牽引變流器內(nèi)部的控制電源故障時(shí)，通過(guò)微機(jī)系統(tǒng)內(nèi)部檢測(cè)實(shí)施保護(hù)，四象限脈沖整流器和逆變器的門極均被封鎖，輸入回路中的工作接觸器斷開(kāi)。器件保護(hù)器件保護(hù)A) 四象限脈沖整流器（Convertor）器件的短路保護(hù)（CFDC） 通過(guò)對(duì)門放大器的監(jiān)測(cè)，當(dāng)出現(xiàn)門電壓不一致時(shí)，說(shuō)明Convertor器件短路，四象限脈沖整流器和逆變器的門極均被封鎖，輸入回路中的工作接觸器斷

23、開(kāi)，同時(shí)向微機(jī)控制系統(tǒng)發(fā)出跳主斷的信號(hào)。B) 逆變器（Inverter）器件的短路保護(hù)（CFDI） 通過(guò)對(duì)門放大器的監(jiān)測(cè)，當(dāng)出現(xiàn)門電壓不一致時(shí)，說(shuō)明Inverter器件短路，四象限脈沖整流器和逆變器的門極均被封鎖，輸入回路中的工作接觸器斷開(kāi)，同時(shí)向微機(jī)控制系統(tǒng)發(fā)出跳主斷的信號(hào)。牽引變流器的檢修安全連鎖保護(hù)牽引變流器的檢修安全連鎖保護(hù)在檢查或操作牽引變流器之前，斷開(kāi)真空主斷路器，降下受電弓，然后閉合主變流器的試驗(yàn)開(kāi)關(guān)，通過(guò)司機(jī)臺(tái)上的微機(jī)顯示屏確認(rèn)設(shè)備內(nèi)的電容器已放電完畢后（小于36V），才能進(jìn)行檢查操作，否則中間回路的支撐電容上有很高的電壓，沒(méi)有及時(shí)放完，會(huì)危及人身安全2.42.4三相異步牽引電

24、動(dòng)機(jī)三相異步牽引電動(dòng)機(jī) 該電機(jī)由東芝公司設(shè)計(jì)生產(chǎn), 根據(jù)電壓型PWM逆變器供電的特點(diǎn)進(jìn)行特殊設(shè)計(jì)，以保證在PWM逆變器的整個(gè)輸出電壓、頻率范圍內(nèi)電機(jī)的脈動(dòng)轉(zhuǎn)矩、 損耗和噪聲均滿足鐵路牽引運(yùn)用要求。牽引電機(jī)參數(shù)：牽引電機(jī)參數(shù)： 型號(hào) 持續(xù)功率 1250kW 額定電壓 2150V 額定電流 390A 額定頻率 35Hz 額定轉(zhuǎn)速 1365(r/min ） 最高轉(zhuǎn)速 3195r/min 極數(shù) 4 功率因數(shù) 0.9 額定效率 95. % 絕緣等級(jí) 200級(jí) 冷卻方式 強(qiáng)迫風(fēng)冷 通風(fēng)量 96m3/min（靜風(fēng)壓1800Pa）牽引電機(jī) 2.5庫(kù)內(nèi)動(dòng)車庫(kù)內(nèi)動(dòng)車 機(jī)車共設(shè)置兩個(gè)主電路入庫(kù)插座和主電路入庫(kù)轉(zhuǎn)換開(kāi)

25、關(guān)，方便機(jī)車庫(kù)內(nèi)動(dòng)車的需要。 庫(kù)內(nèi)電源通過(guò)單相插座送到二位或五位牽引電動(dòng)機(jī)的主變流器環(huán)節(jié)，進(jìn)行庫(kù)內(nèi)動(dòng)車作業(yè)。此時(shí)，主變流器的整流部分工作在相控工況。該庫(kù)內(nèi)電源設(shè)備采用與輔助回路共用一套電源的模式，目前設(shè)計(jì)容量為300KVA，輸出為600V直流電源，考慮到單相380V會(huì)造成系統(tǒng)供電不平衡，因此采用三相380V的供電模式。 當(dāng)需要用二位牽引電動(dòng)機(jī)M2動(dòng)車時(shí)，在主電路入庫(kù)插座XSM1處接入庫(kù)內(nèi)動(dòng)車電源引線，轉(zhuǎn)換主電路入庫(kù)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)QS3，再閉合地面電源，通過(guò)操縱司機(jī)控制器機(jī)車便可以向前、后移動(dòng)；當(dāng)需要用五位牽引電動(dòng)機(jī)M5動(dòng)車時(shí)，在主電路入庫(kù)插座XSM2處接入庫(kù)內(nèi)動(dòng)車電源引線，轉(zhuǎn)換主電路入庫(kù)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)QS

26、4，再閉合地面電源，通過(guò)操縱司機(jī)控制器機(jī)車便可以向前、后移動(dòng)。 輔助電路輔助電路機(jī)車的輔助電路分為三部分電路： 輔助變流器供電電路 110V充電電源模塊電路 輔助加熱裝置電路 壓縮機(jī)加熱回路3.1輔助變流器供電電路輔助變流器供電電路 電力機(jī)車輔助系統(tǒng)是機(jī)車的重要組成部分，包括通風(fēng)、冷卻系統(tǒng)、壓縮機(jī)及空調(diào)等，其作用是為機(jī)車牽引及制動(dòng)系統(tǒng)提供保障的，而機(jī)車輔助變流系統(tǒng)又是為機(jī)車輔助系統(tǒng)提供三相交流電源的。因此輔助變流系統(tǒng)的好壞，直接關(guān)系到機(jī)車能否正常運(yùn)行。 HXD3型電力機(jī)車輔助變流系統(tǒng)的供電電路是由變壓器輔助繞組、輔助變流器、濾波電感和濾波電容、接觸器、自動(dòng)開(kāi)關(guān)、輔助電動(dòng)機(jī)等組成， 輔助變流器供

27、電電路圖3.1.1輔助變流器輔助變流器 機(jī)車設(shè)有2套輔助變流器，分別同2套主變流器安裝在一起，組成功率變流柜。輔助變流器由四象限整流器、中間直流回路、逆變電路組成。 輔助變流器能提供VVVF和CVCF三相電源，對(duì)輔助電機(jī)分類供電。該系統(tǒng)冗余性強(qiáng)，一組輔助變流器故障后可以由另一組輔助變流器對(duì)全部輔助機(jī)組供電。輔助變流器 3.1.2交流濾波裝置 交流濾波裝置是由濾波電感和濾波電容組成的低通濾波器。它的作用就是將輔助變流器輸出的PWM電源波形整形成準(zhǔn)正弦電壓波形。濾波裝置參數(shù) 輸入電壓： 2380V10%/0.250Hz PWM正旋波 輸出電壓： 2380V10%/0.250Hz 正旋波 輸出電壓畸

28、變系數(shù)：5%以下（230KVA） 交流電抗器： 3-SOO,60Hz 380uh,350A 交流電容器：380V，3X300uF濾波裝置柜 3.1.3輔助變流器供電電路輔助變流器供電電路輔助變流器UA11、UA12的額定容量均為230kVA，分別由主變壓器TM1的兩個(gè)輔助繞組3U1、3U2供電，輔助繞組的電壓均為399V。輔助變流器UA11的輸出，經(jīng)過(guò)輔助濾波器LC，通過(guò)輸出接觸器KM11給牽引風(fēng)機(jī)電動(dòng)機(jī)MA11、MA12、MA13、MA14、MA15、MA16和冷卻塔風(fēng)機(jī)電動(dòng)機(jī)MA17、MA18供電。輔助變流器UA12的輸出，同樣經(jīng)過(guò)輔助濾波器LC，通過(guò)輸出接觸器KM12給空氣壓縮機(jī)電動(dòng)機(jī)M

29、A19、MA20、主變壓器油泵MA21、MA22、司機(jī)室空調(diào)EV11、EV12、主變流器內(nèi)部的水泵WP1、WP2、輔助變流器風(fēng)機(jī)APBM1、APBM2供電，同時(shí)UA12還經(jīng)過(guò)AT1隔離變壓器，向司機(jī)室內(nèi)的輔助加熱設(shè)備和低溫預(yù)熱設(shè)備、衛(wèi)生間及壓縮機(jī)加熱回路提供交流電源。正常工作情況下，輔助變流器的負(fù)載功率分配情況見(jiàn)附表。 在輔助變流器UA11或輔助變流器UA12發(fā)生故障的情況下，微機(jī)柜TCMS將自動(dòng)斷開(kāi)其相應(yīng)的輸出接觸器KM11或輸出接觸器KM12，再閉合故障轉(zhuǎn)換接觸器KM20，把發(fā)生故障的輔助變流器的負(fù)載切換到另一套輔助變流器上，由該輔助變流器對(duì)全車的三相輔助電動(dòng)機(jī)供電。 當(dāng)在庫(kù)內(nèi)需要對(duì)機(jī)車的

30、輔助電動(dòng)機(jī)進(jìn)行動(dòng)作及轉(zhuǎn)向確認(rèn)時(shí)，可通過(guò)輔助電路庫(kù)用插座XSA1，并通過(guò)操作輔助電路庫(kù)用轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)QS11將DC600V庫(kù)內(nèi)電源引入輔助變流器UA12，進(jìn)行輔助系統(tǒng)庫(kù)內(nèi)600V的動(dòng)作試驗(yàn)。 機(jī)車上的各輔助電動(dòng)機(jī)均通過(guò)各自的自動(dòng)開(kāi)關(guān)與輔助變流器連接，除2臺(tái)空氣壓縮機(jī)外，均不設(shè)電磁接觸器。使輔助電動(dòng)機(jī)電路更簡(jiǎn)化、更可靠。當(dāng)輔助變流器采用軟起動(dòng)方式進(jìn)行起動(dòng)，除空氣壓縮機(jī)電動(dòng)機(jī)外，其他輔助電動(dòng)機(jī)也隨之起動(dòng)。空氣壓縮機(jī)的起動(dòng)受電磁接觸器的控制，電磁接觸器受機(jī)車司機(jī)控制扳鍵開(kāi)關(guān)和總風(fēng)缸的空氣壓力開(kāi)關(guān)的控制。輔助變流器負(fù)載分配輔助變流器負(fù)載分配30輔助加熱裝置3.72油泵202冷卻塔通風(fēng)機(jī)7.4 2水泵+輔助通

31、風(fēng)機(jī)151115合計(jì)5 2空調(diào)18.56牽引電動(dòng)機(jī)通風(fēng)機(jī)252壓縮機(jī)輔助變流器1 （ kVA ）輔助變流器2 （ kVA ） 3.1.4輔助變流器供電電路的保護(hù)輔助變流器供電電路的保護(hù)輔助變流器供電電路的接地保護(hù)輔助變流器供電電路的接地保護(hù) 每個(gè)輔助變流器的接地保護(hù)系統(tǒng)都是由跨接在中間回路的2個(gè)串聯(lián)電容和1個(gè)接地信號(hào)檢測(cè)傳感器組成。輔助回路正常時(shí)，由于只有1點(diǎn)接地，接地保護(hù)電路中流過(guò)的電流為零，接地信號(hào)檢測(cè)傳感器無(wú)信號(hào)輸出。 當(dāng)輔助電路某一點(diǎn)接地時(shí)則形成回路，接地檢測(cè)回路有故障電流流過(guò)，傳感器輸出電流信號(hào)，使保護(hù)裝置動(dòng)作。保護(hù)發(fā)生時(shí)，相控整流器和逆變器的門極均被封鎖，同時(shí)向微機(jī)控制系統(tǒng)發(fā)出跳主

32、斷的信號(hào) 輔助變流器的過(guò)流和過(guò)載保護(hù)輔助變流器的過(guò)流和過(guò)載保護(hù) 在每一組輔助變流器的輸入回路中，設(shè)有輸入電流互感器ACCT，起控制和監(jiān)視輔助變流器充電電流及輔助繞組短路電流的作用，其動(dòng)作保護(hù)值為1600A。保護(hù)發(fā)生時(shí)，四象限整流器的門極均被封鎖，工作接觸器K、AK均斷開(kāi)，同時(shí)向微機(jī)控制系統(tǒng)發(fā)出跳主斷的信號(hào)，該故障消除后10s內(nèi)自動(dòng)復(fù)位，如果此故障在2分鐘內(nèi)連續(xù)發(fā)生兩次，該輔助變流器將被鎖死，必須切斷輔助變流器的控制電源，才可解鎖。 在每一組輔助變流器的輸出回路中，設(shè)有輸出電流互感器CTU和 CTW，對(duì)輔助電動(dòng)機(jī)回路過(guò)載及輔助電動(dòng)機(jī)三相不平衡起控制和監(jiān)視保護(hù)作用，輔助電動(dòng)機(jī)回路過(guò)載保護(hù)的動(dòng)作值為

33、850A。保護(hù)發(fā)生時(shí)，逆變器的門極均被封鎖，同時(shí)向微機(jī)控制系統(tǒng)發(fā)出跳主斷的信號(hào)。該故障消除后10s內(nèi)自動(dòng)復(fù)位，如果此故障在2分鐘內(nèi)連續(xù)發(fā)生6次，該輔助變流器將被鎖死，必須切斷輔助變流器的控制電源，才可解鎖。 輔助變流器中間直流回路電壓保護(hù)輔助變流器中間直流回路電壓保護(hù) 輔助變流器中間直流回路設(shè)有兩組電壓監(jiān)測(cè)環(huán)節(jié)，其中DCPT4是用于四象限整流器器的控制，DCPT5是用于逆變器的控制。當(dāng)DCPT5監(jiān)測(cè)到中間直流回路電壓大于等于825V時(shí)，中間回路過(guò)電壓保護(hù)環(huán)節(jié)動(dòng)作，逆變器的門極均被封鎖，逆變器停止輸出；當(dāng)DCPT5監(jiān)測(cè)到中間直流回路電壓小于等于580V時(shí)，逆變器的門極被封鎖，逆變器停止輸出；當(dāng)D

34、CPT4監(jiān)測(cè)到中間直流回路電壓大于等于825V時(shí)，中間回路過(guò)電壓保護(hù)環(huán)節(jié)動(dòng)作，四象限整流器器的門極被封鎖，工作接觸器K斷開(kāi)，四象限整流器停止輸出；當(dāng)DCPT4監(jiān)測(cè)到中間直流回路電壓小于等于270V時(shí)，四象限整流器器的門極被封鎖，工作接觸器K斷開(kāi)，四象限整流器停止輸出；輔助變流器輸入電壓的保護(hù)輔助變流器輸入電壓的保護(hù) 當(dāng)輔助變流器的輸入電壓（即輔助繞組的輸出電壓）低于283V時(shí)（即網(wǎng)壓低于17.5KV時(shí)），低壓保護(hù)環(huán)節(jié)動(dòng)作，四象限整流器器的門極被封鎖，工作接觸器K、AK斷開(kāi)，四象限整流器停止輸出。 當(dāng)輔助變流器的輸入電壓高于502V時(shí)（即網(wǎng)壓高于31.5KV時(shí)），過(guò)壓保護(hù)環(huán)節(jié)動(dòng)作，四象限整流器器

35、的門極被封鎖，工作接觸器K、AK斷開(kāi)，四象限整流器停止輸出。110V充電模塊輸入電源的短路過(guò)載保護(hù)充電模塊輸入電源的短路過(guò)載保護(hù) 每組輔助變流器，均可向110V充電模塊提供DC750電源，輸出電源回路通過(guò)熔斷器DF進(jìn)行短路過(guò)載保護(hù)，熔絲額定值為32A。當(dāng)DF出現(xiàn)熔斷后，輔助變流器將通知微機(jī)控制系統(tǒng)TCMS，進(jìn)行110V充電模塊輸入電源的轉(zhuǎn)換，由非故障的輔助變流器向110V充電模塊提供直流電源，同時(shí)微機(jī)顯示屏也進(jìn)行相應(yīng)故障顯示和記錄。3. 2 110V充電電源模塊電路充電電源模塊電路 DC110V充電電源模塊PSU含兩組電源，通常只有一組電源工作，故障發(fā)生時(shí)另外一組電源自動(dòng)啟動(dòng)，供給負(fù)載電源。

36、DC110V充電電源采用的是高頻電源模塊,輸入電壓DC750V,輸出電壓DC110V2%, 55A，6050W （25），采用自冷方式，控制電源電壓采用DC750V。 機(jī)車控制電源的核心是DC110V充電電源屏PSU。機(jī)車110V控制電源采用的是高頻電源模塊與蓄電池并聯(lián)，共同輸出的工作方式，再通過(guò)自動(dòng)開(kāi)關(guān)分別送到各條支路，如微機(jī)控制、機(jī)車控制、主變流器、輔助變流器、車內(nèi)照明、車外照明等。 PSU的輸入電源來(lái)自UA11或UA12的中間回路電源，當(dāng)UA11和UA12均正常時(shí)，由UA12向PSU 輸入DC750V電源，當(dāng)UA12故障時(shí)，轉(zhuǎn)由UA11向PSU 輸入DC750V電源。 電源屏上設(shè)有兩個(gè)轉(zhuǎn)

37、換開(kāi)關(guān)SW1和SW2，其中SW1有兩檔，“TCMS”和“手動(dòng)控制” ，SW2也有兩檔，“電源1”和“電源2” ，其中“TCMS”檔表示由微機(jī)自動(dòng)控制，奇數(shù)日，電源1工作，偶數(shù)日，電源2工作，如果其中一組電源出現(xiàn)故障，可自動(dòng)切換；“手動(dòng)控制”表示人為設(shè)定，如果SW2置“電源1”，表示電源1工作，如果SW2置“電源2”，表示電源2工作，如果在手動(dòng)狀態(tài)下，電源出現(xiàn)故障，不能自動(dòng)切換。110V電源模塊 蓄電池柜 3.3輔助加熱裝置電路輔助加熱裝置電路 輔助加熱回路的AC220V交流電源是由輔助變流器APU2通過(guò)隔離變壓器AT1轉(zhuǎn)換,進(jìn)行供電的。 機(jī)車輔助加熱回路中，還設(shè)有低溫預(yù)熱回路，可以采用DC11

38、0V低溫預(yù)熱，也可以采用AC110V低溫預(yù)熱。當(dāng)?shù)蜏仡A(yù)熱開(kāi)關(guān)QA72斷開(kāi)時(shí)，如果閉合自動(dòng)開(kāi)關(guān)QA56，接觸器KM22閉合，將采用DC110V低溫預(yù)熱方式，對(duì)主變流器、輔助變流器、110V電源充電模塊、總風(fēng)壓力開(kāi)關(guān)、重聯(lián)插座等進(jìn)行加熱。預(yù)熱一定時(shí)間，當(dāng)輔助變流器正常工作后，可以閉合QA72，采用AC110V進(jìn)行低溫預(yù)熱，此時(shí)繼電器KE11和接觸器KM21閉合，將采用AC110V低溫預(yù)熱方式，對(duì)主變流器、輔助變流器、110V電源充電模塊、總風(fēng)壓力開(kāi)關(guān)、重聯(lián)插座等進(jìn)行加熱。通過(guò)閉合自動(dòng)開(kāi)關(guān)QA73，可以對(duì)撒砂裝置進(jìn)行加熱。3.4壓縮機(jī)加熱回路壓縮機(jī)加熱回路 該部分電路是為了保證壓縮機(jī)在也能可靠運(yùn)轉(zhuǎn)，

39、而設(shè)置； 壓縮機(jī)加熱時(shí)，壓縮機(jī)不能打風(fēng)壓縮機(jī)加熱回路電路壓縮機(jī)加熱回路電路4機(jī)車控制監(jiān)視系統(tǒng)電路機(jī)車控制監(jiān)視系統(tǒng)電路 TCMS微機(jī)控制監(jiān)視系統(tǒng) 司機(jī)指令與信息顯示電路 機(jī)車邏輯控制和保護(hù)電路 主變流器控制電路 輔助變流器控制電路 機(jī)車重聯(lián)控制電路 空調(diào)機(jī)組控制電路 自動(dòng)過(guò)分相控制電路 弓網(wǎng)故障保護(hù)控制電路4.1機(jī)車微機(jī)控制監(jiān)視系統(tǒng) 微機(jī)控制監(jiān)視系統(tǒng)TCMS,在整個(gè)機(jī)車控制中起主導(dǎo)作用，它的工作正常與否直接決定了機(jī)車能否安全、正常地運(yùn)行,因此在配置上采取了雙機(jī)冗余、雙機(jī)熱備措施，以提高系統(tǒng)的可靠性。 TCMS完成機(jī)車下列方面的控制和保護(hù)功能：順序邏輯控制、機(jī)車的牽引制動(dòng)特性控制、定速控制、冗余控

40、制、自動(dòng)過(guò)分相控制、主變流器控制、輔助變流器控制和重聯(lián)控制，并實(shí)現(xiàn)智能故障診斷、顯示和機(jī)車保護(hù)控制。SL1SL1型電力機(jī)車控制框圖型電力機(jī)車控制框圖微機(jī)系統(tǒng)雙機(jī)熱備形式示意圖微機(jī)系統(tǒng)雙機(jī)熱備形式示意圖微機(jī)系統(tǒng)雙機(jī)熱備形式示意圖（微機(jī)系統(tǒng)雙機(jī)熱備形式示意圖（端故障）端故障） TCMS微機(jī)控制柜 4.1.1TCMS主要完成的控制 牽引制動(dòng)特性曲線的控制；（23t和25t切換：主CPU搭載基板PUZ33上的開(kāi)關(guān)SW1置”0”是23t,開(kāi)關(guān)SW置”0以外的數(shù)”是25t) 定速控制;(速度15km/h,未采用空氣制動(dòng)) 禁止功率輸出； 升弓控制；（控制上保證必須先斷主斷，才能降弓） 壓縮機(jī)起停控制； 1

41、10V電源屏的控制； 自動(dòng)過(guò)分相控制； 警惕裝置控制；對(duì)主斷路器的閉合與分?jǐn)嗫刂茖?duì)主斷路器的閉合與分?jǐn)嗫刂?主斷路器VCB作為機(jī)車的總保護(hù)開(kāi)關(guān)，由多個(gè)結(jié)點(diǎn)控制，例如主變流器、輔助變流器等都可以將其斷開(kāi)，當(dāng)所有的結(jié)點(diǎn)都允許其閉合時(shí)，才能使其處于閉合狀態(tài)。 主斷閉合主斷閉合：當(dāng)微機(jī)柜TCMS接收到來(lái)自司機(jī)鑰匙的“合主斷”命令時(shí)，并且自身沒(méi)有任何故障的情況下，允許閉合主斷路器的連鎖觸點(diǎn) 主斷斷開(kāi)主斷斷開(kāi)：如果機(jī)車出現(xiàn)原邊過(guò)流、變壓器油溫太高（100）、主變流器嚴(yán)重故障和輔助變流器嚴(yán)重故障或司機(jī)人為給出斷主斷的指令時(shí)，主斷路器斷開(kāi)。4.1.2 TCMS的故障處理與記錄的故障處理與記錄 TCMS在機(jī)車出

42、現(xiàn)故障時(shí)，以顯示屏顯示、報(bào)警燈指示兩種方式，通知操作人員，并自動(dòng)完成相應(yīng)的保護(hù)動(dòng)作，記錄發(fā)生故障時(shí)的相關(guān)信息，為后期診斷提供有用且必要的信息，而且還可以通過(guò)便攜式計(jì)算機(jī)將故障履歷下載進(jìn)行分析和保存。4.1.3 TCMS的信息顯示的信息顯示 顯示部分設(shè)計(jì)的原則是顯示簡(jiǎn)潔、明了醒目，但又兼顧現(xiàn)有的習(xí)慣。 畫面的上部為常顯的信息，顯示時(shí)間、速度、工況、重聯(lián)狀態(tài)等；中間區(qū)域?yàn)橹餍畔@示區(qū)，根據(jù)不同的工況、按鍵的選擇，將顯示牽引/制動(dòng)的有關(guān)參數(shù)、機(jī)器的狀態(tài)、開(kāi)關(guān)信息；底部為功能鍵區(qū)，由于采用觸摸顯示屏，因此它將根據(jù)不同的工況和選擇，顯示不同的功能鍵。通過(guò)顯示屏亦可顯示出機(jī)車重聯(lián)與否以及重聯(lián)機(jī)車的故障信息

43、。 顯示模式在開(kāi)機(jī)后根據(jù)不同工況來(lái)轉(zhuǎn)換。牽引牽引/制動(dòng)主畫面制動(dòng)主畫面變流器畫面變流器畫面開(kāi)關(guān)狀態(tài)畫面 輔助電源畫面輔助電源畫面故障履歷畫面4.2司機(jī)指令與信息顯示電路司機(jī)指令與信息顯示電路 在機(jī)車的I、II端司機(jī)室設(shè)置了完全相同的控制指令開(kāi)關(guān)，可以分別對(duì)機(jī)車的微機(jī)控制與監(jiān)視系統(tǒng)發(fā)出命令，實(shí)現(xiàn)機(jī)車的控制。 司機(jī)指令與信息顯示電路（司機(jī)指令與信息顯示電路（端）端）司機(jī)指令與信息顯示電路（司機(jī)指令與信息顯示電路（端）端）4.3機(jī)車邏輯控制和保護(hù)電路機(jī)車邏輯控制和保護(hù)電路 機(jī)車的邏輯控制和保護(hù)電路主要是將各輔助電動(dòng)機(jī)自動(dòng)開(kāi)關(guān)、各風(fēng)速繼電器、高壓故障隔離開(kāi)關(guān)、壓縮機(jī)接觸器狀態(tài)、主斷路器狀態(tài)、輔助變流器

44、的庫(kù)內(nèi)試驗(yàn)開(kāi)關(guān)、主變流器試驗(yàn)開(kāi)關(guān)、變壓器溫度過(guò)高保護(hù)開(kāi)關(guān)、空氣管路系統(tǒng)壓力繼電器等的狀態(tài)指令送入微機(jī)柜TCMS，用于機(jī)車的各種工作邏輯控制、保護(hù)邏輯控制，并通過(guò)TCMS與主變流器和輔助變流器之間的通信，將有關(guān)控制指令信息送到主變流器和輔助變流器，達(dá)到整車聯(lián)控的目的； 還包括微機(jī)系統(tǒng)TCMS對(duì)受電弓、主斷路器、壓縮機(jī)、干燥器、踏面清掃、高壓隔離開(kāi)關(guān)等的控制指令輸出。 4.4主變流器與輔助變流器的控制電路主變流器與輔助變流器的控制電路主變流器控制系統(tǒng)主變流器控制系統(tǒng)的核心任務(wù)是根據(jù)微機(jī)控制系統(tǒng)的指令，完成對(duì)四象限整流器的實(shí)時(shí)控制、逆變器暨交流異步牽引電動(dòng)機(jī)的矢量控制和粘著控制，同時(shí)具備完整的故障保

45、護(hù)、故障診斷功能和輕微故障的自恢復(fù)功能。主變流器主變流器UM1和輔助變流器和輔助變流器APU控制電路控制電路主變流器主變流器UM2和輔助變流器控制電路和輔助變流器控制電路扭矩速度特性速度-扭矩特性(當(dāng)只有頻率變化的時(shí)候)異步感應(yīng)電機(jī),當(dāng)只有頻率發(fā)生變化而電壓恒定不變時(shí),扭矩按1/f2比例降低速度-扭矩特性(當(dāng)只有電壓變化的時(shí)候)當(dāng)只有電壓發(fā)生變化而頻率恒定不變時(shí),扭矩按V2比例增加而速度并不增加。速度-扭矩特性(當(dāng)V/f恒定的時(shí)候)當(dāng)調(diào)節(jié)電壓和頻率，保持電壓與頻率(V/f)的比率恒定不變時(shí)，電機(jī)速度改變而扭矩保持不變，這樣V/f 就會(huì)保持恒定。輔助變流器的控制系統(tǒng)輔助變流器的控制系統(tǒng) 每一組輔

46、助變流器設(shè)有獨(dú)立的微機(jī)控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)輔助變流器的整流控制、逆變控制和外圍接口信息的控制，并實(shí)現(xiàn)輔助變流器與微機(jī)控制監(jiān)視系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)信息傳遞，完成輔助變流系統(tǒng)的故障診斷、保護(hù)與內(nèi)部管理。機(jī)車重聯(lián)控制電路機(jī)車重聯(lián)控制電路4.5重聯(lián)控制電路重聯(lián)控制電路 在機(jī)車的每一端，分別設(shè)置了2個(gè)機(jī)車重聯(lián)控制插座和一個(gè)虛擬插座。機(jī)車采用以太網(wǎng)形式，實(shí)現(xiàn)本務(wù)機(jī)車的微機(jī)控制系統(tǒng)TCMS與重聯(lián)機(jī)車的微機(jī)控制系統(tǒng)TCMS之間的信息傳遞，即以網(wǎng)絡(luò)重聯(lián)的形式，實(shí)現(xiàn)兩臺(tái)至4臺(tái)機(jī)車間的重聯(lián)控制。另外，在重聯(lián)控制插座中，還設(shè)有機(jī)車重聯(lián)電話信號(hào)，實(shí)現(xiàn)機(jī)車重聯(lián)電話的重聯(lián)。 重聯(lián)繼電器的設(shè)定，是為了識(shí)別被重聯(lián)機(jī)車的微機(jī)系統(tǒng)是否已正常上電。

47、重聯(lián)控制的特點(diǎn)重聯(lián)控制的特點(diǎn)多機(jī)重聯(lián)時(shí)，微機(jī)控制系統(tǒng)發(fā)出的扭矩指令是由頭車按照預(yù)置的牽引制動(dòng)特性曲線，根據(jù)司機(jī)發(fā)出的牽引（制動(dòng)）指令、級(jí)位指令及頭車的速度，最終確定扭矩指令，該鈕矩指令信息即控制頭車，也控制其他重聯(lián)機(jī)車，被重聯(lián)機(jī)車的速度不參與計(jì)算，只接收頭車的扭矩信息；通過(guò)重聯(lián)插座不同點(diǎn)位的設(shè)置，可以確保微機(jī)能自動(dòng)識(shí)別每臺(tái)被重聯(lián)機(jī)車的操縱端，并隨頭車鑰匙開(kāi)關(guān)的控制，自動(dòng)起動(dòng)操縱端的制動(dòng)顯示屏LCDM；由操縱臺(tái)發(fā)出的各種指令信息等，通過(guò)以太網(wǎng)傳遞，實(shí)現(xiàn)重聯(lián)控制；機(jī)車的空轉(zhuǎn)滑行保護(hù)、軸重轉(zhuǎn)移控制等不參與重聯(lián)控制；多機(jī)重聯(lián)時(shí)，半自動(dòng)過(guò)分相的控制：主斷斷時(shí)，多機(jī)同時(shí)斷，主斷合時(shí)，需要各車的微機(jī)控制系統(tǒng)

48、通過(guò)網(wǎng)壓判別，自行控制主斷閉合。多機(jī)重聯(lián)時(shí)，全自動(dòng)過(guò)分相的控制是由每個(gè)重聯(lián)機(jī)車自己?jiǎn)为?dú)控制。機(jī)車重聯(lián)時(shí)操縱端的確認(rèn)4.5其他控制電路其他控制電路 空調(diào)機(jī)組控制電路： 自動(dòng)過(guò)分相控制電路； 弓網(wǎng)故障保護(hù)控制電路?？照{(diào)控制電路 自動(dòng)過(guò)分相控制電路 弓網(wǎng)故障保護(hù)電路 5.制動(dòng)控制系統(tǒng)制動(dòng)控制系統(tǒng) CCB-型制動(dòng)機(jī), 是基于網(wǎng)絡(luò)控制的電空制動(dòng)系統(tǒng)。 CCB-型制動(dòng)機(jī)與機(jī)車微機(jī)系統(tǒng)一起來(lái)完成制動(dòng)系統(tǒng)的診斷、自檢、校準(zhǔn)、故障記錄等。 CCB-型制動(dòng)機(jī)主要由LCDM制動(dòng)顯示屏、EBV電子制動(dòng)閥、集成處理模塊IPM、繼電器接口模塊RIM和電空控制單元EPCU等組成，其中集成處理模塊IPM、EBV電子制動(dòng)閥及電

49、空控制單元EPCU之間采用LonWorks網(wǎng)絡(luò)技術(shù)實(shí)現(xiàn)信息傳遞，集成處理模塊IPM與 LCDM制動(dòng)顯示屏之間采用422總線方式進(jìn)行信息傳遞。 機(jī)車微機(jī)控制系統(tǒng)TCMS與CCB-型制動(dòng)機(jī)之間，采用開(kāi)關(guān)量方式，實(shí)現(xiàn)信息傳遞。 空電互鎖功能；(牽引貨物、長(zhǎng)大下坡時(shí)，機(jī)車實(shí)施電制，同時(shí)用大閘實(shí)施列車制動(dòng)，如果此時(shí)突然電制力下降，可能是由于電網(wǎng)電壓太高導(dǎo)致機(jī)車輸出電功率降低，此時(shí)司機(jī)可以上小閘給機(jī)車實(shí)施空氣制動(dòng)。 防滑行保護(hù)功能； 緊急制動(dòng)優(yōu)先級(jí)最高; 緊急制動(dòng)信號(hào)：1804、806、2804、804制動(dòng)系統(tǒng)電路圖 EPCUIPMLCDMEBVRS422LONGWORKRIM機(jī)車操縱說(shuō)明 機(jī)車的外觀及行

50、車部位的檢查 由、任意一端車鉤開(kāi)始檢查。目測(cè)確認(rèn)機(jī)車前照燈、刮雨器、玻璃、副前照燈、標(biāo)志燈、制動(dòng)軟管狀態(tài)良好；鉤舌開(kāi)閉狀態(tài)正確，開(kāi)閉靈活。 檢查基礎(chǔ)制動(dòng)盤、以及踏面清掃裝置的導(dǎo)向板和車輪的間隙是否合適。確認(rèn)其沒(méi)有達(dá)到磨耗限度。檢查齒輪箱有無(wú)油水滲漏現(xiàn)象，確認(rèn)主電動(dòng)機(jī)、速度傳感器等的聯(lián)線及接線盒裝態(tài)良好。確認(rèn)制動(dòng)器的氣體管路的狀態(tài)良好。 檢查接地裝置、速度傳感器等的導(dǎo)線及連接端子狀態(tài)正常，砂箱裝砂必須充足。 機(jī)車內(nèi)部的檢查 司機(jī)室的檢查：各設(shè)備、儀器、顯示器均無(wú)異常；各個(gè)接線端子、端子排等的配線無(wú)異常。確認(rèn)各開(kāi)關(guān)類的動(dòng)作流暢、順利。 機(jī)械室的檢查：確認(rèn)機(jī)械室內(nèi)全部裝置完備，無(wú)異常情況。確認(rèn)外觀上

51、無(wú)變形、變色、異味等。確認(rèn)各插頭連接牢靠不松動(dòng)。 目視確認(rèn)空氣壓縮機(jī)的油位計(jì)的油位應(yīng)在油位線上，油量要充分。確認(rèn)制動(dòng)器單元的閥門應(yīng)該全部處于正常位置。 機(jī)車車頂檢查 在通電狀態(tài)下車頂門禁止打開(kāi)。必須在停電的狀態(tài)或者架線可靠接地后，作業(yè)者確保自身的安全后再作業(yè)。 確認(rèn)受電弓的滑動(dòng)板無(wú)變形和異常磨損、且沒(méi)有達(dá)到磨損限度，確認(rèn)受電弓的動(dòng)作良好。 另外，確認(rèn)各個(gè)設(shè)備、導(dǎo)體的安裝牢固正常，沒(méi)有松動(dòng)，絕緣瓷管類無(wú)明顯的損傷。 機(jī)車起動(dòng)前的準(zhǔn)備 將控制電器柜里的控制電路接地空氣斷路器(QA59)、蓄電池輸出空氣斷路器(QA61)閉合此時(shí)，電器控制柜和駕駛臺(tái)的控制電壓表顯示應(yīng)大于98V。再將其它與機(jī)車運(yùn)行相關(guān)

52、的空氣斷路器閉合。 注意：正常情況下，低溫預(yù)熱開(kāi)關(guān)QA56不允許閉合,否則會(huì)造成蓄電池潰電。只限在環(huán)境溫度太低，機(jī)車各系統(tǒng)出現(xiàn)故障無(wú)法保證機(jī)車正常起機(jī)的情況下，才閉合空氣斷路器QA56,同時(shí)閉合交流加熱空氣斷路器QA72,此時(shí)機(jī)車首先使用蓄電池對(duì)機(jī)車110V電源裝置、LC濾波裝置、TCMS與APU加熱，當(dāng)機(jī)車可以正常升弓合主斷后，機(jī)車就轉(zhuǎn)由交流110V電源對(duì)整車進(jìn)行低溫加熱。 將司機(jī)鑰匙插入操縱臺(tái)電源扳鍵開(kāi)關(guān)SA49(或SA50)，旋轉(zhuǎn)至起動(dòng)位置，設(shè)定機(jī)車的操控端駕駛臺(tái)。此時(shí)，駕駛臺(tái)故障顯示屏上“微機(jī)正常”、“主斷路器斷開(kāi)”、“零位”、“欠壓”、“主變流器”、“輔變流器”、“水泵”、“油泵”、

53、“牽引風(fēng)機(jī)”、“冷卻風(fēng)機(jī)”等顯示燈亮。TCMS經(jīng)過(guò)初始化，進(jìn)入牽引/制動(dòng)畫面，顯示“原邊電壓”、“原邊電流”、“控制電壓”、“ 機(jī)車各軸牽引力”、“主斷分/合”等機(jī)車狀態(tài)信息，故障顯示區(qū)可以顯示主變壓器、主輔變流器、各輔助電機(jī)的故障信息，如果故障解除，故障信息畫面將消失。觸摸操縱屏幕按鈕，可切換為其他狀態(tài)畫面。例如，主變流器/牽引電動(dòng)機(jī)畫面、開(kāi)關(guān)狀態(tài)畫面、通風(fēng)機(jī)狀態(tài)畫面、輔助電源畫面、故障記錄畫面等等，能夠調(diào)查機(jī)車的各個(gè)電力設(shè)備的詳細(xì)相關(guān)信息。 機(jī)車操縱端一經(jīng)設(shè)定，即使另一端的電鑰匙狀態(tài)為“ON”，其操作也會(huì)被判定為無(wú)效，無(wú)法進(jìn)行操縱。同時(shí)，一臺(tái)機(jī)車只配備一把鑰匙，以防止I 端和 II 端的鑰

54、匙開(kāi)關(guān)同時(shí)處在“ON”狀態(tài)。升弓、合主斷以及各輔助電動(dòng)機(jī)的起動(dòng) 升弓前，首先需確定總風(fēng)缸壓力在480kPa以上。若不滿足，到空氣管路柜前查看輔助風(fēng)缸壓力表。若顯示的風(fēng)缸壓力值低于480kPa，則按下控制電氣柜里的輔助壓縮機(jī)起動(dòng)按鈕，輔助空氣壓縮機(jī)起動(dòng)，待輔助風(fēng)缸的氣壓上升到735kPa時(shí)，輔助空氣壓縮機(jī)自動(dòng)停止。 注意：為防止損壞輔助壓縮機(jī)，輔助壓縮機(jī)打風(fēng)時(shí)間不得超過(guò)10分鐘，若超過(guò)需要人為斷開(kāi)自動(dòng)開(kāi)關(guān)QA51和QA45，來(lái)切斷輔助壓縮機(jī)回路，需間隔30分鐘再投入使用。 當(dāng)機(jī)車需要升后弓時(shí)，將受電弓手柄開(kāi)關(guān)SB41(或SB42)置于“后位”后，位于前進(jìn)方向后面的受電弓升起。弓網(wǎng)接觸后，兩端操縱

55、臺(tái)上的網(wǎng)壓表顯示網(wǎng)壓（1次）的同時(shí)，在電腦顯示屏上也顯示了網(wǎng)壓（1次）和受電弓升起。 將駕駛臺(tái)上的主斷路器開(kāi)關(guān)SB43(或SB44)置于ON位置，主斷路器接通，此時(shí)駕駛臺(tái)上故障顯示燈中的“主斷開(kāi)”顯示燈滅。微機(jī)監(jiān)控器的“主斷合”燈亮。 主斷路器閉合后，輔助電源裝置APU2開(kāi)始運(yùn)行，油泵、水泵、輔助電源裝置用通風(fēng)機(jī)等分別開(kāi)始工作。 將主空氣壓縮機(jī)扳鍵開(kāi)關(guān)SB45(或SB46)置于“壓縮機(jī)”位。當(dāng)總風(fēng)缸壓力低于750kPa時(shí)， 兩個(gè)空氣壓縮機(jī)依次起動(dòng)，當(dāng)總風(fēng)缸壓力升至90020kPa時(shí)，空氣壓縮機(jī)自動(dòng)停止工作。當(dāng)風(fēng)壓降至825kPa時(shí)，只有靠近操縱端的空氣壓縮機(jī)工作。將主空氣壓縮機(jī)扳鍵開(kāi)關(guān)SB45

56、(或SB46)置于“強(qiáng)泵”位，空氣壓縮機(jī)1、2起動(dòng)。此時(shí)，不受總風(fēng)缸壓力繼電器控制，待總風(fēng)缸壓力上升至95020kPa時(shí)，高壓安全閥運(yùn)作，不斷排風(fēng)，所以相當(dāng)于人為斷開(kāi)“強(qiáng)泵”扳鍵開(kāi)關(guān)。 將主控制器換向手柄由“0”位轉(zhuǎn)換為前進(jìn)或后退，此時(shí)輔助電源裝置APU1開(kāi)始工作，牽引電動(dòng)機(jī)用通風(fēng)機(jī)、復(fù)合冷卻器用通風(fēng)機(jī)均采用軟起動(dòng)方式投入工作。 機(jī)車起動(dòng)前需先確認(rèn)以下幾項(xiàng) 停車制動(dòng)器應(yīng)為緩解態(tài)。停車制動(dòng)作用時(shí)，駕駛臺(tái)的故障顯示屏顯示“停車制動(dòng)”。停車制動(dòng)作用時(shí)，解除駕駛臺(tái)的中央操作面板上的停車制動(dòng)操作開(kāi)關(guān)。（此開(kāi)關(guān)可自動(dòng)復(fù)位） 總風(fēng)缸壓力應(yīng)在470kPa以上。 空氣制動(dòng)處于緩解狀態(tài)。 電網(wǎng)壓表顯示數(shù)值為25K

57、V左右，控制電壓為110V。 確認(rèn)輔助電源裝置工作正常，無(wú)故障。 主控制器換向手柄的操作 將主控制器的換向手柄打至：“向前”或“向后”位，輔助電源裝置APU1工作，牽引電動(dòng)機(jī)用通風(fēng)機(jī)及復(fù)合冷卻器用通風(fēng)機(jī)均采用軟起動(dòng)方式開(kāi)始工作。同時(shí)，主變流器的充電接觸器、工作接觸器相繼轉(zhuǎn)為“起動(dòng)”狀態(tài)，當(dāng)主變流器中間回路電壓高于36V時(shí)，主電流器 “預(yù)備”指示燈亮，當(dāng)調(diào)速手柄離開(kāi)零位，主電流器 “預(yù)備”指示燈滅。 主控制器調(diào)速手柄的操作 將調(diào)速手柄由“0”位進(jìn)到牽引位，主駕駛臺(tái)故障顯示屏上“零位”顯示燈滅、機(jī)車進(jìn)入牽引狀態(tài)。注意： 調(diào)速手柄可在113級(jí)位范圍內(nèi)任意選擇。級(jí)位已設(shè)定成可連續(xù)控制。司機(jī)將調(diào)速手柄逐

58、漸移至所需級(jí)位，機(jī)車遵循該級(jí)位的特性曲線，實(shí)現(xiàn)在準(zhǔn)恒力范圍內(nèi)的運(yùn)行。 機(jī)車的準(zhǔn)恒速運(yùn)行 機(jī)車根據(jù)調(diào)速手柄的位置設(shè)定目標(biāo)速度，按照準(zhǔn)恒速特性來(lái)控制。 機(jī)車的速度從速度范圍的最低值緩慢行駛，為了達(dá)到設(shè)定的速度，發(fā)揮牽引力。 當(dāng)機(jī)車速度接近設(shè)定的目標(biāo)速度范圍時(shí)，牽引電動(dòng)機(jī)的牽引力自動(dòng)減小。 當(dāng)機(jī)車速度達(dá)到目標(biāo)速度時(shí)，牽引電動(dòng)機(jī)的牽引力為0。 當(dāng)線路條件發(fā)生變化時(shí)，機(jī)車的速度降低后，為維持目標(biāo)速度，開(kāi)始再次牽引。 如果機(jī)車進(jìn)入下坡線路時(shí)，機(jī)車的速度就會(huì)上升，需將調(diào)速手柄回復(fù)“0”位，并采取必要的措施，通過(guò)電氣制動(dòng)器或者空氣制動(dòng)器，調(diào)整列車速度。 定速控制操作方法 當(dāng)機(jī)車速度大于或等于15km/h。且機(jī)

59、車未實(shí)施空氣制動(dòng)時(shí)，按下“定速”按鈕SB69(或SB70)后，當(dāng)時(shí)的機(jī)車運(yùn)行速度被認(rèn)定為“目標(biāo)速度”，機(jī)車進(jìn)入“定速控制”狀態(tài)。 當(dāng)機(jī)車的實(shí)際速度高于“目標(biāo)速度2km/h”時(shí)，微機(jī)控制系統(tǒng)(TCMS)發(fā)出指令，機(jī)車進(jìn)入電制動(dòng)狀態(tài)，電制動(dòng)力遵循機(jī)車速度制動(dòng)力特性(即機(jī)車電制動(dòng)特性曲線)變化增大。當(dāng)機(jī)車的實(shí)際速度降至“目標(biāo)速度1km/h”時(shí)，電力制動(dòng)力為0。 當(dāng)機(jī)車的實(shí)際速度低于“目標(biāo)速度2km/h”時(shí)，TCMS自動(dòng)控制機(jī)車進(jìn)入牽引狀態(tài)，牽引力遵循速度牽引力特性關(guān)系增大。當(dāng)機(jī)車的實(shí)際速度加大到“目標(biāo)速度1km/h”時(shí)，牽引力為0。 機(jī)車進(jìn)入“定速控制”狀態(tài)，若司控制器調(diào)速手柄級(jí)位變化超過(guò)一個(gè)級(jí)位以

60、上，則機(jī)車的“定速控制”狀態(tài)自動(dòng)解除。 機(jī)車過(guò)分相時(shí)的控制操作 機(jī)車有半自動(dòng)過(guò)分相和全自動(dòng)過(guò)分相兩種方式。半自動(dòng)情況下，當(dāng)運(yùn)行機(jī)車接近分相區(qū)時(shí)，司控器手柄回零并人為按下“過(guò)分相”按鈕，機(jī)車的主斷路器斷開(kāi)，受電弓仍然升起。通過(guò)分相區(qū)后，機(jī)車的微機(jī)控制系統(tǒng)(TCMS)檢測(cè)到網(wǎng)壓后，經(jīng)過(guò)一定時(shí)間后自動(dòng)合主斷，重新起動(dòng)輔助電源裝置、主變流器，控制主變流器的輸出電壓、輸出電流，從而控制牽引電動(dòng)機(jī)的牽引力，使機(jī)車恢復(fù)至過(guò)分相前的狀態(tài)。 機(jī)車自動(dòng)過(guò)分相信號(hào)的感應(yīng)、處理，由地面磁感應(yīng)器、車載感應(yīng)器和車感信號(hào)處理裝置共同完成。機(jī)車通過(guò)分相區(qū)時(shí)，如果運(yùn)行的線路區(qū)段在分相區(qū)前后裝有地面感應(yīng)器，機(jī)車全自動(dòng)過(guò)分相檢測(cè)裝