1、时代电气售后服务中心时代电气售后服务中心20092009年年0808月月2828日日7200kW7200kW机车辅助变流器机车辅助变流器-2-一、辅助变流器简介二、主电路工作原理说明三、辅助变流器对外接口四、控制电路构成及单板功能五、动作条件六、安全规范及故障分析主要内容主要内容-3-一、辅助变流器简介一、辅助变流器简介电力机车辅助系统是电力机车的重要组成部分，主要包括辅助电源、辅助电机以及相应的控制电路等部分。它的主要功能是保证电力机车主电路发挥其功率，确保机车正常运行。HXD1C机车辅助系统工作在冗余模式,每台配置两台辅助变流器（一台为CVCF，一台为VVVF），每台辅助变流器由单独的辅助
2、绕组供电。主要负载：辅助变流器向通风机组、空气压缩机组、空调、加热器、蓄电池充电器、油泵、水泵等辅助设备。 -4-型号TGF54额定输入电压额定输入电压AC470V AC470V （329V329V582.8V582.8V）额定输入频率额定输入频率50 Hz50 Hz中间电压中间电压DC850VDC850V效率效率94%94%控制电压控制电压DC110V DC110V （77V77V137.5V137.5V）外形尺寸外形尺寸120012008868862000mm2000mm质量质量1500kg1500kg输出电压谐波含量输出电压谐波含量10%10%CVCFCVCFVVVFVVVF输出电压输出
3、电压三相三相440V440V三相三相4040440V440V输出频率输出频率60Hz60Hz10Hz10Hz60Hz60Hz额定容量额定容量248kVA248kVA248kVA248kVA额定输出电流额定输出电流326A326A326A326A技术参数技术参数-5-主电路原理图主电路原理图-6-三相负载三相负载-7-逆变模块逆变模块控制箱风扇控制箱风扇控制接口控制接口风机自动开关风机自动开关输出电压传感器输出电压传感器风机风机整流模块整流模块控制箱控制箱中间电压传感器中间电压传感器快熔快熔输入电流传感器输入电流传感器主接触器主接触器充电接触器充电接触器KM1KM1充电电阻充电电阻滤波电容滤波电
4、容整柜布局（一）整柜布局（一）-8-9-风道滤网风道滤网输出滤波电感输出滤波电感输入电抗器输入电抗器整柜布局（二）整柜布局（二）返回-10-二、主电路工作原理二、主电路工作原理 HXD1C机车辅助变流器由主变压器提供AC470V经四象限进行整流到DC850V，通过中间支撑环节后进行逆变成三相AC440V电压。 为减小PWM波对辅助电机的不利影响，在逆变器的输出端加输出电压滤波器。 主电路包含：输入电路；整流电路； 中间直流环节； 逆变电路；滤波电路。-11-（一）输入电路（一）输入电路1、输入隔离输入隔离3、输入电流监测、输入电流监测2、输入电压的监视输入电压的监视4、短路或过流保护短路或过流
5、保护-12-1、储能电感L2、四象限变流器模块UR1。 包包 括括 模块UR1采用两电平单相桥式电压型变流电路，功率开关器件为IGBT ，其作用： 1)电网电压在一个范围内波动时，使中间回路的直流电压保持恒定，确保电机侧逆变器的正常工作； 2)在电网侧要获得一个近似正弦波的电流，减少对周围环境的电磁干扰，在牵引工况和再生制动工况下，使供电接触网或牵引变压器一次侧的功率因数可接近1。（二）整流电路（二）整流电路-13-电抗器电抗器-14-整流模块整流模块逆变模块逆变模块-15-作用：作用：1、保持恒定的直流电压。2、电容上并联均压电阻R5R10, 使每组电容上的电压基本相等，使用电压传感器SV2
6、对中间电压进行监视。3、电容两端并联接地保护装置，通过对电容电压的检测比较实现接地保护功能。（三）中间直流环节（三）中间直流环节母排母排整流器、整流器、逆变器模块逆变器模块大容量电容组装大容量电容组装 C1、C2-16-中间直流电容组件中间直流电容组件-17-中间直流放电电路放电接触器放电接触器放电电阻放电电阻-18-（四）逆变电路（四）逆变电路 主要是逆变器模块UA1，它采用两电平三相桥式电压型逆变路，功率开关器件为IGBT。作用：作用：转换为转换为PWM波波恒定直流电压恒定直流电压三相交流电压三相交流电压-19-频 率 给 定频 率 采 样输 出 频 率频 率 调 整输 出 电 流 检 测
7、输 出 电 流 调 整输 出 电 流 采 样输 出 电 压 调 整输 出 电 压 检 测输 出 电 压 采 样输 入 电 压 调 整输 入 电 压 检 测输 入 电 压 采 样输 出 电 压fUUd0TMNT0THSO输 出80C196KCRSTIGBTIGBT逆变器控制框图逆变器控制框图-20- IGBT门极驱动板(GDU)分为整流器门极驱动板和逆变器门极驱动板，IGBT整流器门极驱动板与IGBT逆变器门极驱动板原理相同，整流器门极驱动板是两相，逆变器门极驱动板是三相，整流器门极驱动板与逆变器门极驱动板相比，少了一路逆变相。 IGBTIGBT门极驱动板门极驱动板(GDU)(GDU)原理原理-
8、21-电源模块电源模块 整流模块、逆变模块使用 输入：DC110V; 输出：DC15V; 功率：50W; TE003422000-22-门极附板门极附板-23-主要包括：滤波电感、滤波电容 将PWM波三相交流电压滤成列车负载所需的三相正弦波形电压，以保证输出电压的谐波含量满足技术要求。（五）滤波电路（五）滤波电路返回滤波电感滤波电感（FLT1）滤波电容滤波电容-24-接电抗器AC输入-1库用电源AC输入-2三相输出接电抗器库用电源三、三、辅助变流器对外辅助变流器对外接口接口返回控制线接口MVB通迅接口-25-DIOPOWERAIO4QSWRCPUMVB四、控制电路构成及功能四、控制电路构成及功
9、能 （1）控制插件布置-26-27-（2 2）控制原理图）控制原理图-28-（3 3）控制电路功能控制电路功能 程序逻辑控制和脉冲控制。 控制电路具有自诊断及故障数据记录功能，故障数据可通过RS232接口下载。 采用DSP微机数字控制，采用PI电压调节。 具有与MVB总线网络通信的功能，实现网络控制与监视，并能在司机室显示屏上显示电源系统的状态及故障情况。-29-（4 4）主要器件连接）主要器件连接-30-数字量输出环节：数字入出板共包含10路数字输入路数字输入/输出通道输出通道。光电隔离光电隔离转换转换数字量输入环节：（如：系统工作指令、复位指令、接触器闭合反馈信号）系统管理单元能够识别的隔
10、离隔离转换转换（一）（一）数字入出板（数字入出板（DIODIO） 110V的指令信号 高、低电平信号 高、低电平信号 110V信号向外 提供系统的状态-31-数字入出灯孔定义数字入出灯孔定义灯位亮灯含义 1A黄灯黄灯 变压器变压器电抗器风机有反馈信电抗器风机有反馈信号号 2A黄灯黄灯 逆变器逆变器风机有反馈信号风机有反馈信号 3A黄灯黄灯 逆变器逆变器中已经中已经收到收到K1反馈信反馈信号号 3B黄灯黄灯 控制系统控制系统已发出已发出了了K1的闭合的闭合信号信号 4A黄灯黄灯 逆变器逆变器中已经中已经收到收到K2反馈信反馈信号号 4B黄灯黄灯 控制系统控制系统已发出已发出了了K2的闭合的闭合信
11、号信号-32-11B常亮（绿色）常亮（绿色）正常工作正常工作37B常亮（红色）常亮（红色）中断保护状态，不工中断保护状态，不工作。作。 开关电源板是一种具有原次边隔离的多重开关电源，采用DC/DC变换。 DC输入：110V DC输出：5V、15V、24V 为SIV控制单元提供控制电源，为IGBT变流模块提供电源，为SIV柜体内各种插件、传感器提供电源。（二）（二）开关电源板（开关电源板（POWERPOWER）-33-电源分配电源分配-34-输出电压保护参数额定电流脉动量5V欠压：4.7V2% 过压：5.3V2%2.5A50mv15V欠压：13.5V2%过压：16.5V2%3A50mv-15V欠
12、压：13.5V2%过压：16.5V2%1.5A50mv24V欠压：21.6V4%过压：27.2V4%0.5A200mv开关电源保护参数开关电源保护参数-35- 主要有输入电压和电流信号，直流回路电压信号，SIV输出电压电流信号和温度信号等，并且在AIO面板上提供插孔来检测经过处理的模拟信号。特定比例特定比例变换变换4QS板板WR板板CPU板板AD通道通道参与保护和控制( (三三) )模拟入出板模拟入出板(AIO)(AIO)传感器、互感器送来的模拟信模拟信号号控制系统能采用的低电压信号-36-16A 复位开关：按下此开关后，整个系统的工作状态都重新设置，系统重新开始工作。（SIV 有AC470
13、输入电压时，不要按下此按钮）16B 红灯：此灯亮表示控制系统正处于复位状态S1 开关：启动开关。当辅助电源逆变器柜有输入电压且无故障时，S1 打在实验位，逆变器柜正常启动S2 开关：预留开关(SIV 运行时打在“正常“位置，朝向向下)S3 开关：预留开关(SIV 运行时打在“正常“位置，朝向向下)模拟入出面板说明模拟入出面板说明-37-孔位检测信号换算比例8A 输出电压UuAC1V ：AC100V8B 输出电压UvAC1V ：AC100V9A输出电压UwAC1V ：AC100V11A输出电流IuAC1V ：AC100V11B输出电流IsAC1V ：AC80A12A输出电流ItAC1V ：AC8
14、0A14A中间电压的一半值DC5V ：DC375V14B中间电压的值DC5V ：DC750V15A输出电压有效值DC5.4V ：AC400V模拟入出灯孔定义模拟入出灯孔定义-38-主要功能：主要功能： 实现SIV网侧四象限变流器的瞬时电流控制；它可以控制整流器输出侧直流电压恒定为850V，且同时实现输入电流正弦化、功率因数近似为1的优良性能；对电网电压信号进行滤波，整流，放大等处理，以形成网压瞬时值、有效值、网压同步信号；对四象限输入电流信号进行滤波，整流，放大等处理，以形成电流瞬时值、有效值、电流同步信号、过流信号；对中间直流电压进行低通滤波，放大等处理以形成直流电压值、过压信号；当四象限整
15、流器部分出现IGBT组件故障时进行组件故障保护。（四）（四）四象限板四象限板(4QS)(4QS)-39-四象限四象限板亮板亮孔定义孔定义C6711指示灯指示灯F2812指示灯指示灯红位亮灯定义26A 红灯 网侧电流峰值过流26B 红灯 中间电压过压27A 红灯 同步信号正常27B 红灯 整流器模块故障28A 红灯 逆变器模块故障28B 红灯 模块报网侧电流峰值过流29A 红灯 脉冲使能正常则亮-40-主要功能主要功能： 应用空间矢量脉宽调制技术向逆变器模块提供DC-AC变换调制脉冲，并通过输出端电压传感器采样实现对输出电压的闭环控制，使输出电压优越稳定。同时完成逆变器模块故障，输出过流，输出三
16、相不平衡保护功能等保护功能。（五）（五）逆变器控制板（逆变器控制板（WRWR）-41-灯位亮灯定义 26A红灯 逆变器故障（表示正在往CPU板送逆变器故障） 26B红灯 灯亮表示逆变器直流过压 27A红灯 灯亮表示逆变器模块过载 27B红灯 灯亮表示逆变器模块故障 28A红灯 灯亮表示逆变器输出三相不平衡 28B黄灯 灯亮表示逆变器门极释放，逆变器开始工作 29B黄灯 闪烁表示程序运行指示灯 30A绿灯 逆变器R相脉冲指示灯 30B绿灯 逆变器S相脉冲指示灯 31A绿灯 逆变器T相脉冲指示灯逆变控制板灯孔定义逆变控制板灯孔定义-42-CPUCPU板板主要功能： 实现SIV系统运行的逻辑动作控制
17、功能，系统故障诊断、保护及记录功能，通过LED可以显示系统输入、输出电压、电流等模拟量和故障诊断代码，具有RS232接口，可以通过配套的故障分析软件下载故障信息。 （六）（六）CPUCPU板板-43-灯位亮灯定义 1A 红灯灯亮表示控制系统正处于复位状态 2A 红灯灯亮表示逆变器部分出现故障 2B 红灯灯亮表示整流器部分出现故障 3A 红灯灯亮表示主回路部分出现故障 3B 红灯灯亮表示网压不在正常范围内 4A 黄灯灯亮表示控制系统发出整流器工作信号 4B 黄灯灯亮表示控制系统发出逆变器工作信号 5A 黄灯灯亮表示有网压 5B 黄灯灯周期性闪烁表示CPU 板工作正常CPUCPU板灯孔定义板灯孔定
18、义-44- HXD1C机车辅助变流器具备MVB接口，通过MVB总线与CCU交换信息，并可以通过总线进行控制。MVB接口（七）（七）通讯接口板（通讯接口板（MVBMVB）返回-45- （一）启动条件 满足以下全部条件时，辅助电源则正常启动：五、动作条件及步骤五、动作条件及步骤启动指令有DC110V控制电源接收到网络的启动命令或者无网络通讯时模拟入出板S1开关打在实验状态（开关朝上）正常启动辅助电源无故障主断闭合,输入电压满足要求-46- (二)启动步骤接入后断开加上控制电压充电接触器K2R1R2中间中间电容电容短接接触器 K1（系统初始化）K2断开1S后整流器脉冲门极释放逆变器脉冲门极释放-47
19、-正常停机动作正常停机动作（一）、正常停机条件 出现一下任意一个条件，辅助电源则停机:主断断开或者无输入电压；收到网络发送的停机指令或者无网络时模拟入出插件S1开关打在正常状态（开关朝下）（二）、正常停机步骤停止整流器门极释放；停止逆变器门极释放，断K1。-48-故障动作故障动作轻故障辅助变流器停止工作后，自动重启动。轻故障发生后60秒时间内，监视是否有连续轻微故障发生。若未发生，则中止监视，继续正常工作。轻微故障动作: 断开K1,K2，停止整流器门极释放及逆变器门极释放。轻故障消失后，重新启动SIV，并开始60S故障监视,若60S内无连续故障发生，中止监视，继续正常工作，否则视为重大故障。重
20、故障辅助变流器停止工作，不自动重启动；由司机室SIV控制电源复位重启动。重大故障动作: 断开K1,K2，停止整流器门极释放及逆变器门极释放。只有对控制电源复位才重新启动。返回-49-六、安全规六、安全规范范 在进行作业之前，必须按照下述原则采取安全措施： 1、断开高压输入电源。 2、可靠防止在作业过程中再次接入高压输入电源。 3、中间直流电容器放电到DC36V以下需要10分钟。在确定无中间电压后，方可从事作业。 4、用高电压检测仪器确认中间直流电容放电完成。 5、相邻带电的屏柜应该断电或者遮盖。 6、严禁在未断 DC110V 情况下带电插拔控制箱插件-50-故障分析故障分析正常工况下，两台电源
21、都工作时，CVCF工作于恒压频模式，VVVF工作于变压变频模式。当任意一路出现故障时，另一路只能工作于恒压恒频方式，并且此时机车只允许一个压缩机投入运行。控制单元中DIO、AIO、PSU、4QS和CPU板上的信号灯显示。从各控制插件面板上测量插孔上可测量SIV的状态信号及运行参数。利用地面故障处理软件下载故障数据进行分析。-51-QSOC四象限整流器输入过流保护四象限整流器输入过流保护QSMF四象限整流器模块故障四象限整流器模块故障QSOA四象限整流器脉冲释放，中间电四象限整流器脉冲释放，中间电压低压低QSOL四象限整流器模块过载四象限整流器模块过载QSSJ四象限死机故障四象限死机故障K1FO
22、、K2FO 接触器接触器K1K1或者或者K2K2卡分故障卡分故障K1FC、K2FC 接触器接触器K1K1或者或者K2K2卡合故障卡合故障T1OH四象限整流器模块过热四象限整流器模块过热T2OH逆变器模块过热逆变器模块过热故障代码故障代码-52-ACOV逆变器输出过压逆变器输出过压ACLV逆变器输出欠压逆变器输出欠压WRMF逆变器模块故障逆变器模块故障ACUN逆变器输出三相不平衡逆变器输出三相不平衡DCOV中间直流电压过压中间直流电压过压ACOC逆变器输出过流逆变器输出过流INVF网压不正常网压不正常WNFN无逆变器风机断路器闭合反馈信号无逆变器风机断路器闭合反馈信号TNFN无变压器电抗器断路器闭合反馈信号无变压器电抗器断路器闭合反馈信号DCLV中间直流电压欠压保护中间直流电压欠压保护故障代码故障代码-53-严谨的作风严谨的作风合作的态度合作的态度舒心的服务舒心的服务 售后服务中心祝您工作愉快售后服务中心祝您工作愉快衷心感谢各位衷心感谢各位长期对时代电气公司的大力支持长期对时代电气公司的大力支持
