1-HXD1C型电力机车牵引变流器-01
HXD1C机车辅助变流器模式
HXD1C机车辅助变流器模式1. 引言HXD1C机车是中国铁路总公司研制的一种交流传动的电力机车，具有运输能力强、运行可靠等优点。
为了满足机车在不同运行条件下的需求，HXD1C机车采用了辅助变流器模式。
本文将介绍HXD1C机车辅助变流器模式的原理和应用。
2. 辅助变流器模式概述辅助变流器模式是指将机车牵引变流器中的一个或多个逆变桥用作辅助供电系统的一种工作模式。
在HXD1C机车中，辅助变流器模式主要用于为机车辅助设备供电，包括车内照明、暖风设备、通信设备等。
3. 辅助变流器模式原理HXD1C机车的牵引变流器是通过调节逆变桥的触发脉冲来控制交流电机的转矩和速度。
当机车处于牵引或再生制动模式时，逆变桥会接收来自主供电系统的电能，并将其转换为机车所需的交流电。
而在辅助变流器模式下，牵引变流器中的一个或多个逆变桥会被切换到辅助供电系统，以满足辅助设备的供电需求。
这种切换是通过控制系统中的逻辑电路和开关来实现的。
4. 辅助变流器模式应用辅助变流器模式在HXD1C机车中广泛应用于许多方面，包括：4.1 车内照明机车运行过程中，车内需要提供足够的照明，以确保驾驶员和乘客的安全。
辅助变流器模式可将逆变桥切换到辅助供电系统，为车内照明设备提供电力。
4.2 暖风设备在寒冷的季节里，机车内部的暖风设备对于驾驶员和乘客的舒适性至关重要。
辅助变流器模式可为暖风设备提供所需的电力。
通过切换逆变桥，机车可以通过辅助供电系统来驱动暖风设备。
4.3 通信设备HXD1C机车上还装备有各种通信设备，包括语音对讲机、无线电台等。
这些设备需要稳定的供电才能正常工作。
辅助变流器模式可以为这些通信设备提供所需的电力，确保通信畅通无阻。
4.4 其他辅助设备除了上述应用外，辅助变流器模式还可以为其他辅助设备提供电力，如车门控制系统、列车信息显示屏等。
5. 结论HXD1C机车辅助变流器模式是一种为辅助设备提供电力的工作模式。
通过切换机车牵引变流器中的逆变桥，可以将电能转换为所需的交流电，满足机车内部各种辅助设备的供电需求。
HXD1C型机车运用中主变流器故障成因分析-论文
题 。经本单 位与 厂家共 同研究 ， 对装 在机 车 中的 电容 冗
余量 不 足 问 题 进 行 了 增 容 性 更 换 。并 制 定 下 发 了
《 ＨＸ ｏ １ Ｃ型机 车牵 引 变 流器 中间 直 流 回路 二 次谐 振 电
容改 造工作 安排 》 。自 ２ ０ １ ３年 ６月 ２ ８日起 ， 到 ９月 底 已更 换 ７ ９只主 变流 柜 的 ４ ７ ４个 电容 器 ， 剩 余 机 车变 流
后 改 为哈密 机 务段 （ 以下 称 本 单位 ） ， 自２ ０ １ ３年 ３月 开 始 ＨＸｏ １ Ｃ型机 车 试运 用 ， ５月 份 以后 ， 投入 的该型 机 车
运用 台 数 逐 渐 增 加。到 目前 为 止 ， 干 线 上 主 要 以
注： ＨＸＤ１ Ｃ型 机 车 主 变 流 器 ＴＣＵ 由 两 套 装 置 组 成 ， 即称 ＴｃＵ１ 、 ＴＣＵ２ ； ＡＣＵ： Ａｕ ｘ ｉ ｌ ｉ ａ ｒ ｙ Ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ Ｕｎ ｉ ｔ ， 辅助控制单元 ； Ｍ ＶＢ： Ｍｕ ｌ ｔ ｉ ｆ ｕ ｎ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｖｅ ｈ ｉ ｃ ｌ ｅ Ｂｕ ｓ ， 多 功 能车辆总线。
此长大 上坡 道 的尽头 端 （ 即景峡 至红柳 河 ） 站间 ， 这就说 明， 在 机车 持续 极 限发 挥 负荷 时 ， 易发生 Ｔ Ｃ Ｕ 内 电 容
Ｊ Ｃ
—
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； ［
一 Ｒｓ ｃ Ｂ
器 爆裂 和膨 胀泄 漏及影 响 到其他 电子设 备模 块损 坏 ， 由
此也可 证 明此类 设备冗 余量 不 足 。 ３ 措 施
用 地 理 性 环境 温 度 与 电 子 设 备 工 作 温 度 的 双重 影 响 ， 有机 车长 时间连续 工作在 高负荷 区引起 的超载超温 的影 响， 也 有 机 车 网络 通 信 障 碍 ， 有人 为操作处置失当等因素 ， 现 对 此 类 不 良因 素进 行 了 揭 示 ， 并 提 出 了 相 应 的 改 进 与 预 防
一起HXD1型机车主变流模块故障分析
一起HXD1型机车主变流模块故障分析摘要：本文针对一起HXD1型机车牵引变流器故障，通过机车运行状态及传动控制单元的数据分析，分析机车的故障部件。
同时对部件进行静态参数测试和焊层超声扫描分析，确认故障部件的底层原因，为机车故障分析提供参考，提高机车的可靠性。
关键词：HXD1型机车、牵引变流器、传动控制单元1.主变流概述及工作原理HXD1型(深度国产化)电力机车采用TGA6C型牵引变流器，其适用于中车株洲电力机车有限公司生产的牵引电机轴功率为1.2MW的8轴9600kW货运电力机车。
其设计充分借鉴了时代电气前期开发研制的HXD1C型电力机车牵引变流器的经验和成熟技术，并实现了主辅一体化。
每一个牵引变流器包含2个TCU、4个整流模块、4个逆变模块和2个辅助逆变模块。
整流模块和逆变模块可相互替换。
每一个整流模块（逆变模块）包含变流模块包含： 8个3300V/1200A的IGBT元件、水冷散热器、3个温度传感器、4块门极驱动板、1快脉冲分配单元、1个支撑电容器、低感母排等部件。
TCU用于监视和控制、调节牵引变流器，采用PWM调制实现四象限脉冲整流器控制，采用直接转矩控制完成对异步牵引电动机的精确转矩控制，实现完全微机化、数字化的实时控制[1]。
2.故障现象2019年2月5日，配属某机务段的HXD1-1034机车运行过程中，司机突然听到机车B节主变流器柜异响，微机屏显示TCU1故障。
通过与专业技术人员联系后通过救援返回机务段。
机车回段，检查发现B节TCU1四象限2模块元器件烧损（如图1），更换B节TCU1四象限2模块，库内高压试验正常。
图1 四象限模块炸损3.故障原因分析3.1机车运行状态及数据分析1）如图2所示，机车于2019-02-05 14:02:26出现“TCU1_四象限2_B相上管故障”、“TCU1_四象限2_元件总故障”、“TCU1_四象限1_输入过流”、“TCU1_四象限2_输入过流”、“TCU1_主逆1_逆变过流”、“TCU1_主逆2_逆变过流”、“TCU1_保护性分主断”、“TCU1_保护性牵引封锁”等故障，随后TCU 自动复位，之后再次出现TCU1_四象限1_输入过流”、“TCU1_主逆1_逆变过流”、“TCU1_主逆2_逆变过流”故障，TCU1自动隔离。
1-HXD1C型电力机车牵引变流器-01
第一部分：产品介绍
传动•1控.产制品单说元(明TCU)•主2要.原由理：介绍•TC•3U.控功制能单配元置
该电路由预充电电路、四象限整流器、输入电流传感器等部件构成( 每个臂由两个IGBT模块并联组成)
第一部分：产品介绍
•1.产品说明•中间•2直.原流理电介路绍 •3.功能配置 •4.接口连接
中间直流电路由支撑电容、中间电压传感器、固定放电电阻、二次 滤波LC谐振电路和接地保护电路组成。电路主要作用：能量储存、平衡 及滤波、无功功率交换、主电路接地保护等作用。
第一部分：产品介绍
•1.产品说明 •斩•2波.原电理路介绍 •3.功能配置 •4.接口连接
过压斩波（直流放电）保护电路：由过压斩波电阻、电流传感器及 斩波管组成。当中间直流侧电压过高时，开通斩波电路，将能量通过电 阻以热能的方式消耗
第一部分：产品介绍
•1.产品说•变明流器•2模.原块理互介换绍性•3.功能配置 •4.接口连接
第一部分：产品介绍
•1.产品说明 •2.原理介•绍柜体•3内.功部能正配视置图 •4.接口连接
第一部分：产品介绍
•1.产品说明 •2.原理介•变绍流•器3.功结能构配(正置面)•4.接口连接
• TC U
• T1、电压传 感器、电流
• 三重四 象限
• 三重逆 变器
• 主接 触器
• 充电接 触器
检测板
• 风道 口
• 斩波 电阻
• 二次谐振 回路
• 电容器
HXD1C机车电气系统介绍
和谐HXD1型大功率重载货运电力机车
TGF54型辅助变流器
辅助变流器输出U/f特性曲线
额定容量 VVVF输出电压和输出频(10～ 60Hz) 440V（60Hz）
辅助电气系统-主要部件介绍
和谐HXD1型大功率重载货运电力机车
辅助逆变器的维修
维修前状态确认 柜体检查 （目视检查、更换小部件） 内部检查 （目视检查、更换小部件）
内部检查 （目视检查、更换小部件）
降下受电弓，至少需要10分钟让 中间电容放电完成，静止水洗。
密封件、紧固件、电连接良好 密封件、紧固件、电连接良好。 导线无老化、电容无破损、漏液 密封件、紧固件、电连接良好。 电容无破损、漏液。 电缆无老化，母线无起泡。 接触器触头和辅助触头良好。
1
主电路介绍
2
辅助电路介绍
3
控制电路介绍
和谐HXD1型大功率重载货运电力机车
机车电气系统
控制系统介绍
控制系统结构和特点 控制系统主要功能 主要部件介绍
电源波动
辅助电气系统原理图和功能说明 DC110V电源及其配电原理图
和谐HXD1型大功率重载货运电力机车
给控制系统提供电源
转化DC 24V给照明、仪表电路供电
和谐HXD1型大功率重载货运电力机车
辅助电气系统介绍
组成及特点 原理图和功能说明 主要部件介绍
机车电气系统
辅助电气系统-主要部件介绍 辅助变流器柜特性及主要参数
按要求更换干燥剂，按规程排气
主传动系统-主要部件介绍
和谐HXD1型大功率重载货运电力机车
牵引变流器的维修
打开牵引变流器 门，柜子，内部（目视检查） 断路器、电连接、水-风冷交换器（目视检查） 风机电机（目视检查、更换小部件） 直流支撑回路电容器（电容值检测） 谐振吸收回路电容器（电容值检测） 冷却液回路（配比测试）
HXD1C型电力机车牵引变流器电气原理分析与检修_毕业设计论文
摘要HXD1C型电力机车，运行稳定、可靠，能满足该型电力机车的运用要求，实现模块化，通用化，降低了机车运营和维护成本。
HXD1C型电力机车作为我国国产率最高的新型大功率机车，在现代化铁路运输起着无可替代的重要作用。
本毕业设计针对HXD1C型机车牵引变流器及控制系统的技术特点和主要参数,描述了其结构阐述了牵引变流器功能模块和功能原理。
对HXD1C型机车在运用中主变流器、制动系统、辅助系统等常见故障进行原因分析,并介绍相应的措施。
关键词：电力机车牵引变流器冷却系统控制系统电力机车常见故障应对措施。
AbstractHXD1C type electric locomotive, the operation is stable and reliable, and can satisfy the use of this type of electric locomotive requirements, realize modular, universal, reduce the locomotive operation and maintenance costs. HXD1C type electric locomotives in China GuoChanLv highest new type high power locomotive. In modern railway transportation plays an irreplaceable important role.The design specification for HXD1C locomotive traction converters and control systems technical characteristics and main parameters, describes its structure elaborated traction converter function module and function principle. HXD1C locomotive main converter, braking system, auxiliary systems and common faults in the use of reason analysis. And introduce appropriate measures。
HXD1C机车控制说明
1. 主电路1.1概述机车用于25 kV, 50Hz供电系统。
主要的高压设备包括受电弓、高压隔离开关、主断路器、主变压器，高压电路供电的主变流器。
1.2网压和网侧电流检测1.2.1 高压互感器配置机车安装1台高压互感器用于检测网压信号。
1.2.2 网压检测(25 kV AC)当受电弓升起时，TCU将通过高压互感器获得网压。
配置如下图所示：图1,网压检测网压应由TCU通过MVB传送至CCU并在司机室的IDU上显示。
应在TCU和CCU中实现网压的监测，在故障情况下CCU应立刻分断主断路器。
CCU升弓命令发出后，将开始网压检测。
正常网压应在17.5 kV – 31 kV的范围内。
欠压检测如果网压低于17 kV超过1秒钟，主断路器将被分断。
只有当网压高于17.5kV 超过1秒钟后，主断路器才允许重新合上。
如果在主断路器合上之后的0~0.6秒之内网压低压15 kV，主断路器应断开并锁定2分钟；如果30分钟之内发生了2次，主断路器应被锁定。
超压检测如果网压高于31.5 kV超过40秒钟，主断路器将被分断；如果网压高于32 kV，主断路器立刻断开。
只有当网压低于31kV超过20秒后，主断路器才允许重新合上。
1.2.3原边电流和回流电流检测TCU通过电流互感器获得网侧电流。
在原边绕组的两端将安装2个网侧电流互感器=11-T02和=11-T04，分别用于测量原边电流和回流电流。
配置如下：图 2 原边电流检测TCU应实现网侧电流的检测，在高压电路故障情况下，TCU应立刻分断主断路器。
网侧电流应通过MVB传送至CCU并在司机室的IDU上显示。
网侧电流保护：1.3主变压器保护对于主变压器的保护，控制系统主要有变压器油温的监控、变压器油流状态的监控、变压器压力释放阀监控三种，三种状态由微机系统进行监控，根据监控的情况进行相应的控制与保护。
1.3.1布赫保护为了保护机车，主变压器将安装布赫继电器，它能检测主变压器内部的气体压力。
牵引变流器技术培训-第6章 7200W(HXD1C)电力机车牵引变流器
单相交流50Hz
25kV
%
29kV
19kV
31kV
功 率
发
17.5kV
挥
网压
网压在17.5kV～31 kV范围内，机车功率发挥情况曲线图
-6-
4.基本技术条件
4.2 轮径 新轮: 半磨耗:
4.3轴式 4.4轴重
轴重: 加压车铁后轴重: 4.5齿轮传动比 4.6电传动方式
1250mm 1210mm C0-C0
DCU的主要控制功能
• 四象限整流控制 • 牵引变流系统的逻辑控制 • 牵引和制动的特性计算 • 直接转矩控制 • 粘着控制 • 变流系统的保护、故障记录、诊断 • 与多功能机车车辆总线MVB接口及通讯
-35-
DCU的特点（一）
• 采用四象限整流器控制软件、异步牵引电机直接 转矩控制软件、粘着控制软件实现完全微机化、 数字化的实时控制。通过通讯接口板对外联接MVB 总线，与中央控制单元联系起来，形成控制与通 讯系统，内部则借用单板机管理并行总线。实现 网络化、信息化控制。
对外联接MVB总线，将电传动系统与微机网络控制系统联系起来，形成 控制与通讯系统。
31
-31-
传动控制单元（DCU）机箱
DCU机箱插件布置图
-33-
DCU的核心任务
交流传动控制系统（或称传动控制单 元，简称DCU（Drive Control Unit）的核心 任务是：根据司机指令完成牵引特性控制、 逆变器及交流异步牵引电动机的实时控制、 高性能粘着控制等，同时具备完整的故障保 护功能、模块级的故障自诊断功能和轻微故 障的自复位功能 。
机车最大制动力： 23t轴重: 25t轴重:
≥ 370 kN ≥ 400 kN
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IBBM120S2 C相
X22
D相
A相
INV3
B相
X61 (变流器模块)
IBBM120S2 C相
X62
D相
热交换器组件 （FAN3）
LH12
UTBL
充
电
电
阻 单
KM3 KM2 KM1
元
KKK MMM 456
J1 J2 J3
K3 K2 K1
B1 B3 B2
D相
C相
4QS2
(变流器模块) X32
B相 IBBM120S2
中间直流电路由支撑电容、中间电压传感器、固定放电电阻、二次 滤波LC谐振电路和接地保护电路组成。电路主要作用：能量储存、平衡 及滤波、无功功率交换、主电路接地保护等作用。
第一部分：产品介绍
1.产品说明 2.原理介绍 3.功能配置 4.接口连接 二次滤波电路
该电路由二次滤波电抗器和二次滤波电容器组成。谐振频率为 100Hz，用于滤除四象限PWM整流器输出的二次谐波电流。
HXD1C型电力机车牵引变流器
主要内容 第一部分：产品介绍 第二部分：保护参数 第三部分：常见故障处理 第四部分：产品维护说明
第一部分：产品介绍
1.产品说明 2.原理介绍 3.功能配置 4.接口连接
适用 功能 传输方式 控制方式 冷却方式 装车数量
HXD1C机车： 7200kW六轴货运电力机车 为机车牵引传动装置提供三相交流电源 交-直-交 轴控 水冷+风冷 2套/台；（ C0-C0 ）
四象限整流模块和逆变器模块在结构上完全相同，可以互换。
第一部分：产品介绍
1.产品说明 2.原理介绍 3.功能配置 4.接口连接 斩波电路
过压斩波（直流放电）保护电路：由过压斩波电阻、电流传感器及 斩波管组成。当中间直流侧电压过高时，开通斩波电路，将能量通过电 阻以热能的方式消耗
第一部分：产品介绍
1
1
K1 K2 K3
2
2
2
110V+
第一部分：产品介绍
1.产品说明 2.原理介绍 3.功能配置 4.接口连接 牵引变流器参数
➢ 额定输入电压： ➢ 额定输入电流： ➢ 中间电压： ➢ 额定输出电压： ➢ 额定输出电流： ➢ 最大输出电流： ➢ 控制电压： ➢ 辅助电源： ➢ 外形尺寸： ➢ 质量：
1.产品说明
温度传感器
2.原理介绍 3.功能配置 4.接口连接 冷却系统
970V/50Hz 3×1390A DC 1800V 3AC 1375V 3×598A 3×814A DC 110V 三相440V/60Hz (3100×1060×2000)mm 2500kg
第一部分：产品介绍
1.产品说明 2.原理介绍 3.功能配置 4.接口连接 机车产品配置
每台机车配置有两台牵引变流器。每台变流器作为一台完整的组装 设备，所有内部元器件安装于一个柜体内。
1.产品说明 2.原理介绍 3.功能配置 4.接口连接 变流器模块互换性
第一部分：产品介绍
1.产品说明 2.原理介绍 3.功能配置 4.接口连接 变流器模块
第一部分：产品介绍
充电1 短接1 充电2 短接2 充电3 短接 3 短接1状态 短接2状态 短接3状态 充电1状态 充电2状态 充电3状态 隔离开关1状态 隔离开关2状态 隔离开关3状态
第一部分：产品介绍
1.产品说明 2.原理介绍 3.功能配置 4.接口连接 主电路工作原理
第一部分：产品介绍
1.产品说明 2.原理介绍 3.功能配置 4.接口连接 四象限整流电路
该电路由预充电电路、四象限整流器、输入电流传感器等部件构成 (每个臂由两个IGBT模块并联组成)
第一部分：产品介绍
1.产品说明 2.原理介绍 3.功能配置 4.接口连接 中间直流电路
第一部分：产品介绍
1.产品说明 2.原理介绍 3.功能配置 4.接口连接 主电路接地保护电路
该电路由接地电阻R12、R13、中间半电压传感器HV1、中间全电 压传感器VH2构成。
第一部分：产品介绍
1.产品说明 2.原理介绍 3.功能配置 4.接口连接 逆变流器电路
一个变流柜由三个相同的逆变器模块，每个逆变器模块由过压斩波 桥臂和逆变器构成。
1.产品说明 2.原理介绍 3.功能配置 4.接口连接 接触器逻辑
X93:D
DCU－XD13
2
8
4
10
6
12
110V+
3 13 3 13 3 13
KM4 KM1 KM5 KM2 KM6 KM3 4 14 4 14 4 14
A1
A1
A1
KM4
KM5
KM6
A2
A1
21 B1 J1
A2
KM1
22
A2
A1
21 B2 J2
A2
KM2
22
A2
21 B3
KM3
22
A1
J3
A2
13
J1
14 A1
KM1
13
J2
14 A1
KM2
13
J3
14 A1
KM3
A2
A2
A2
X93:22
110V－
DCU－XD14
6 78
3 4 5 12 13 14
31 31 31
1
1
1
KM1 KM2 KM3 KM4 KM5 KM6
32 32 32
2
2
2
1
1.产品说明 2.原理介绍 3.功能配置 4.接口连接 主电路接口
L1:2
X3
X2
LH3 LH2
X1 LH1
3W
3U LH10
2U LH7
1W
1U LH4
R
S
L1:1
A3 A2 A1
3V 2V LH11 LH8
2W
1V LH5
库用电源 二次谐振
接口
电抗器接口
四象限输入 端子
逆变器输出 端子
第一部分：产品介绍
三重逆变器
热交换器
二重四象限
主接触器
充电接触器
隔离闸刀 电抗器连接
二重逆变器 固定放电电阻
充电电阻
库用接口
单相输入
三相输入
第一部分：产品介绍
1.产品说明 2.原理介绍 3.功能配置 4.接口连接 变流器结构(背面)
谐波抑制 电抗器
风道口
斩波电阻
二次谐振回路 电容器
斩波电阻 冷却风扇
第一部分：产品介绍
第一部分：产品介绍
1.产品说明
A相
4QS3
B相
X51 (变流器模块)
IBBM120S2 C相
X52
D相
2.原理介绍
传动控制单元
T1 VH1 VH2 VH3
3.功能配置 4.接口连接
柜体内部正视图
D相
A相
C相
4QS1
(变流器模块) X12
B相 IBBM120S2
A相
X11
INV1
B相
X21 (变流器模块)
A相Βιβλιοθήκη X31A相INV2
B相
X41 (变流器模块)
IBBM120S2 C相
X42
D相
固定放电电阻组件
LH9 LH6
XP
（DC HRS）
XN
XC1 XC2
第一部分：产品介绍
1.产品说明
三重四象限
2.原理介绍 3.功能配置 4.接口连接
TCU T1、电压传感器、变流器结构(正面)
电流检测板
一重四象限
一重逆变器