首页 资讯 应用 高压 设计 行业 低压 电路图 关于

轨道交通

旗下栏目: 轨道交通 新能源 智能装备 汽车电子

HXN3型内燃机车电气系统原理及说明

轨道交通 | 发布时间:2017-08-04 | 人气: | #评论# |本文关键字:HXN3,电气系统原理
摘要:本文介绍了HXN3型内燃 机车的电气系统(包括主回路和辅助回路)的运行原理。 电气系统的能量来自于牵引发电机,该发电机的双 10 极电枢绕组输出 3 相交流电到牵引整流单元,进而提

本文介绍了HXN3型内燃机车的电气系统(包括主回路和辅助回路)的运行原理。

电气系统的能量来自于牵引发电机,该发电机的双10极电枢绕组输出3相交流电到牵引整流单元,进而提供直流环节电压给牵引逆变器等牵引部件。主发电机还包括提供另一组能量的副发电机。副发电机集成在主发电机的机壳内,提供主发电机的励磁电源和辅助设备电源。该163相的副发电机具有两套3相交流电枢绕组。其中一套输出通过APC(辅助电源变换器)提供74Vdc电源。另一套绕组由中间抽头分成两组独立的电压输出,一组输出提供3相电源给辅助电机驱动如冷却风扇和各种通风机等设备,另一组输出通过牵引发电机励磁斩波器对牵引发电机进行励磁。

柴油机、牵引发电机、副发动机、辅助电源变换器和IGBT逆变器共同构成了机车的基本电源系统。机车的电气控制系统控制这些部件,使机车在不同的运行条件下的各牵引及制动手柄位平稳地发挥期望的牵引和电阻制动能力。

柴油机驱动由牵引发电机和副发动机组成的主发电机。CA9副发动机包含由共同的励磁绕组励磁的两组独立的定子绕组。副发动机的第3组输出400Vac(在第8手柄位)为机车的风机电机、空压机逆变器和空调逆变器供电。副发动机的由第3组输出绕组抽头的第2组输出为主发电机的励磁斩波器供电。

副发动机另一套绕组所构成的第1组输出提供220Vac(在第8手柄位)电给APC(辅助电源变换器),APC将其变换为供控制系统、蓄电池充电、副发动机励磁的直流电(7278Vdc),这样就不需要配置额外的直流发电机了。

TA20牵引发电机包括由公共的励磁绕组励磁的两套独立的定子绕组。其第1套绕组的3相输出经牵引整流模块1输出直流电到第1牵引逆变器(第1转向架)。其第2套绕组的3相输出以同样的方式经牵引整流模块2输出直流电到第2牵引逆变器(第2转向架)。

根据手柄位、牵引发电机输出、柴油机状态和各种其它数据的反馈,机车EM2000微机控制着励磁。EM2000通过控制主发励磁斩波器的导通来实现牵引发电机的励磁控制。如上所述,每组(共2组)直流回路与独立的IGBT逆变器连接,每个逆变器输出3相交流电驱动转向架1(或2)上的3台牵引电动机。EM2000微机根据牵引或制动手柄位置、机车速度、柴油机状态和各种其他条件控制牵引逆变器以获得所需的牵引或制动力。

辅助电源变换器APC如上所述,APC的电源是来自于副发动机(第1组输出)的变压变频输出。APC的输入是3相交流,其频率和电压都是随柴油机转速成比例变化的,在柴油机惰转时(325RPM)为72.2Vac RMS/43.3Hz,在第8手柄位时(950RPM)为211.1Vac

APC工作原理:辅助电源变换器

每相均由800A的熔断器进行保护,该熔断器用螺栓安装在电器间内APC旁的绝缘子支架上。

APC(相控组件)首先将3相电整理为初始的未滤波的90320Vdc(随CA9的输出变化)直流电压,再由电子设备通过PWM(脉宽调制)技术将其进一步调整。为了保证在柴油机的任意转速下和副发动机CA9的任意输出下,都能得到符合要求的74Vdc电,APC将调整频率固定为1000HzAPCPWM控制可以使较辅助发电机系统容量更大的74Vdc蓄电池回路获得精确的调节。

调整后的APC的输出再经过滤波网络后输出到外界。滤波器由4个电容(滤波电容装配)和2个电抗器(L1L2)组成,用来消除74Vdc的蓄电池回路中的纹波或斩波。滤波器的输出便可以被看作为辅助和蓄电池充电回路提供74Vdc电源的低压直流环节。在最大31kW的输出容量下,其调节和整流的输出将保持在7278Vdc之间。蓄电池充电电压将根据蓄电池周围的温度进行调节。滤波后的二极管装配74Vdc正端输出,供给2个蓄电池正端端子BPBCP。这是所有低压回路的2个主要供电端。

被称为CAP的第3个端子向副发动机CA9的励磁绕组提供恒定的74Vdc电源。由一组二极管组成的二极管装配安装在电器间的APC装配上方,它是用来防止如空调、司机室电暖器等负载在柴油机停机或APC无输出时由蓄电池直接供电而导致蓄电池不必要的过度放电。

APC3项主要功能:

副发动机励磁-APC装配的74Vdc输出(CAP端子)提供CA9副发动机的励磁。CA9的频率/电压输出随着柴油机的转速变化。

蓄电池充电-当APC工作时,其74Vdc输出用于为机车的蓄电池充电(BP端子)。

低压回路电源-APC74Vdc输出为2组蓄电池回路提供电源(BPBCP端子)。.

需要指出的是,机车还预留了地面电源提供蓄电池充电的功能。机车通过变压器将380V50Hz的地面电源转变为APC可接受的输入电源,同时,变压器的中的另一套绕组将为电器间通风机提供电源以便满足APC的冷却。

在这种工作模式下,用一个外接电源开关(马达驱动)可为APC和通风机供电,同时隔离辅助发电机(CA)。

BP回路

无论柴油机是否运转和APC是否有输出,该回路都为蓄电池充电、照明、燃油泵、增压器油泵等电路提供蓄电池正端电源,也就是说,该回路电源是来自于蓄电池(蓄电池闸刀闭合时),即使在APC无输出时也可为电路供电。

BCP回路

该回路为空调、电热玻璃、空气干燥器、司机室电暖器等负载提供控制正电源。但只是在柴油机运转且APC有输出时,如果柴油机停机,二极管装配将阻断该电路的供电。

启动过程中发电机励磁的初励

如上所述,在柴油机启动后,APC提供副发动机的励磁。最初的励磁是经CAF端子由机车蓄电池进行短时的激励来完成的。

大约在确认柴油机启动10秒后,EM2000将通过DIO-2模块的第18通道使CAF线圈得电,之后CAF触点闭合使蓄电池电压流过负载电阻RE CAF和副发动机CA9的励磁绕组。这样,得到励磁的副发动机CA9便输出交流电到APC使APC启动。

大约30秒后,EM2000断开CAF的电源,副发动机的励磁完全由APC的滤波输出提供。

APC从安装在蓄电池箱的温度探头(BTA)接收环境温度信号。为了防止低温对蓄电池性能的影响,APC能够对蓄电池的充电电压进行调节。APC正常的工作和调节范围为7278Vdc

牵引发电机励磁斩波器

安装在电器间的牵引发电机励磁斩波器在EM2000的控制下对牵引发电机的励磁电流进行整流和调节。

该斩波器还向EM2000提供副发动机的电压/频率反馈并放大微弱的微机触发信号。

牵引发电机励磁斩波器的运行

牵引发电机的励磁电源来自于副发动机的第2组端子的3相交流输出,该输出的变化范围为60(惰转)-200(第8手柄)VAC,该输出的3相直接连接到斩波器,其中2相由100A的发电机励磁断路器(GEN FLD Breaker)保护。

牵引发电机励磁斩波器是一个模块化的装置,安装在APC安装板的被面,包括1个整流模块、1个斩波控制模块(CCM)、1个连接各种输入/输出的底板装配和2IGBT触发装置。全波整流模块将斩波器输入的交流电整流为随输入变化的90300Vdc直流电,经过跨接在整流模块输出端的4400mf电容的滤波,传输到第1IGBT回路,当该IGBT导通时,电流将流过牵引发电机的励磁绕组。

牵引发电机励磁斩波器-控制

这部分内容将介绍励磁斩波器的部件及其如何与外系统相协调来控制发电机的励磁电流。下面是其主要部件的清单:

全波整流模块

IGBT触发装置

斩波控制模块(CCM

2IGBT的触发控制(-第1IGBT是控制发电机励磁,第2IGBT是短接励磁回路以便发电机快速卸载)

提供主发电机励磁二极管故障检测和保护

EM2000微机的接口(CPM401模块)

1个连接各种控制输入/输出和电源的底板装配

副发动机CA9提供60200Vac的交流主发励磁电源,经全波整流模块变换为90300Vdc直流电来提供主发励磁电流,该电压变化是由柴油机转速决定的。

斩波控制模块的主要功能是驱动或触发第1IGBT开关装置。其触发信号的控制是受控于EM2000微机的。EM2000微机根据副发动机CA9的输出和主发的励磁电流要求计算出触发的占空比要求并发送给CCM模块,按照主发励磁电流的比例要求,CCM将恒频1000Hz调制为占空比变化的PWM波形,该脉宽信号发送到第1IGBT的门极来提高IGBT源极到漏极的电流从而增加主发的励磁电流。

主发电机的总励磁电流由第1IGBT控制。在恒定频率1000Hz的工况下开关IGBT,其输出依赖于改变占空比。占空比的变化范围为0%到99%,0%即无励磁电流,99%即最大励磁电流。


责任编辑:电气自动化网
首页 | 资讯 | 应用 | 高压 | 设计 | 行业 | 低压 | 电路图 | 关于

Copyright 2017-2018 电气自动化网 版权所有 辽ICP备17010593号-1

电脑版 | 移动版

Ctrl+D 将本页面保存为书签,全面了解最新资讯,方便快捷。