HXD2型大功率交流传动货运电力机车辅助电气.doc

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1、湖南铁路科技职业技术学院毕业设计目录摘要1前言2一辅助电气系统2二辅助电路31辅助电源42原理说明43主要技术参数54负载电路65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第10页湖南铁路科技职业技术学院毕业设计摘要：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型电力机车第10页湖南铁路科技职业技术学院毕业设

2、计前言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2

3、20V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

4、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，其中低压逻辑控制在硬件上采用冗余设计。第10页湖南铁路科技职业技术学院毕业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

5、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、单相负载电路、库内辅助机实验和动车电路组成。2.1辅助电源第10页湖南铁路科技职业技术学院毕业设计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（CV

6、CF）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

7、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

8、，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