HXN3机车外电源供电系统浅析

杨曦亮

（中国北车集团大连机车车辆有限公司，辽宁 大连 116022）

【摘　要】HXN3大功率交流传动内燃机车，目前配属我国北方地区，机车先进的微机控制系统除了提供一流的机车牵引、制动性能以外，根据机车使用地域不同而配备了制定的人性化的控制单元，车载外电源控制单元除了给蓄电池充电还给驾驶室供热和辅助空压机运行供电，在没有发动柴油机或车载蓄电池馈电等情况下，可以给司机提供一个舒适的工作环境操作并针对机车进行维护。

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关键词 HXN3；外电源；APC

１　HXN3机车外电源系统简介

HXN3内燃机车作为全新一代的内燃机车，配备了先进的动力系统和微机控制系统，机车中的车载蓄电池充电和主要应用设备，如微波炉、空调、饮水机、电冰箱均应用逆变器交流供电，而应用逆变器的直流输入来源于机车的APC（辅助功率转换模块），对于APC的交流电来源有两种方式：一是从发动机辅助发电直接获得的三相交流电源，另外一种就是从外接电源获得三相交流电源。接下来简要地介绍一下HXN3机车的外电源系统组成 。

外电源控制环节：HXN3机车配备的车载微机系统，拥有4个数字量输入输出控制板DIO1~4。通过外电源相关接触器的动作反馈以及司机室显示屏（FIRE）对外电源的操作来实现外电源的控制与检测。

2　HXN3机车外电源系统的工作原理

机车外电源系统的启动除了需要外接三相交流电源于机车一侧的外电源插座，出于保护以及自动控制的机理，车载微机也会主动分析系统是不是有足够的条件来启动外电源功能：

首先能够启动外电源系统有如下的条件：

1）车载微机系统已经启动

２）司机显示屏已经启动并且与车载微机系统通讯良好

３）外接电源工作正常并且已经连接

４）闭合外电源断路器和外电源变压器断路器

下面结合部分电气原理图1说明外电源系统整体的工作原理。

当引擎处于停机状态并外电源接通以后，闭合外电源控制断路器和外电源变压器。

如图2所示当电路接通以后，如果连接的是右侧的外电源插座，右侧的串联着一个左侧的WSL常闭触点的WSR接触器的线圈将得电，同理如果连接的是左侧的外电源插座的时候，左侧的WSL线圈将得电同时断开串联在右侧的WSR接触器线圈上的辅助常闭触点，目的是用于互锁保护。

当WSR线圈得电后触点就会动作，原来常开的辅助触点WSR(D,C)闭合。给EMD2000的DIO-3（IN）也就是数字量输入一个输入信号，外电源已经连接。这时在FIRE显示屏上手动选择外电源模式以将其激活。激活后车载微机EMD2000会通过DIO-3(OUT)给出一个输出信号（WSCAF）如下图3所示：

此时WSCAF的线圈得电触点动作，WSCAF的常开触点有两对（详见图1），分别串联在WSLDB（外电源除尘风机）接触器线圈回路和用于微机接收WSCAF动作状态的反馈回路，它的常闭触点串联在辅发电机励磁回路用于切断辅助发电机励磁回路。当串联在WSLDB（外电源除尘风机）接触器线圈回路的WSCAF常开触点闭合时候WSLDB线圈得电触点动作主触点用于接通外电源变压器次边到除尘风机的三相交流供电线路，如下图4所示：

WSLDB接触器的常开辅助触点用有两个用途，首先是给车载微机一个动作反馈信号，使得微机识别WSLDB接触器的主线圈得电。也就相当于是微机了解到外电源系统已经激活的动作状态。另外一个重要的用途就是接通WSAPC（外电源辅助功率转换模块接触器）的主线圈。正如下图5所示：

我们知道CAAPC（辅助发电APC接触器）是在机车辅助发电的状态下使用的接触器，而WSAPC（外电源APC接触器）是在机车在外接电源的状态下使用的接触器，HXN3机车是为了实现这种互锁的关系用到了WSLDB接触器的另外一对辅助常闭的触点，将其串联在CAAPC线圈的电路中以实现这种互锁，图6中CAA1，CAA2，CAA3分别为三相连接到APC功率模块的三相交流输入。

最后WSAPC接触器的主触点动作接通了外电源到APC辅助功率转换模块的电路，完成了外电源激活并供电的整个过程。

3　HXN3机车外电源系统诊断

整个操作过程中控制系统时时监控外电源系统状态，根据上述控制流程步骤结合控制系统状态可能产生如下针对外电源系统的故障代码：

2500 不正确的外电源设置-本机控制断路器跳闸

2511 不正确的外电源设置-未检测的到外电源

3048 不正确的外电源设置-柴油机运转

4668 外部电源不正常-沿线断路器未闭合

4669 外部电源不正常-沿线沿线变压器断路器开路

4671 外部电源不正常-APC断路器未闭合

4674 外部电源设置不正常-WSLDB未闭合

4675 外部电源设置不正常-未检测到外部电源

4684 无法起动-不正确的外电源设置WSLDB未断开

4685 无法起动-不正确的外电源设置WSCAF 未断开

4　结论

根据上述不同的诊断，以及控制机理，自动控制系统将进行不同级别保护动作来保护机车操作，在防止外电源接入的非正常操作的基础上给机车司乘人员提供一个有效的，可靠的、人性化的机车功能。

［责任编辑：邓丽丽］