hxd2

HXD2型大功率交流传动货运电

力机车辅助电气系统

————————————————————————————————作者：肉末鸡蛋羹的做法

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目录

摘要...........................................................1

前言...........................................................2

一辅助电气系统...............................................2

二辅助电路...................................................3

1

辅助电源..................................................4

2

原理说明..................................................4

3

主要技术参数..............................................5

4

负载电路..................................................6

5

库内实验..................................................7

三

辅助变流柜..................................................7

四

结束语......................................................9

五

参考文件....................................................9

六后记.....................................................10

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摘要:

本文详细介绍了HXD2型大功率交流传动货运电力机车辅助电气系统

的电气原理、技术特点、性能参数和结构组成。对辅助电气系统各电气装

置和关键部位进行了功能描述和系统介绍，充分展示了HXD2型电力机车

辅助电气系统的技术特性.

关键词：

交流传动货运辅助电气系统技术特点HXD2型电力机车

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前言

HXD2型大功率交流传动货运电力机车的辅助电气系统借鉴ALSTOM公

司成熟、可靠的技术平台和设计理念,结合国内铁路的实际运用情况，由

北车集团大同电力机车有限责任公司和法国ALSTOM公司联合设计而成。

整个系统是由三相输出辅助电源、充电机、辅助负载、低压电器和辅助控

制单元（ACU）等组成.辅助电源盒充电机及其控制部分集中设计在辅助变

流柜里.辅助电源包括2路辅助变流器输出的三相AC380V电源和1路变

压器输出的单相AC220V电源。充电机有2台,互为冗余，输出DC110V

（20℃时）电源、辅助负载有3种：三相交流380V负载、单相交流220V

负载和直流110V负载。

一辅助电气系统

辅助变流器从主变流器的中间直接环节取电，采用DC/DC斩波和

DC/AC逆变后给负载供电.单节机车有2组辅助变电器装置，一组为变频变

压输出（VVVF）,一组为恒平衡压（CVCF）输出,互为冗余，当其中任意一

组故障时，另一组为所有的辅助负载提供电源，以确保不影响机车的正常

运行。

充电机采用DC/DC高频变换的模式，输入电路取自辅助变流器的中间

直接电路。充电机具有快速充电和浮充充电功能，具有对蓄电池温度补偿

充电功能，能够根据蓄电池的温度变化调节充电电流，使蓄电池的性能发

挥和使用寿命达到最佳。单节机车具有1台充电机，为本节的蓄电池充电

和为DC110V负载提供电源，整台（2节）机车的2个充电机互为冗余,

任意一节机车的充电机故障时，由另一节机车的充电机为整车的DC110V

负载提供电源。

辅助控制单元采用数字控制技术，通过FIP网络与外设进行数据交换,

实现整个辅助系统的功能控制以及状态检测和故障信息的传输,其中低压

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逻辑控制在硬件上采用冗余设计。

辅助电气系统具有完善的电气保护和防火保护功能；各攻略模块具有

过流、过压、接地、散热器过热等保护功能；各辅助负载8月8日是什么星座 具有过载和短路

保护功能；电气线路具有防火保护功能，一旦发生线路过热或火灾，相应

的防火保护管熔化，空气压力下降，通过检查处理自动采取措施切断机车

电源，并通知司乘人员进行故障处理。

整个辅助电气系统的通风系统采用侧墙进风、车下排风的独立通风方

式为功率器件提供冷却。

二辅助电路

HXD2型机车辅助电路主要由辅助电源电路、三相负载电路、单相负载

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电路、库内辅助机实验和动车电路组成。

2。1辅助电源

HXD2单节机车的辅助电源由2组三相输出辅助电源、1组充电机电路、

一组AC220V电路和库内动车电路组成,其中三相输出辅助电源一组为变

频变压输出（VVVF），一组为恒频恒压（CVCF）输出。恒频输出为泵类等

不需要变频功能的负载供电，输出为交流380V/50Hz；变频输出为风机类

需要变频的负载供电。3种输出模式即交流380V/50Hz、304V/40Hz和

190V/25Hz.2组硬件电路和器件参数完全相同，主要由输入电路、中间直

流电路和输出电路组成。电气原理图见图1、图2。

2。2原理说明

来自主变流器中间直流电路DC1800V电压通过输入熔断器和RC吸收

电路,送入斩波电路，通过高频斩波控制和滤波电路将DC1800V电压变换

为稳定的DC545V中间直流电压，为三相逆变器和充电机供电。其中输入

熔断器用于完成辅助电源电路的过流保护，RC吸收电路用于完成输入电压

的浪涌抑制。在DC545V中间直流电路中还接有过压抑制电路，是由晶闸

管功率元件、电抗器和相应控制电路组成，通过斩波限压的原理，讲能量

消耗在电抗器上，从而抑制DC545V中间直流电路的过电压。三相逆变电

路采用IGBT功率元件和PWM控制原理，将DC545V中间点路电压逆变开学第一课主题班会教案 为

三相交流电压，一组为变频变压输出(VVVF），一组为恒频恒压输出(CVCF)，

再通过三相电抗器限制短路电流和抑制dv/dt值在规定的范围之内,为机

车上的三相负载电路供电。

在CVCF逆变器的输出中，还接有AC380V/220V单相变压器，其二次

输出和并联的电容器，共同组成AC220V的正弦波滤波器，输出标准波形

的交流220V电压,为机车上的AC220V负载提供电源。

在接有CVCF逆变器的中间直流电路中,还接有充电机电路，其通过电

容器组成的半桥电路和IGBT组成的半桥电路共同组成单相半控桥逆变电

路，将DC545V的电压逆变为交流方波电源，开关频率为10KHz，通过高

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频变压器变压，再经过全波整流电路和滤波电路输出DC110V电压（在20℃

时),为机车上DC110V负载供电和为蓄电池充电。

辅助电源具有完善的故障冗余功能，以确保在单台装置故障时,辅助

系统能够正常工作.输出电源互为冗余,2节单元机车中的充电机也互为冗

余，当一节单元机车中的充电机故障时，另一节机车的充电机可以为整节

机车的DC110V辅助提供电源。

各负载电路具有完善的电气保护功能,能够实现过载、短路和接地等

保护以及故障隔离。

2.3主要技术参数

①三相输出辅助电源

数量2组

额定输入电压DC1800(15％)V

额定输出电压AC380（15%）V

额定容量135KVA

峰值容量230KVA(功率因素0。7持续时间3S）

波型PWM波

dv/dt小于1000V/s

THD（电流）小于10％

②充电机

数量1组

额定输入电压DC545V

额定输出电压DC110(11%)V(在20℃时）

额定功率14KW

③AV220V电源

数量1组

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额定输入电压AC380（15%)V(PWM波）

额定输出电压AC220（15%）V(正弦波)

频率50（12%)Hz

额定容量6.9KVA

波型正弦波

谐波含量THD（电压)小于5%

④冷却

冷却方式强迫冷却

通风量0。3m/s

2。4负载电路

2。4

。1三相负载电路

三相负载电路主要是由泵类负载、风机类负载和生活区负载组成，其

中泵类负载包括1台压缩机、4台主变流器水泵、2台牵引变压器油泵和

空调等组成；风机类负载主要包括2台牵引风机、2台冷却塔风机、机械

间风机和辅助变流器风机等;生活区负载有电暖器、空调等，见表一所示.

2。4.2单相负载电路

单相负载主要包括干燥器加热装置、前窗玻璃加热装置、司机室220V

PC插座、生活间220V电源。

2.4。3生活间

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HDX2机车的生活间设有司机生活所必须的电器设备，包括空调、暖风

机、热水器、微波炉、卫生间等生活设施，2节机车生活间的配置有所不

同.

A节机车生活间380V负载主要包括空调和暖风机等，220V负载为预

留负载。

B节机车生活间380V负载主要包括卫生间和暖风机等，220V负载为

微波炉和热水壶以及220V预留插座。

2.5库内实验

辅助电机能够完成库内的启机和转向试验，通过地面的三相交流电源

和库内动车电路实现，同心共筑中国梦 在输入端接有三相相序检测器，以检测输入库内电

源相序的正确性.库内动车是只需启动主变流器装置的冷却水泵即可.

三辅助变流柜

辅助变流柜的结构示意图间图3所示.白菜甘蓝 辅助系统儿童作文 中除辅助负载之外，

其他主要装置和功能电路都被集成在辅助变流柜里。整个辅助变流柜采用

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模块化结构设计，是由输出电路（2套/柜)、降压斩波模块（2套/柜）、过

压抑制模块(2套/柜）、三相逆变模块（2套/柜）、充电机模块（1套/柜)AC

220V电路（1套/柜）控制单元ACU（2套/柜)、低压电器和冷却机单元

等组成。

输入电路用于完成输入电压的检测、显示、浪涌抑制和短路保护；功

率模块将功率元件、驱动和保护电路、散热器等集成在一起，通过复合母

排进行主电路连接,确保了各自功能的实现;控制单元ACU主要用于完成整

个辅助系统的特性控制，包括斩波器、三相逆变器、单相逆变器、过压抑

制器等功能功能控制和保护特性控制，以及实现与外部FIP网络进行信息

传输的通信功能；冷却风机单元用于完成功率器件的冷却通风，采用独立

通风方式。

接触器、空气断路器等低压电器用于完成辅助负载的过载和短路保

护，通过手动操作可实现相应负载电流的故障隔离.

从结构功能上来说，采用整机集成技术，讲辅助变流器、蓄电池充电

机、单相电源和输出控制集成在一起.

采用模块化的设计思路，提高了系统的稳定性和可维护性，体现了设

计的先进性。整个柜内具有10个不同功能的电气模块,2个冷却风机单元。

从接地保护方式上来说，三个AC380V输出与牵引机电路同用一种保

护电路(位于主变流器内）；单相AC220V电路采用带漏电保护功能的空气

断路器来实现接地保护；直流DC110V电路采用微型空气断路器单点接

地模式来实现接地保护。

控制单元采用成熟可靠地FIP网络传输技术，实现与外部设备的通信。

柜体采用镀锌钢板铆接结构,设计及制造工艺先进、EMC电磁兼容性

好。

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四结束语

HXD2型大功率交流传动货运电力机车辅助系统采用国际上先进的

设计技术和制作工艺，及辅助变流器、充电机、低压控制和网络传输于一

体，采用模块化的结构设计、人性化的操作面板、完善的电气保护和防火

保护，采用结构强度和EMC特性良好的铆接柜体结构设计,真正体现了机

车的先进辅助系统设计技术，体现了HXD2机车辅助系统设计和制造的“先

进、成熟、安全和可靠”。

参考考文

［1]《电力牵引交流传动与控制》黄济荣北京机械工业出版社

1998年

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［2]《电力电子学》刘志刚清华大学出版社2004年

后语

为期4周的毕业设计终于接近尾声了，在这短短的几个星期里，在这次

论文完成过程中，通过查找大量的文献资料，对HXD2型大功率交流传动货运

电力机车辅助电气系统有了更深的认识.

论文从课题选择、方案论证到具体设计包括材料的收集和最终的排

版，每一步对我门来说都是新的尝试与挑战，论文在陈芳老师的细心指导

和严格要求下顺利画上句号。

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课题

HXD2型大功率交流传动货运电力机车辅助电气系统

编号

JC309-4-07

系部

机车车辆系

专业

铁道机车车辆

班级

机车车辆309—4班

学生姓名

吴海波张熹毛小龙

指导老师

陈芳

完成日期

2012年6月1日