陈骞
中车大连机车车辆有限公司 辽宁大连 116021
摘 要：HX-D3系列电力机车主要通过辅助供电系统向机车的各辅助设备进行供电，改变了以往供电模式。这种系统由于具有稳定的输出电压，节能、维护方便等优势，能够有助于各辅助电机的正常运行，可以保障电力机车正常运行。鉴于此，本文主要对HX-D3系列电力机车辅助电源系统及系统性能有关内容进行了分析，以供参考。
关键词：辅助电源系统；HX-D3系列电力机车；系统性能
HX-D3系列电力机车配备相应的辅助机组和设施，构建辅助电气系统，主要是为了确保电力机车能够正常的牵引制动，保证电力机车正常运行。借助于辅助电源系统向各类辅助负载设备进行供电，其中辅助电源系统的核心是辅助变流器，所以，辅助变流器的技术及集成方式和电力机车辅助电源系统性能有较大的关联。
1.HX-D3系列电力机车辅助电源系统介绍
1.1 HX-D3、HX-D3C型电力机车
这一系列的电力机车辅助电源系统主要组成部分包含2组单独的辅助变流器APU1和APU2，系统具有较强的冗余性，其中1组辅助变流器出现故障后，另一组就会以定压定频方式向各辅助机组进行供电。这两组的辅助变流器主要在2个牵引变流柜中进行集成，由LC滤波装置组成滤波柜，回路中的各接触器和自动开关等，都安装在控制电器柜内。这一系列的电力机车充电机主要使用DC-AC-DC的变换方式，借助电容器和IGBT构成的逆变电路，逆变出交流方波电源，经过高频变压器的降压隔离，再通过全波整流电路和滤波电路输出DC110V，以此向机车控制电路和蓄电池进行供电。而在另一辅助变流器中主要设置有库内电源插座，能够将其中DC750V电源接入到辅助变流器中，逆变出定压定频的三相辅助电源，从而达到机车辅助电机试验及蓄电池充电需要。
1.2 HX-D3B型电力机车
这一系列的电力机车主要有3组单独的三相辅助电源，其中每一组电源回路的组成都包含辅助隔离变压器、辅助逆变器、接触器、滤波电容以及自动开关等。都使用DC-AC变换方式，通过滤波电容器、滤波变压器和降压后向3组三相负载支路进行供电。电力机车在正常运行的状态下，其中有两组辅助电源是通过变压变频的方式进行供电，而剩余1组使用定压定频的方式进行供电，主要负责水泵、油泵、空压机、蓄电池充电器、变流器风机等的供电。如果其中1组辅助电源发生故障，剩余两组都能确保电力机车辅助系统的正常运行，进行冗余供电。在定压定频辅助回路中设置有两个库内电源插座，将三相380V交流电源引到车上，利用自动开关控制，各辅助设备进行库内供电试验，也能够作为机车库内动车电源。
2.HX-D3系列电力机车辅助电源系统性能
电力机车辅助电源系统的性能主要受辅助变流器的影响。
根据辅助变流器输入侧电源的不同来源，辅助电源系统主要分为交-直-交型辅助电源系统和直-交型辅助电源系统。
2.1交-直-交型辅助变流器
HX-D3、HX-D3C系列电力机车的辅助变流器输入电源主要来源于主变压器的辅助绕阻，采取这种类型的辅助电源系统，辅助变流器的构成主要包含四象限整流器、三相逆变器、中间直流环节部分。网侧使用四象限整流器，具有较好的动态响应性，在接触网压存在较大波动的情况下，中间直流环节的电压也能够确保稳定，辅助变流器输出电压不会出现波动，能够较稳定的为辅助电源系统供电。这种形式的辅助变流器能够保证其独立性，不会受到其他设备的影响，不过在变压器中由于增加辅助绕阻抽头，结构复杂性提高，不仅需要辅助逆变器，还要设置中间直流回路和四象限整流器，硬件结构也具有较强的复杂性。这种形式的辅助变流器系统，接地检测和三相辅助负载回路接地检测都由对应的辅助变流器设置的中间直流环节电流接地检测装置完成，接地检测装置能够可靠的实行接地故障保护。
2.2直-交型辅助变流器
HX-D3B型电力机车辅助变流器的输入电源主要来源于牵引变流器的中间直流回路，所以，省略了交-直转换，能够直接利用直-交型辅助变流器实现直流电到三相交流电的转换。这种形式的辅助变流器能够使主变压器取消辅助绕阻，其结构得到了优化，借助牵引电动机再生制动能量，能够保证辅助系统连续供电，辅机的启动次数减少，辅机的使用时限可以得到良好的延长。牵引变流器的中间直流环节具有较高的电压等级，但辅助电源输出回路的电压等级通常在DC460V以下，这种形式的辅助变流器需要先进行降压，利用三相辅助降压隔离变压器降到需要的电压等级，保证了高压回路和辅助负载回路之间的电气隔离。
2.3辅助变流器的集成方式
首先是主辅一体化集成。HX-D3B型电力机车的3组辅助变流器分别集成在3个功率变流柜内，和牵引变流器共同使用一个中间直流回路。机车辅助电源系统集成方式为主辅一体化，这种集成方式具有较好的优点：利用牵引变流器就能够从中间直流回路中直接回路取电，和辅助变流器之间一同集成，优化了整流回路和中间回路，变流元件的使用率得到了有效的提升。其次，两者之间一同使用冷却系统和机械结构，变流设备整体的体积、重量减小，成本大大降低，使得变流系统更加可靠。另外是主辅单独集成。HX-D3、HX-D3C型电力机车主要使用这种主辅单独集成的方式，也就是两组辅助变流器分别在两个牵引变流柜内进行集成，然后和牵引变流器之间共同使用机械结构和冷却系统，两者在电气上完全隔离，不会产生影响。
结语：
综上所述，根据HX-D3系列电力机车辅助电源系统的性能分析，能够得知，交-直-交型辅助电源系统在硬件成本上较高，变压器结构也较为复杂，但是辅助电源系统在电气上完全隔离主牵引变流系统，使机车整体的电气可靠性得以提高。而直-交型辅助电源系统省去了中间回路和整流回路，通过主辅一体化集成方式，节约了成本，保证了变流系统的可靠性，并且辅助系统能够连续供电，辅机使用年限得到有效延长。
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