DC600V供电系统改进

李峰

摘要

本文介绍了HXD3C机车供电系统的技术特点，描述了新一代DC600V系统的主要功能。实际运用情况证明这种新型的供电系统完全满足交流传动机车的供电需求，比以拄的DC600V系统相比，功能强大，可靠性高，维护方便。

【关键词】DC600V 供电系统

随着交直机车逐渐的退出历史的舞台，交流传动机车是电力机车发展的方向，HXD3C机车是大连机车车辆有限公司研制的交流传动六轴7200kW干线客货两运电力机车，是和谐型系列机车中首款适用于客货两用的机车。

旅客列车DC600V供电系统的安全性和稳定性对旅客列车安全运行和正常的服务工作具有极其重要的作用。从“以人为本”的角度出发，新的应用环境对机车DC600V供电系统提出了高要求：

（1）装置的可靠性指标大大提高;

（2）机车DC600V的信息要求在司机台液晶屏上显示，装置的故障处理要求在司机台完成。

只有提高装备的可靠性和应用信息技术才能够有力保障运输安全，为贯彻机车车辆装备实现“标准化、系列化、模块化、信息化”的要求，由于交流传动机车的发展，原有的DC600V供电系统无论在结构上还是功能上不能满足现在客运机车的发展需求，必须开发一套新型的供电系统，列车供电系统跟原有韶山型系列机车的供电系统相比，采用了平台开发，增加了通讯功能、记录诊断、故障查询功能。提高了系统的可维护性。结构方面采用完全独立的供电柜、控制系统采用平台设计等创新点。

1 系统结构

HXD3C电力机车供电系统由两个独立的、完全相同的供电柜组成（1路、2路），每个供电柜均安装主电路（含电抗器）和控制箱。与老的DC600V供电系统结构相比，这种供电柜在结构方面增加了电抗器，相应增加了设计难度。

系统改进主要体现在以下几个方面：

1.1 电抗器集成

采用底部装电抗器，风机从柜体前侧抽风，给电抗器及整流元件散热。

将原有系统1个供电柜内的2路独立的列车供电回路分成2个完全相同的列车供电柜，每个列车供电柜内都包含独立的主电路（含平波电抗器）和供电控制系统，同时取消了外部的机车供电集中控制器。

1.2 独立供电柜

增加了安全性，通风机发生故障时能由一个供电柜带动整车运行，保障了机车运行安全。

1.3 模块化设计

供電柜的风机可拆卸，风机发生问题时只需将接线端子甩开即可更换，无需整车吊柜子。

2 控制系统改进

供电控制系统采用平台开发，基于成熟的产品TES06平台开发设计，缩短了开发周期，节约了成本。供电控制箱采用标准的6U定制机箱，采用面板设计，美观大方，AB组冗余，一组故障可通过转换开关切换来保证供电需求。HXD3C机车采用了HDLC的通讯协议，必须开发与之兼容的模块，采用公司自主研发的SHCM模块将485通讯转换为HDLG协议，

人机接口级采用了ARM处理器和FPGA组成的高速数据通道和高速USB接口，独立处理数据记录、诊断、通讯与转储等工作，功能大为丰富，使得系统真正具备实现信息化的数字基础，与之原有单片机相比功能强大，可升级替代。

主要的创新点有：

2.1 平台开发

成熟技术，节约成本，自动化程度高立足于成熟的技术，控制系统采用TES06平台设计，控制箱冷备份，A＼B两组，新开发的控制系统能够跟机车网络系统通讯，将一些必要的信息如电压电流反馈到显示器上，控制的核心模块采用DSP+FPGA双CPU架构、由FPGA进行连接，大大提升了系统的运行速度和可靠性。

2.2 网络化

利用SHCM模块跟显示器通讯，通过网络来实现数据交换。提高部件的可靠性考虑技术发展的趋势，实现网络化控制做准备与列车网络融合，自动化程度高，维护操作简便

2.3 控制箱背板设计

主控制器通过并行总线与其交换数据，控制的实时性、可靠性得到提高;取消了原有的绕线方式，减少了工人布线的繁琐及减少失误的发生，提高了效率。

2.4 集控功能集成

集中控制器功能单一，集中控制器的功能只为完成供电系统的互锁，在目前发电车已甩掉。现取消了集控器装置，将此功能集成到控制系统中，提高了供电品质，减少了故障率。

2.5 故障查询诊断

供电系统具备与机车控制系统进行通讯的功能。两者之间通过约定的通信协议HDLG标准进行数据交换。通讯模块采取HDLC通讯标准与HXD3C电力机车微机控制系统交换供电柜的状态信息、故障信息等。

通过地面软件可以对供电参数进行实时检测、实时检测、故障查看等功能，而且采用了TES06平台开发利用U盘存储功能，方便软件维护及更新，提高了效率。

软件具有系统设置、数据转储、数据采集、数据回放、数据分析、数据查询、数据统计等功能。数据库管理所有记录，可按关键字对记录进行查询，回放所有数据，包括数字量、脉冲、模拟量。

3 运用情况

截止2018年，HXD3C电力机车列车供电系统己有600台在现场投入运用，我国六大铁路干线上的直供电旅客列车均使用到了此套系统，其性能日臻完善并得到验证。在实际运用中出现的一些问题也及时得到了完善与处理。HXD3C电力机车列车供电系统的推广，不仅有助于提升我国机车电气系统和机车装备的技术水平，而且可以大大提高产品质量的可靠性，减少维修工作量，节约维修成本，提高铁路局的运输效益，实现良好的经济效益和社会效益。

参考文章

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[3]王小方.电力机车DC600V供电系统的改进[J].机车电传动2004（04）：41-44.

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