HXN3機車外電源供電系統淺析

楊曦亮

【摘 要】HXN3大功率交流傳動內燃機車，目前配屬我國北方地區，機車先進的微機控制系統除了提供一流的機車牽引、制動性能以外，根據機車使用地域不同而配備了制定的人性化的控制單元，車載外電源控制單元除了給蓄電池充電還給駕駛室供熱和輔助空壓機運行供電，在沒有發動柴油機或車載蓄電池饋電等情況下，可以給司機提供一個舒適的工作環境操作并針對機車進行維護。

【關鍵詞】HXN3；外電源；APC

1 HXN3機車外電源系統簡介

HXN3內燃機車作為全新一代的內燃機車，配備了先進的動力系統和微機控制系統，機車中的車載蓄電池充電和主要應用設備，如微波爐、空調、飲水機、電冰箱均應用逆變器交流供電，而應用逆變器的直流輸入來源于機車的APC（輔助功率轉換模塊），對于APC的交流電來源有兩種方式：一是從發動機輔助發電直接獲得的三相交流電源，另外一種就是從外接電源獲得三相交流電源。接下來簡要地介紹一下HXN3機車的外電源系統組成 。

外電源控制環節：HXN3機車配備的車載微機系統，擁有4個數字量輸入輸出控制板DIO1～4。通過外電源相關接觸器的動作反饋以及司機室顯示屏（FIRE）對外電源的操作來實現外電源的控制與檢測。

2 HXN3機車外電源系統的工作原理

機車外電源系統的啟動除了需要外接三相交流電源于機車一側的外電源插座，出于保護以及自動控制的機理，車載微機也會主動分析系統是不是有足夠的條件來啟動外電源功能：

首先能夠啟動外電源系統有如下的條件：

1）車載微機系統已經啟動

2）司機顯示屏已經啟動并且與車載微機系統通訊良好

3）外接電源工作正常并且已經連接

4）閉合外電源斷路器和外電源變壓器斷路器

下面結合部分電氣原理圖1說明外電源系統整體的工作原理。

當引擎處于停機狀態并外電源接通以后，閉合外電源控制斷路器和外電源變壓器。

如圖2所示當電路接通以后，如果連接的是右側的外電源插座，右側的串聯著一個左側的WSL常閉觸點的WSR接觸器的線圈將得電，同理如果連接的是左側的外電源插座的時候，左側的WSL線圈將得電同時斷開串聯在右側的WSR接觸器線圈上的輔助常閉觸點，目的是用于互鎖保護。

當WSR線圈得電后觸點就會動作，原來常開的輔助觸點WSR（D，C）閉合。給EMD2000的DIO-3（IN）也就是數字量輸入一個輸入信號，外電源已經連接。這時在FIRE顯示屏上手動選擇外電源模式以將其激活。激活后車載微機EMD2000會通過DIO-3（OUT）給出一個輸出信號（WSCAF）如下圖3所示：

此時WSCAF的線圈得電觸點動作，WSCAF的常開觸點有兩對（詳見圖1），分別串聯在WSLDB（外電源除塵風機）接觸器線圈回路和用于微機接收WSCAF動作狀態的反饋回路，它的常閉觸點串聯在輔發電機勵磁回路用于切斷輔助發電機勵磁回路。當串聯在WSLDB（外電源除塵風機）接觸器線圈回路的WSCAF常開觸點閉合時候WSLDB線圈得電觸點動作主觸點用于接通外電源變壓器次邊到除塵風機的三相交流供電線路，如下圖4所示：

WSLDB接觸器的常開輔助觸點用有兩個用途，首先是給車載微機一個動作反饋信號，使得微機識別WSLDB接觸器的主線圈得電。也就相當于是微機了解到外電源系統已經激活的動作狀態。另外一個重要的用途就是接通WSAPC（外電源輔助功率轉換模塊接觸器）的主線圈。正如下圖5所示：

我們知道CAAPC（輔助發電APC接觸器）是在機車輔助發電的狀態下使用的接觸器，而WSAPC（外電源APC接觸器）是在機車在外接電源的狀態下使用的接觸器，HXN3機車是為了實現這種互鎖的關系用到了WSLDB接觸器的另外一對輔助常閉的觸點，將其串聯在CAAPC線圈的電路中以實現這種互鎖，圖6中CAA1，CAA2，CAA3分別為三相連接到APC功率模塊的三相交流輸入。

最后WSAPC接觸器的主觸點動作接通了外電源到APC輔助功率轉換模塊的電路，完成了外電源激活并供電的整個過程。

3 HXN3機車外電源系統診斷

整個操作過程中控制系統時時監控外電源系統狀態，根據上述控制流程步驟結合控制系統狀態可能產生如下針對外電源系統的故障代碼：

2500 不正確的外電源設置-本機控制斷路器跳閘

2511 不正確的外電源設置-未檢測的到外電源

3048 不正確的外電源設置-柴油機運轉

4668 外部電源不正常-沿線斷路器未閉合

4669 外部電源不正常-沿線沿線變壓器斷路器開路

4671 外部電源不正常-APC斷路器未閉合

4674 外部電源設置不正常-WSLDB未閉合

4675 外部電源設置不正常-未檢測到外部電源

4684 無法起動-不正確的外電源設置WSLDB未斷開

4685 無法起動-不正確的外電源設置WSCAF 未斷開

4 結論

根據上述不同的診斷，以及控制機理，自動控制系統將進行不同級別保護動作來保護機車操作，在防止外電源接入的非正常操作的基礎上給機車司乘人員提供一個有效的，可靠的、人性化的機車功能。

[責任編輯：鄧麗麗]