HXD1C机车电气系统技师授课ppt课件
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HXD1C机车电气系统技师授课
HXD1C机车主要技术参数
HXD1C机车主要技术参数
主电路组成：
网侧电路； 主变压器； 主变流器； 牵引电动机； 库用动车电路等组成。
HXD1C机车主电路
HXD1C机车主电路主要部件
TSG15B受电弓
BVAC.N99D主断路器和 BTE25.04D高压接地开关
TBY1-25型电压互感器
THG2B型高压隔离开关
i L T1 V1
e
T3 V3 C + RL
﹣
T2 V2 T4 V4
HXD1C机车的四象限整流器电路结构
二极管
IGBT
HXD1C机车的四象限整流器电路结构
i L T1 V1
e
T3 V3 C + RL
﹣
T2 V2 T4 V4
HXD1C机车的四象限整流器电路结构
i
L
V1
e
V3 C + RL
-
V2
V4
HXD1C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。
HXD1C瞬时过电压保护电路
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
HXD1C逆变器电路
HXD1C型机车电气系统
HXD1C型电力机车
铁路机车的4次技术变革
3直流
2液力
4交流
1蒸汽
交流传动系统的组成
交流传动系统 = 牵引变流器 + 牵引电动机 + 传动控制单元 + …
电力机车交流传动系统
HXD1C机车电气系统主要特点
2.主、辅电路
HXD1C型电力机车电气系统制作人：吴冰1.主电路主要技术特点：⏹主传动系统采用先进的水冷IGBT变流器；⏹辅机电源为3AC 440V供电，部分辅机具有变频功能，节能性好；⏹机车控制电源为DC 110V，照明供电为DC 24V；⏹控制系统采用微机控制，符合IEC 61375 标准的TCN网络⏹机车具有先进的智能化诊断功能，能对主传动系统、辅助电气系统、控制系统以及空气制动系统的故障进行诊断和安全导向；⏹机车电磁兼容满足EN 50121-1，EN 50121-2，EN50121-3-1的标准要求。
1.1 主电路原理⏹主电路组成：⏹网侧电路⏹牵引逆变电路⏹保护电路网侧电路整流逆变电路1.2主变流器⏹每台机车设有2个水冷牵引变流器，1个变流器包含3个四象限整流器以及3个为相应3台牵引电动机供电的逆变器。
⏹主变流器的组成：-输入断路器和预充电单元-四象限整流器-直流支撑回路（包括接地故障检测单元）-保护电路-逆变器-控制和监视四象限整流器2.3.1 输入断路器和预充电单元2.3.2 四象限整流器整流电路的工作原理u2u d idu2udα=0°单相全控桥单相桥式全控整流电路u 2u di du 2u dα=60°单相全控桥U d = 0.9U 2(1+cos α)/2整流电路的工作原理uu Oππ2π2π什么是脉宽调制？通过控制半导体开关器件的通断时间，在输出端获得幅度相等而宽度可调的输出波，从而实现控制输出电压的大小和来改善输出波形的一种技术称为脉宽调制，简称PWM ，正弦波脉宽调制简称SPWM 。
SPWM 调制方式－单极型调制u O三角载波正弦调制波•只要改变调制波的频率即可变频•改变调制波的幅值，可得到不同的输出电压u R u CSPWM 调制方式－双极型调制u O三角载波正弦调制波u Ru C u g14u g23⏹四象限脉冲整流器参数⏹输入电压：AC970V（679～1203VAC）/50Hz ⏹额定输入电流：1390A⏹最大输入电流：1544A⏹开关频率：450Hz⏹外形尺寸670mm×407mm×470mm(L×W×H) （长×宽×高）⏹IGBT元件参数 3.3kV/1200A⏹重量95 kg中间直流环节中间直流电路位于网侧四象限整流器与电机逆变器之间。
HXD1C机车总体介绍(PPT)解析
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3
总体设计说明
一
主要特点
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4
总体设计说明
主要特点
主电路：机车牵引电路采用由IGBT模块(3.3kV/1200A)组 成的四象限整流器和逆变器，采用牵引电机轴控技术。 辅助电路：机车辅助电路采用独立的辅助逆变器供电，辅 助变流器分别由恒频恒压变流器（CVCF）与变频变压变 流器（VVVF）两个模块构成。 控制网络：机车采用微机控制系统，实现网络化、模块化， 使机车控制系统具有控制、诊断、监测、传输、显示和存 储功能，控制网络符合IEC 61375的标准要求。 重联控制：机车具有通过WTB总线进行多机(最多三台)重 联控制及显 示功能，并预留了远程重联控制系统的软件、 硬件接口及安装平台。
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总体设计说明
机车主要尺寸
机车前后车钩中心距 22670 mm 机车车体宽度 3100 mm 机车最大宽度（后视镜处于打开工作状态） 机车车顶距轨面高度 车体机械间底架上平面距轨面高 机车转向架中心距 机车转向架固定轴距 1轴到2轴 2250 mm 2轴到3轴 2000 mm
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15
总体设计说明
持续速度 23t轴重时 70 km/h 25t轴重时 65 km/h 机车持续制牵引力 23t轴重时 ≥370 kN 25t轴重时 ≥400 kN 机车最大制动力 23t轴重时 ≥370 kN 25t轴重时 ≥400 kN
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16
总体设计说明
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17
总体设计说明
Page 13
3329mm 4040mm 1600mm 11760 mm
总体设计说明
机车主要尺寸
车钩中心线距轨面高度为(新轮) 880 10 mm 受电弓降下时受电弓滑板距轨面高度 ≤4750mm (新轮) 在牵引时，受电弓滑板距轨面工作高度 5200 ～6500mm 齿轮箱底面最低点距轨面高度不小于（新轮）120 mm 机车排障器距轨面高度： 100（+10 0）mm 转向架扫石器距轨面高度 30 mm
HXD1C电气线路分析
受电弓（具有ADD功能） 额定运行速度200km/h 开断容量 600MVA 最大放电电流10kA 额定电流400A 开断角度60°
真空主断路器（绝缘子爬电距离大于1000mm）
避雷器（氧化锌电阻片，内部无间隙 高压隔离开关（手动、无载操作） 接地开关（手动、无载操作） 高压互感器（油浸式、SS系列机车广泛采用） 高压电流互感器（干式） 高压电缆总成（连接车顶母线和主变压器） ）
DXM
MIO
DIM
IDU2
GWM:网关 VCM:车辆控制模块 ERM:事件记录模块
DIM:数字量输入模块 DXM:数字量输入/输出模块 AXM:模拟量输入/输出模块 IDU:智能显示单元
HXD1C电气线路
广州铁路职业技术学院
1. TCN列车控制系统
（1）中央控制单元CCU组成
由车辆控制模块VCM、 WTB/MVB网关GWM和记录 存储模块ERM构成，各个模 块之间通过车辆总线MVB连 接。 实现车辆级过程控制、通信 管理控制、显示控制、故障 诊断、列车级过程控制、列 车总线管理、列车级数据通 信、数据记录、数据转储功 能。
控制 单元n
控制 单元1
控制 单元2
控制 单元n
IEC61735——IEC与UIC共同制动的TCN列车总线标准
列车总线为WTB
车辆总线为MVB
HXD1C电气线路
广州铁路职业技术学院
1. TCN列车控制系统
（2）HXD1B控制网络拓扑
HXD1C电气线路
广州铁路职业技术学院
相关知识——MVB的三种电气介质
1. TCN列车控制系统
（4）微机显示屏IDU
微机显示屏IDU是网络控制系统TCMS的终端设备。 车信息显示：向车辆驾驶人员和维护人员提供车辆综 合信息，各设备的工作状态，故障信息的综合与处理 等功能； 参数设定：对轮径值、列车重量、站点、时间日期等 参数进行更改与设定； 模拟测试：静止情况下，对辅助变流器系统相关部件 进行模拟测试； 数据转储：通过USB接口，将故障信息转储地面进行 统计、分析。
真空主断路器（绝缘子爬电距离大于1000mm）
避雷器（氧化锌电阻片，内部无间隙 高压隔离开关（手动、无载操作） 接地开关（手动、无载操作） 高压互感器（油浸式、SS系列机车广泛采用） 高压电流互感器（干式） 高压电缆总成（连接车顶母线和主变压器） ）
DXM
MIO
DIM
IDU2
GWM:网关 VCM:车辆控制模块 ERM:事件记录模块
DIM:数字量输入模块 DXM:数字量输入/输出模块 AXM:模拟量输入/输出模块 IDU:智能显示单元
HXD1C电气线路
广州铁路职业技术学院
1. TCN列车控制系统
（1）中央控制单元CCU组成
由车辆控制模块VCM、 WTB/MVB网关GWM和记录 存储模块ERM构成，各个模 块之间通过车辆总线MVB连 接。 实现车辆级过程控制、通信 管理控制、显示控制、故障 诊断、列车级过程控制、列 车总线管理、列车级数据通 信、数据记录、数据转储功 能。
控制 单元n
控制 单元1
控制 单元2
控制 单元n
IEC61735——IEC与UIC共同制动的TCN列车总线标准
列车总线为WTB
车辆总线为MVB
HXD1C电气线路
广州铁路职业技术学院
1. TCN列车控制系统
（2）HXD1B控制网络拓扑
HXD1C电气线路
广州铁路职业技术学院
相关知识——MVB的三种电气介质
1. TCN列车控制系统
（4）微机显示屏IDU
微机显示屏IDU是网络控制系统TCMS的终端设备。 车信息显示：向车辆驾驶人员和维护人员提供车辆综 合信息，各设备的工作状态，故障信息的综合与处理 等功能； 参数设定：对轮径值、列车重量、站点、时间日期等 参数进行更改与设定； 模拟测试：静止情况下，对辅助变流器系统相关部件 进行模拟测试； 数据转储：通过USB接口，将故障信息转储地面进行 统计、分析。
交直交型电力机车电气线路—交直交型电力机车主线路
网侧电路
1 网侧电路的组成 2 网侧电路的电流路径 3 网侧电路主要高压设备的功能 4 网侧电路的保护
1 网侧电路的组成
HXD3型电力机车网侧电路由受电弓AP1、AP2， 高压隔离开关QS1、QS2，高压电流互感器TA1，高 压电压互感器TV1，主断路器QF1，高压接地开关 QS10，避雷器F1，主变压器原边绕组AX，低压电流 互感器TA2 和回流装置EB1～6 等组成。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
3 牵引变压器
牵引变压器主要电气参数：
（1）原边绕组
（3）辅助绕组
额定容量/kVA ：8 900
额定容量/kVA ：600
额定电压/kV ：25
额定电压/V：470
额定电流/A ：356
额定电流/A ：2×638
（2）牵引绕组
短路阻抗 ：5%
额定输出容量//kVA ： 6×1 383 （4）谐振电抗器
0 0
6N 5N
4N 3N
2N
1N
20
40
7N 8N
9N
13N
10N
11N
12N
60
80
100
120
n 电力机车特性及其特性曲线
2. HXD3电力机车制动特性控制曲线（23t轴重）
600
500
400
300
200
100
0
0
20
40
60
80
100
120
n 电路分析
电路（课件）、部件（位置）图片
Ｐａｎｔｏｇｒａｐｈ
1 主电路结构
2 网侧电路
网侧电路由受电弓1AP、2AP，车顶高压隔离开关1QS、 2QS，主断路器QF（带接地装置）、避雷器1F、高压电压互感 器TV、原边电流互感器1TA、回流电流互感器2TA、接地装置 1E～6E和能耗表等组成，如图6.2所示。
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机车电气系统技师授课
分布式控制
02
系统采用分布式控制结构，将控制功能分散到各个控制单元，
提高系统的可靠性和灵活性。
网络化通信
03
各控制单元之间通过高速数据总线进行通信，实现信息共享和
协同工作。
保护机制详解
过流保护
过压保护
当电气系统出现过流故障时，保护装置会 自动切断故障电路，避免设备损坏。
系统配备过压保护装置，当电压超过允许 范围时，自动切断电源，保护设备免受损 坏。
辅助电动机
辅助电动机是为机车辅助设备提供动力的电动机，如通风机、压缩机等。辅助电动机通常采用单相异 步电动机或直流电动机，具有体积小、重量轻、维护简便等优点。
03
电气系统控制策略及保护机制
控制策略概述
基于微处理器的控制
01
HXD1C机车电气系统采用先进的微处理器控制技术，实现对机
车各电气设备的精确控制。
辅助电源供应
辅助电路系统为机车提供稳定的辅助 电源，满足各种辅助设备的用电需求 。
电气系统技师职责与技能要求
职责：负责HXD1C机车电气系统的日 常检查、维护、故障处理及技术支持
等工作，确保系统正常运行。
技能要求
熟悉HXD1C机车电气系统的组成、工 作原理及维护保养要求；
掌握常用电工工具和测量仪表的使用 方法；
具备一定的故障分析和处理能力；
了解相关安全操作规程和应急处理措 施。
02
电气系统主要部件及功能
受电弓及高压电器
受电弓
受电弓是机车从接触网取得电能的电气设备，安装在机车或 动车车顶上。受电弓可分单臂弓和双臂弓两种，均由滑板、 上框架、下臂杆（双臂弓用下框架）、底架、升弓弹簧、传 动气缸、支持绝缘子等部件组成。
HXD1C机车车体演示幻灯片
11） 底架前端牵引梁下方装有排障器，其中央底部能承受 137kN的静压力。 12） 装配于车体下部的排障器、变压器等都装有防落装置， 以增加机车运行的安全性。 13）车体焊接结构的设计、制造、检验全部按DIN6700标准 进行。
HXD1C车体结构及特点
车体承载结构 ➢ 组成：车体承载结构由司机室、底架、侧构等组成，如图3所示。
并吊起。车体和转向架同时整体或一端吊起时，车体各部分不会 产生永久性变形和其它损坏。
7） 每节车体侧下设有4个架车支承座和供检修用的4个支 承点。
8） 车体内机械室设有中央直通式走廊，走廊宽度为 600mm。 9） 司机室前上部设有宽敞明亮、视野开阔的前窗，前窗玻 璃采用能自动除霜的电加热玻璃，司机室侧面设有两个带联 动锁的入口门和能够上下启闭的活动侧窗。司机室后墙处设 有通往机械室的门。 10） 机车的司机室前端两侧设有方便调车员调车作业的脚 踏板，并有相应的扶手。
顶盖纵向密封
顶盖横向密封
图11 顶盖密封结构
HXD1C车体结构及特点
车体附属部件 车体附属部件主要指车体上的门、窗、排障器、司机室内装、扶手
杆、走廊地板、司机室地板等。 ➢ 机车门结构
车体上的门有司机室入口门、司机室走廊门，司机室入口门为框架、 面板拼焊结构。入口门中间填充防寒隔音材料，其上安装有联动的入 口门锁；入口门采用双层密封，密封条采用带唇的空心密封条，采用 三铰链，以进一步改善其密封效果；铰链转轴距密封条的距离设计得 比较大，以便在关闭时不挤破密封条，从而使密封条得到有效的保护。
HXD1C车体结构及特点
司机室顶部焊有头灯安装箱及天线安装座，前下部左右两边 对称焊有安装机车副头灯的安装法兰。
图7 司机室钢结构
HXD1C车体结构及特点
HXD1C车体结构及特点
车体承载结构 ➢ 组成：车体承载结构由司机室、底架、侧构等组成，如图3所示。
并吊起。车体和转向架同时整体或一端吊起时，车体各部分不会 产生永久性变形和其它损坏。
7） 每节车体侧下设有4个架车支承座和供检修用的4个支 承点。
8） 车体内机械室设有中央直通式走廊，走廊宽度为 600mm。 9） 司机室前上部设有宽敞明亮、视野开阔的前窗，前窗玻 璃采用能自动除霜的电加热玻璃，司机室侧面设有两个带联 动锁的入口门和能够上下启闭的活动侧窗。司机室后墙处设 有通往机械室的门。 10） 机车的司机室前端两侧设有方便调车员调车作业的脚 踏板，并有相应的扶手。
顶盖纵向密封
顶盖横向密封
图11 顶盖密封结构
HXD1C车体结构及特点
车体附属部件 车体附属部件主要指车体上的门、窗、排障器、司机室内装、扶手
杆、走廊地板、司机室地板等。 ➢ 机车门结构
车体上的门有司机室入口门、司机室走廊门，司机室入口门为框架、 面板拼焊结构。入口门中间填充防寒隔音材料，其上安装有联动的入 口门锁；入口门采用双层密封，密封条采用带唇的空心密封条，采用 三铰链，以进一步改善其密封效果；铰链转轴距密封条的距离设计得 比较大，以便在关闭时不挤破密封条，从而使密封条得到有效的保护。
HXD1C车体结构及特点
司机室顶部焊有头灯安装箱及天线安装座，前下部左右两边 对称焊有安装机车副头灯的安装法兰。
图7 司机室钢结构
HXD1C车体结构及特点
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HXD1C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。
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HXD1C瞬时过电压保护电路
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
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HXD1C逆变器电路
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。
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。
38
PWM逆变器
HXD1C型电力机车牵引逆变器采用矢量控制技术，能够迅速 将异步电动机的输出转矩控制在目标值，提高了机车的防空 转能力。此技术通过对定子电流的励磁分量和转矩分量的控 制，达到分别控制电机磁链和转矩，实现牵引电机的快速响 应。机车采用轴控方式，实现了每个牵引电机的独立控制。 当机车的6个轴的轮径差、轴重转移及空转等可能引起的负 载分配不均匀时，均可以通过牵引变流器的控制进行适当的 补偿，以实现最大限度地发挥机车牵引力。
11
HXD1C机车主要技术参数
12
HXD1C机车主要技术参数
13
主电路组成：
网侧电路； 主变压器； 主变流器； 牵引电动机； 库用动车电路等组成。
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HXD1C机车主电路
15
HXD1C机车主电路主要部件
TSG15B受电弓
BVAC.N99D主断路器和 BTE25.04D高压接地开关
TBY1-25型电压互感器
四象限整流器的结构
23
HXD1C机车的四象限整流器电路结构
i L T1 V1
e
T3 V3 C + RL
﹣
T2 V2 T4 V4
24
HXD1C机车的四象限整流器电路结构
二极管 IGBT
25
HXD1C机车的四象限整流器电路结构
i L T1 V1
e
T3 V3 C + RL
﹣
T2 V2 T4 V4
26
THG2B型高压隔离开关
高压电缆总成
避雷器
原边电流互感器
16
HXD1C机车主电路主要部件
TBQ35-8900/25型主变压器
JD160A型牵引电机
TGA9型牵引变流器 17
HXD1C机车主电路主要部件
TGA9型牵引变流器 TGA9型牵引变流器
主变流柜水冷却循环
18
HXD1C机车主变流器组成 四象限整流器 中间直流回路 PWM逆变器
19
HXD1C机车主电路
20
HXD1C机车主电路
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)
21
HXD1C机车的四象限整流器电路
i L T1 V1
e
T3 V3 C + RL
﹣
牵引绕组 四象限整
T2
V2
流器
T4 V4 其它部分
22
Section
39Βιβλιοθήκη XD1C机车辅助电路40HXD1C机车显示屏辅助系统界面
41
HXD1C机车辅助电路主要部件
冷藏箱 冷藏箱
微波炉
TGF54型辅助变流器
TGY03型控制电源柜
上水式卫生间 42
HXD1C机车辅助电路主要部件
THTF4.5牵引风机
冷却塔风机
主压缩机
司机室空调
冷却塔（含风机、水泵） 43
辅助电路的作用
HXD1C机车的四象限整流器电路结构
i
L
V1
e
V3 C + RL
-
V2
V4
27
Section
四象限整流器的整流过程
28
HXD1C机车的四象限整流器电路
i L T1 V1
e
T3 V3 C + RL
﹣
T2 V2 T4 V4
29
HXD1C机车的四象限整流器整流模式
iL
V1
e
V3
+
C
RL
–
V2
V4
30
Ø 采用轴控方式，提高机车的可利用率。 Ø 采用再生制动方式，节能效果显著。（韶山车为加
馈制动）
8
HXD1C机车电气系统主要特点
Ø辅助电路：机车辅助电路采用独立的辅助逆 变器供电，辅助变流器分别由恒频恒压变流 器（CVCF）与变频变压变流器（VVVF）两 个模块构成。（韶山车采用旋转劈相机）
9
HXD1C机车电气系统主要特点
Ø控制网络：机车采用微机控制系统，实现网 络化、模块化，使机车控制系统具有控制、 诊断、监测、传输、显示和存储功能，控制 网络符合IEC 61375的标准要求。
10
HXD1C机车电气系统主要特点
Ø重联控制：机车具有通过WTB总线进行多机( 最多三台)重联控制及显 示功能，并预留了 远程重联控制系统的软件、硬件接口及安装 平台。（重联为一人控制多台机车，电气连 接）
■电力机车辅助系统是机车的重要组成部分 ，包括通风、冷却系统、压缩机及空调等 ，其作用是为机车牵引及制动系统提供保 障的，而机车辅助变流系统又是为机车辅 助系统提供三相交流电源的。因此辅助变 流系统的好坏，直接关系到机车能否正常 运行。
44
辅助供电电路的组成 HXD1C型电力机车辅助变流系统的供电电 路是由变压器辅助绕组、辅助变流器、滤 波电感和滤波电容、接触器、自动开关、 辅助电动机等组成
Section
四象限整流器的逆变过程
31
HXD1C机车的四象限整流器电路
i L T1 V1
e
T3 V3 C + RL
﹣
T2 V2 T4 V4
32
HXD1C机车的四象限整流器逆变模式
i
L T1
T3
+
C
RL
e
-
T2
T4
33
HXD1C机车的四象限整流器逆变模式
e
34
HXD1C机车主电路
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。
45
HXD1C机车控制电路
机车的控制系统主要由下列模块组成： TCU 牵引控制单元
每个TCU负责一个主变流器的牵引、制动控制等功能； VCM 机车控制模块
负责机车的整车逻辑运算、控制和MVB网络管 理，相当于WTB上的节点 和MVB中的MVB administrator。在同一台机车内设有2台VCM。机车安排了 两个VCM：一个VCM单元工作，但假如发生故障，第二个VCM 单元替代执行 所有功能。 ERM 事件记录装置
HXD1C型机车电气系统
1
HXD1C型电力机车
2
铁路机车的4次技术变革
3直流
2液力
4交流
1蒸汽
3
4
5
交流传动系统的组成
交流传动系统 = 牵引变流器 + 牵引电动机 + 传动控制单元 + …
6
电力机车交流传动系统
7
HXD1C机车电气系统主要特点
Ø主电路：机车牵引电路采用由IGBT (绝缘栅双极型 晶体管 ) 模块(3.3kV/1200A)组成的四象限整流器和 逆变器，给6个牵引电机提供变频变压交流电源， 牵引电机采用三相交流异步电机；（韶山车为交直 传动，调压调速，直流电机）
HXD1C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。
36
HXD1C瞬时过电压保护电路
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
37
HXD1C逆变器电路
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。
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。
38
PWM逆变器
HXD1C型电力机车牵引逆变器采用矢量控制技术，能够迅速 将异步电动机的输出转矩控制在目标值，提高了机车的防空 转能力。此技术通过对定子电流的励磁分量和转矩分量的控 制，达到分别控制电机磁链和转矩，实现牵引电机的快速响 应。机车采用轴控方式，实现了每个牵引电机的独立控制。 当机车的6个轴的轮径差、轴重转移及空转等可能引起的负 载分配不均匀时，均可以通过牵引变流器的控制进行适当的 补偿，以实现最大限度地发挥机车牵引力。
11
HXD1C机车主要技术参数
12
HXD1C机车主要技术参数
13
主电路组成：
网侧电路； 主变压器； 主变流器； 牵引电动机； 库用动车电路等组成。
14
HXD1C机车主电路
15
HXD1C机车主电路主要部件
TSG15B受电弓
BVAC.N99D主断路器和 BTE25.04D高压接地开关
TBY1-25型电压互感器
四象限整流器的结构
23
HXD1C机车的四象限整流器电路结构
i L T1 V1
e
T3 V3 C + RL
﹣
T2 V2 T4 V4
24
HXD1C机车的四象限整流器电路结构
二极管 IGBT
25
HXD1C机车的四象限整流器电路结构
i L T1 V1
e
T3 V3 C + RL
﹣
T2 V2 T4 V4
26
THG2B型高压隔离开关
高压电缆总成
避雷器
原边电流互感器
16
HXD1C机车主电路主要部件
TBQ35-8900/25型主变压器
JD160A型牵引电机
TGA9型牵引变流器 17
HXD1C机车主电路主要部件
TGA9型牵引变流器 TGA9型牵引变流器
主变流柜水冷却循环
18
HXD1C机车主变流器组成 四象限整流器 中间直流回路 PWM逆变器
19
HXD1C机车主电路
20
HXD1C机车主电路
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)
21
HXD1C机车的四象限整流器电路
i L T1 V1
e
T3 V3 C + RL
﹣
牵引绕组 四象限整
T2
V2
流器
T4 V4 其它部分
22
Section
39Βιβλιοθήκη XD1C机车辅助电路40HXD1C机车显示屏辅助系统界面
41
HXD1C机车辅助电路主要部件
冷藏箱 冷藏箱
微波炉
TGF54型辅助变流器
TGY03型控制电源柜
上水式卫生间 42
HXD1C机车辅助电路主要部件
THTF4.5牵引风机
冷却塔风机
主压缩机
司机室空调
冷却塔（含风机、水泵） 43
辅助电路的作用
HXD1C机车的四象限整流器电路结构
i
L
V1
e
V3 C + RL
-
V2
V4
27
Section
四象限整流器的整流过程
28
HXD1C机车的四象限整流器电路
i L T1 V1
e
T3 V3 C + RL
﹣
T2 V2 T4 V4
29
HXD1C机车的四象限整流器整流模式
iL
V1
e
V3
+
C
RL
–
V2
V4
30
Ø 采用轴控方式，提高机车的可利用率。 Ø 采用再生制动方式，节能效果显著。（韶山车为加
馈制动）
8
HXD1C机车电气系统主要特点
Ø辅助电路：机车辅助电路采用独立的辅助逆 变器供电，辅助变流器分别由恒频恒压变流 器（CVCF）与变频变压变流器（VVVF）两 个模块构成。（韶山车采用旋转劈相机）
9
HXD1C机车电气系统主要特点
Ø控制网络：机车采用微机控制系统，实现网 络化、模块化，使机车控制系统具有控制、 诊断、监测、传输、显示和存储功能，控制 网络符合IEC 61375的标准要求。
10
HXD1C机车电气系统主要特点
Ø重联控制：机车具有通过WTB总线进行多机( 最多三台)重联控制及显 示功能，并预留了 远程重联控制系统的软件、硬件接口及安装 平台。（重联为一人控制多台机车，电气连 接）
■电力机车辅助系统是机车的重要组成部分 ，包括通风、冷却系统、压缩机及空调等 ，其作用是为机车牵引及制动系统提供保 障的，而机车辅助变流系统又是为机车辅 助系统提供三相交流电源的。因此辅助变 流系统的好坏，直接关系到机车能否正常 运行。
44
辅助供电电路的组成 HXD1C型电力机车辅助变流系统的供电电 路是由变压器辅助绕组、辅助变流器、滤 波电感和滤波电容、接触器、自动开关、 辅助电动机等组成
Section
四象限整流器的逆变过程
31
HXD1C机车的四象限整流器电路
i L T1 V1
e
T3 V3 C + RL
﹣
T2 V2 T4 V4
32
HXD1C机车的四象限整流器逆变模式
i
L T1
T3
+
C
RL
e
-
T2
T4
33
HXD1C机车的四象限整流器逆变模式
e
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HXD1C机车主电路
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。
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HXD1C机车控制电路
机车的控制系统主要由下列模块组成： TCU 牵引控制单元
每个TCU负责一个主变流器的牵引、制动控制等功能； VCM 机车控制模块
负责机车的整车逻辑运算、控制和MVB网络管 理，相当于WTB上的节点 和MVB中的MVB administrator。在同一台机车内设有2台VCM。机车安排了 两个VCM：一个VCM单元工作，但假如发生故障，第二个VCM 单元替代执行 所有功能。 ERM 事件记录装置
HXD1C型机车电气系统
1
HXD1C型电力机车
2
铁路机车的4次技术变革
3直流
2液力
4交流
1蒸汽
3
4
5
交流传动系统的组成
交流传动系统 = 牵引变流器 + 牵引电动机 + 传动控制单元 + …
6
电力机车交流传动系统
7
HXD1C机车电气系统主要特点
Ø主电路：机车牵引电路采用由IGBT (绝缘栅双极型 晶体管 ) 模块(3.3kV/1200A)组成的四象限整流器和 逆变器，给6个牵引电机提供变频变压交流电源， 牵引电机采用三相交流异步电机；（韶山车为交直 传动，调压调速，直流电机）