DC600V供電系統改進

李峰

摘要

本文介紹了HXD3C機車供電系統的技術特點，描述了新一代DC600V系統的主要功能。實際運用情況證明這種新型的供電系統完全滿足交流傳動機車的供電需求，比以拄的DC600V系統相比，功能強大，可靠性高，維護方便。

【關鍵詞】DC600V 供電系統

隨著交直機車逐漸的退出歷史的舞臺，交流傳動機車是電力機車發展的方向，HXD3C機車是大連機車車輛有限公司研制的交流傳動六軸7200kW干線客貨兩運電力機車，是和諧型系列機車中首款適用于客貨兩用的機車。

旅客列車DC600V供電系統的安全性和穩定性對旅客列車安全運行和正常的服務工作具有極其重要的作用。從“以人為本”的角度出發，新的應用環境對機車DC600V供電系統提出了高要求：

（1）裝置的可靠性指標大大提高;

（2）機車DC600V的信息要求在司機臺液晶屏上顯示，裝置的故障處理要求在司機臺完成。

只有提高裝備的可靠性和應用信息技術才能夠有力保障運輸安全，為貫徹機車車輛裝備實現“標準化、系列化、模塊化、信息化”的要求，由于交流傳動機車的發展，原有的DC600V供電系統無論在結構上還是功能上不能滿足現在客運機車的發展需求，必須開發一套新型的供電系統，列車供電系統跟原有韶山型系列機車的供電系統相比，采用了平臺開發，增加了通訊功能、記錄診斷、故障查詢功能。提高了系統的可維護性。結構方面采用完全獨立的供電柜、控制系統采用平臺設計等創新點。

1 系統結構

HXD3C電力機車供電系統由兩個獨立的、完全相同的供電柜組成（1路、2路），每個供電柜均安裝主電路（含電抗器）和控制箱。與老的DC600V供電系統結構相比，這種供電柜在結構方面增加了電抗器，相應增加了設計難度。

系統改進主要體現在以下幾個方面：

1.1 電抗器集成

采用底部裝電抗器，風機從柜體前側抽風，給電抗器及整流元件散熱。

將原有系統1個供電柜內的2路獨立的列車供電回路分成2個完全相同的列車供電柜，每個列車供電柜內都包含獨立的主電路（含平波電抗器）和供電控制系統，同時取消了外部的機車供電集中控制器。

1.2 獨立供電柜

增加了安全性，通風機發生故障時能由一個供電柜帶動整車運行，保障了機車運行安全。

1.3 模塊化設計

供電柜的風機可拆卸，風機發生問題時只需將接線端子甩開即可更換，無需整車吊柜子。

2 控制系統改進

供電控制系統采用平臺開發，基于成熟的產品TES06平臺開發設計，縮短了開發周期，節約了成本。供電控制箱采用標準的6U定制機箱，采用面板設計，美觀大方，AB組冗余，一組故障可通過轉換開關切換來保證供電需求。HXD3C機車采用了HDLC的通訊協議，必須開發與之兼容的模塊，采用公司自主研發的SHCM模塊將485通訊轉換為HDLG協議，

人機接口級采用了ARM處理器和FPGA組成的高速數據通道和高速USB接口，獨立處理數據記錄、診斷、通訊與轉儲等工作，功能大為豐富，使得系統真正具備實現信息化的數字基礎，與之原有單片機相比功能強大，可升級替代。

主要的創新點有：

2.1 平臺開發

成熟技術，節約成本，自動化程度高立足于成熟的技術，控制系統采用TES06平臺設計，控制箱冷備份，A＼B兩組，新開發的控制系統能夠跟機車網絡系統通訊，將一些必要的信息如電壓電流反饋到顯示器上，控制的核心模塊采用DSP+FPGA雙CPU架構、由FPGA進行連接，大大提升了系統的運行速度和可靠性。

2.2 網絡化

利用SHCM模塊跟顯示器通訊，通過網絡來實現數據交換。提高部件的可靠性考慮技術發展的趨勢，實現網絡化控制做準備與列車網絡融合，自動化程度高，維護操作簡便

2.3 控制箱背板設計

主控制器通過并行總線與其交換數據，控制的實時性、可靠性得到提高;取消了原有的繞線方式，減少了工人布線的繁瑣及減少失誤的發生，提高了效率。

2.4 集控功能集成

集中控制器功能單一，集中控制器的功能只為完成供電系統的互鎖，在目前發電車已甩掉。現取消了集控器裝置，將此功能集成到控制系統中，提高了供電品質，減少了故障率。

2.5 故障查詢診斷

供電系統具備與機車控制系統進行通訊的功能。兩者之間通過約定的通信協議HDLG標準進行數據交換。通訊模塊采取HDLC通訊標準與HXD3C電力機車微機控制系統交換供電柜的狀態信息、故障信息等。

通過地面軟件可以對供電參數進行實時檢測、實時檢測、故障查看等功能，而且采用了TES06平臺開發利用U盤存儲功能，方便軟件維護及更新，提高了效率。

軟件具有系統設置、數據轉儲、數據采集、數據回放、數據分析、數據查詢、數據統計等功能。數據庫管理所有記錄，可按關鍵字對記錄進行查詢，回放所有數據，包括數字量、脈沖、模擬量。

3 運用情況

截止2018年，HXD3C電力機車列車供電系統己有600臺在現場投入運用，我國六大鐵路干線上的直供電旅客列車均使用到了此套系統，其性能日臻完善并得到驗證。在實際運用中出現的一些問題也及時得到了完善與處理。HXD3C電力機車列車供電系統的推廣，不僅有助于提升我國機車電氣系統和機車裝備的技術水平，而且可以大大提高產品質量的可靠性，減少維修工作量，節約維修成本，提高鐵路局的運輸效益，實現良好的經濟效益和社會效益。

參考文章

[1]徐林云.DC600V列車供電系統[J].鐵道車輛，2001， 39（03）：13-16.

[2]吳強.客運列車供電系統[J].機車電傳動，2003，5：54-61.

[3]王小方.電力機車DC600V供電系統的改進[J].機車電傳動2004（04）：41-44.

[4]蔡杰，林波.電力機車列車供電系統接地研究[J].電氣技術，2015，16（05）：78-81.