第35卷第5期2012年9月20日
◆
电力机车与城轨车辆
ElectricLocomotives＆MassTransitVehiclesVol.35No.5Sep.20th，2012
研究开发
◆
HXD3C型交流传动电力机车
DC600V列车供电系统
王威，杨守君，张律
（中国北车集团大连机车车辆有限公司，辽宁大连
摘
116022）
要：HXD3C型交流传动电力机车是干线客货通用电力机车，机车额定功率为7200kW，最高速度
为120km/h。该机车列车供电系统具备DC600V供电能力。文章介绍了HXD3C型机车列车供电系统的结构、技术特点，并通过试验验证该列车供电系统性能。
关键词：HXD3C型电力机车；交流传动；列车供电；测试中图分类号：U264．91+1
文献标识码：A
文章编号：1672－1187（2012）05－0048－04
DC600VtrainpowersupplysystemoftypeHXD3CACdriveelectriclocomotive
WANGWei，YANGShou-jun，ZHANGLv
（CNRDalianLocomotiveandRollingStockCo.，Ltd.，Dalian116022，China）
Abstract：TypeHXD3CACdriveelectriclocomotiveisacommonroutepassengerandfreightlocomotive.Thelocomotiveratedpoweris7200kW，andthemaximumspeedis120km/h.ThelocomotivetrainpowersupplysystemcanaffordDC600Vsupplycapacity.Thisarticledescribesthestructure，technicalcharacteristicsoftypeHXD3Clocomotivetrainpowersupplysystem，whichisverifiedbytestingtheperformanceofthetrainpowersupplysystem.
Keywords：typeHXD3Celectriclocomotive；ACdrive；trainpowersupply；test
0引言
HXD3C型机车是“和谐型”交流传动电力机车系列
中，首款适用于客货运两用车型，也是首种具备机供电能力的车型。
的相关要求，并且满足《DC600V列车供电系统冗余改造和加装车载诊断及信息远程监测技术方案审查意见》（运装技验[2004]355号）通知的要求。
1列车供电系统结构
HXD3C型机车DC600V列车供电系统主要由主变
HXD3C型机车牵引变压器内设置两组独立的AC860V供电绕组，DC600V供电装置将供电绕组输出
的交流电压整流滤波成为直流600V向列车供电。每台机车设有两个独立的供电柜，每个供电柜的额定容量为580kVA。主电路采用相控整流电路（半控桥），输出端经过LC滤波电路输出高精度、谐波含量小的直流600V。该产品技术性能和相关参数以及其它技术条件均满足TB/T3063—2002《旅客列车DC600V供电系统技术条件》中有关DC600V供电电源装置
收稿日期：2012－02－10作者简介：王
压器供电绕组、列车供电柜、供电插座、集控插座等设备组成。通过列车供电柜内的变流装置将主变压器供电绕组提供的860V交流电压转变为稳定的直流600V电压向旅客列车供电，列车供电系统框图见图1。
如图1所示，列车系统具有2路完全相同的DC
600V供电回路，互为冗余，当一路供电回路故障时，
另一路仍可向旅客列车供电。
威，高级工程师，2001年毕业于华东交通大学电气工程及其自动化专业，现从事电力机车电气系统设计工作。
-48-
王威等·HXD3C型交流传动电力机车DC600V列车供电系统·2012年第5期
图1
列车供电系统框图
针对客运列车运用可靠性高的特点，HXD3C型机车在设计时对可能影响供电系统的列车供电柜、供电控制系统和电压传感器进行了冗余设计。每个列车供电柜的供电控制系统均设有A、B两组微机控制单元和3个电压传感器，其中2个电压传感器分别是A/B组微机控制单元所使用的控制电压传感器，另外1个电压传感器是接地电压传感器。当A/B组控制电压传感器或微机控制单元故障时，司乘人员可通过设置在操纵台处的A/B组转换开关进行转换，大大提高了
最大输出电流/A
输出电压相对峰-峰纹波因数效率（额定工况）额定点功率因数冷却方式
≤750≤15%≥95%
0.8（全输入电压范围0.7~0.9）
强迫通风冷却
2.2主要功能
HXD3C型机车DC600V列车供电系统具备以下
功能：1）集中控制功能；2）控制系统冗余备份；3）故障显示及隔离功能；4）通信功能5）故障自诊断及信息转储功能；6）电能计量功能；7）交直流过压保护；8）交直流过流保护；9）短路保护；10）主电路接地保护；11）电抗器过热保护；12）冷却风机过载保护。
DC600V列车供电系统的可靠性。
2
2.1
技术特点
主要性能指标额定输入电压/V输入电压范围/V输入电压频率/Hz额定输出电压/V额定输出电流/A额定输出容量/kW电压允许变化范围/V
AC860AC602～1066
50DC600
6672×400
DC520~630
3
3.1
列车供电系统性能测试
供电负载投入、切除测试
通过列车供电插座向旅客列车供电，在空载条件
下将所有负载直接投入，验证在负载突增时列车供电系统输出品质；在100%负载时分别切除50%负载、
100%负载，验证在负载突减时列车供电系统输出品
质。在100%负载条件下模拟机车过分相，检查列车供
-49-
电力机车与城轨车辆·2012年第5期
电装置的软启动功能。切除一组列车供电柜，验证另一组列车供电装置是否能正常工作。
试验过程中，DC600V供电系统1号供电柜负载为25%的条件下，供电系统电参数曲线见图2；1号、2号供电柜负载均为50%的条件下，供电系统电参数曲线见图3；2号供电柜负载为100%的条件下，供电系统电参数曲线见图4。
3.2电压波动测试
供电柜在负载为187kW条件下（切除负载试验
中，由于条件限制，供电系统无法达到100%负载状态，且负载无法突减至50%及零），切除负载，输出电压会产生波动，而波动最大值均产生在最后负载降为零的时刻。供电柜输出电压波动范围为535.8～731.9V，瞬态过电压超过720V的持续时间最长为1.79s。瞬态电压变化曲线见图5。
图21号供电柜投入25%负载，2号供电柜投入100%负载时
的供电系统电参数曲线
图5供电系统切除所有负载时输出电压的变化
3.3输出电压控制范围测试
试验过程中，DC600V供电系统输出功率达到稳
定后，供电柜输出电压的控制范围为573.6~625.0V，见图6。
图31号、2号供电柜投入50%负载时的供电系统电参数曲线
图6供电系统输出电压、功率曲线
3.4过分相区列车供电测试
测试列车通过地面过分相时的电参数曲线见图7。
DC600V供电系统恢复至额定输出电压过程中，1号
供电柜输出电压上升率为0.08V/ms，2号供电柜输出电压上升率为0.08V/ms。
测试列车经过分相区间后，DC600V供电系统输出电压达到额定之后，经过波动后达到稳定输出。此
图4
2号供电柜投入100%负载，1号供电柜投入50%负载的
供电系统电参数曲线
过程中，输出电压波动范围为：1号供电柜549.4~
670.3V，2号供电柜532.5~663.2V（见图8
）。
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王威等·HXD3C型交流传动电力机车DC600V列车供电系统·2012年第5期
波
图7供电系统输出电压曲线
图9供电柜效率
因数小于15%，输出电压上升率低于500V/ms；额定输出功率条件下，供电系统效率高于98%；切除一组供电柜，另一组供电柜工作正常，输出功率超过
400kW，满足机车运用的要求。
4结束语
HXD3C型机车采用了客货通用技术平台，开创了我
国交流传动客运电力机车的先河，为我国高速客运电力机车的进一步研究和发展奠定了基础，积累了宝贵的研发经验。该车列车供电系统具备DC600V供电能力，填补了我国交流传动客运电力机车的空白，对于扩大铁路运输能力，缓解铁路运输瓶颈制约具有重要
图8
供电系统输出电压波动范围
意义。
3.5供电效率测试
在额定输出功率条件下，DC600V供电系统最低
参考文献：
[1][2][3][4]
李
扬，张大勇，李晓春，等.大功率重载电力机车的设计及技术发展[J].电力机车与城轨车辆，2009，32（2）：5-9.邱关源.电路[M].4版.北京：高等教育出版社，1999.连级三.电力牵引控制系统[M].北京：中国铁道出版社，1996.王兆安，杨
君，刘进军，等.谐波抑制和无功功率补偿[M].2版.北
京：机械工业出版社，2006.
效率为98.4%（见图9）。
3.6测试结论
HXD3C型机车列车供电系统输出功率稳定时，输
出电压的控制精度为±5%；在负载变化以及过分相工况下，输出电压最大值为792.8V，瞬时过电压超过
720V持续时间最长为1.79s；输出电压相对峰-峰纹
◆
（责任编辑李娜
）
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简讯
◆
中国南车株机公司中标南非近4亿美元电力机车大单
２０１２年９月１０日，中国南车株机公司宣布中标南非Ｔｒａｎｓｎｅｔ公司价值近４亿美元的普货电力机车订单，这是中国电力机车首次登陆非洲，也是我国企业获得的最大的电力机车海外订单。
该项目机车为四轴交流传动货运电力机车，功率为３１００ｋＷ，最高时速１００ｋｍ，将采用轨距为１０６７ｍｍ的米轨转向架和３ｋＶ直流／２５ｋＶ交流５０Ｈｚ双流制供电。
根据安排，中国南车株机公司将向南非输出电力机车制造技术。此次中标的电力机车项目在南非的本地化率将超过６０％，首台电力机车预计将在２０１３年年底交付。
（颜常青）
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第35卷第5期2012年9月20日
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电力机车与城轨车辆
ElectricLocomotives＆MassTransitVehiclesVol.35No.5Sep.20th，2012
研究开发
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HXD3C型交流传动电力机车
DC600V列车供电系统
王威，杨守君，张律
（中国北车集团大连机车车辆有限公司，辽宁大连
摘
116022）
要：HXD3C型交流传动电力机车是干线客货通用电力机车，机车额定功率为7200kW，最高速度
为120km/h。该机车列车供电系统具备DC600V供电能力。文章介绍了HXD3C型机车列车供电系统的结构、技术特点，并通过试验验证该列车供电系统性能。
关键词：HXD3C型电力机车；交流传动；列车供电；测试中图分类号：U264．91+1
文献标识码：A
文章编号：1672－1187（2012）05－0048－04
DC600VtrainpowersupplysystemoftypeHXD3CACdriveelectriclocomotive
WANGWei，YANGShou-jun，ZHANGLv
（CNRDalianLocomotiveandRollingStockCo.，Ltd.，Dalian116022，China）
Abstract：TypeHXD3CACdriveelectriclocomotiveisacommonroutepassengerandfreightlocomotive.Thelocomotiveratedpoweris7200kW，andthemaximumspeedis120km/h.ThelocomotivetrainpowersupplysystemcanaffordDC600Vsupplycapacity.Thisarticledescribesthestructure，technicalcharacteristicsoftypeHXD3Clocomotivetrainpowersupplysystem，whichisverifiedbytestingtheperformanceofthetrainpowersupplysystem.
Keywords：typeHXD3Celectriclocomotive；ACdrive；trainpowersupply；test
0引言
HXD3C型机车是“和谐型”交流传动电力机车系列
中，首款适用于客货运两用车型，也是首种具备机供电能力的车型。
的相关要求，并且满足《DC600V列车供电系统冗余改造和加装车载诊断及信息远程监测技术方案审查意见》（运装技验[2004]355号）通知的要求。
1列车供电系统结构
HXD3C型机车DC600V列车供电系统主要由主变
HXD3C型机车牵引变压器内设置两组独立的AC860V供电绕组，DC600V供电装置将供电绕组输出
的交流电压整流滤波成为直流600V向列车供电。每台机车设有两个独立的供电柜，每个供电柜的额定容量为580kVA。主电路采用相控整流电路（半控桥），输出端经过LC滤波电路输出高精度、谐波含量小的直流600V。该产品技术性能和相关参数以及其它技术条件均满足TB/T3063—2002《旅客列车DC600V供电系统技术条件》中有关DC600V供电电源装置
收稿日期：2012－02－10作者简介：王
压器供电绕组、列车供电柜、供电插座、集控插座等设备组成。通过列车供电柜内的变流装置将主变压器供电绕组提供的860V交流电压转变为稳定的直流600V电压向旅客列车供电，列车供电系统框图见图1。
如图1所示，列车系统具有2路完全相同的DC
600V供电回路，互为冗余，当一路供电回路故障时，
另一路仍可向旅客列车供电。
威，高级工程师，2001年毕业于华东交通大学电气工程及其自动化专业，现从事电力机车电气系统设计工作。
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王威等·HXD3C型交流传动电力机车DC600V列车供电系统·2012年第5期
图1
列车供电系统框图
针对客运列车运用可靠性高的特点，HXD3C型机车在设计时对可能影响供电系统的列车供电柜、供电控制系统和电压传感器进行了冗余设计。每个列车供电柜的供电控制系统均设有A、B两组微机控制单元和3个电压传感器，其中2个电压传感器分别是A/B组微机控制单元所使用的控制电压传感器，另外1个电压传感器是接地电压传感器。当A/B组控制电压传感器或微机控制单元故障时，司乘人员可通过设置在操纵台处的A/B组转换开关进行转换，大大提高了
最大输出电流/A
输出电压相对峰-峰纹波因数效率（额定工况）额定点功率因数冷却方式
≤750≤15%≥95%
0.8（全输入电压范围0.7~0.9）
强迫通风冷却
2.2主要功能
HXD3C型机车DC600V列车供电系统具备以下
功能：1）集中控制功能；2）控制系统冗余备份；3）故障显示及隔离功能；4）通信功能5）故障自诊断及信息转储功能；6）电能计量功能；7）交直流过压保护；8）交直流过流保护；9）短路保护；10）主电路接地保护；11）电抗器过热保护；12）冷却风机过载保护。
DC600V列车供电系统的可靠性。
2
2.1
技术特点
主要性能指标额定输入电压/V输入电压范围/V输入电压频率/Hz额定输出电压/V额定输出电流/A额定输出容量/kW电压允许变化范围/V
AC860AC602～1066
50DC600
6672×400
DC520~630
3
3.1
列车供电系统性能测试
供电负载投入、切除测试
通过列车供电插座向旅客列车供电，在空载条件
下将所有负载直接投入，验证在负载突增时列车供电系统输出品质；在100%负载时分别切除50%负载、
100%负载，验证在负载突减时列车供电系统输出品
质。在100%负载条件下模拟机车过分相，检查列车供
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电力机车与城轨车辆·2012年第5期
电装置的软启动功能。切除一组列车供电柜，验证另一组列车供电装置是否能正常工作。
试验过程中，DC600V供电系统1号供电柜负载为25%的条件下，供电系统电参数曲线见图2；1号、2号供电柜负载均为50%的条件下，供电系统电参数曲线见图3；2号供电柜负载为100%的条件下，供电系统电参数曲线见图4。
3.2电压波动测试
供电柜在负载为187kW条件下（切除负载试验
中，由于条件限制，供电系统无法达到100%负载状态，且负载无法突减至50%及零），切除负载，输出电压会产生波动，而波动最大值均产生在最后负载降为零的时刻。供电柜输出电压波动范围为535.8～731.9V，瞬态过电压超过720V的持续时间最长为1.79s。瞬态电压变化曲线见图5。
图21号供电柜投入25%负载，2号供电柜投入100%负载时
的供电系统电参数曲线
图5供电系统切除所有负载时输出电压的变化
3.3输出电压控制范围测试
试验过程中，DC600V供电系统输出功率达到稳
定后，供电柜输出电压的控制范围为573.6~625.0V，见图6。
图31号、2号供电柜投入50%负载时的供电系统电参数曲线
图6供电系统输出电压、功率曲线
3.4过分相区列车供电测试
测试列车通过地面过分相时的电参数曲线见图7。
DC600V供电系统恢复至额定输出电压过程中，1号
供电柜输出电压上升率为0.08V/ms，2号供电柜输出电压上升率为0.08V/ms。
测试列车经过分相区间后，DC600V供电系统输出电压达到额定之后，经过波动后达到稳定输出。此
图4
2号供电柜投入100%负载，1号供电柜投入50%负载的
供电系统电参数曲线
过程中，输出电压波动范围为：1号供电柜549.4~
670.3V，2号供电柜532.5~663.2V（见图8
）。
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王威等·HXD3C型交流传动电力机车DC600V列车供电系统·2012年第5期
波
图7供电系统输出电压曲线
图9供电柜效率
因数小于15%，输出电压上升率低于500V/ms；额定输出功率条件下，供电系统效率高于98%；切除一组供电柜，另一组供电柜工作正常，输出功率超过
400kW，满足机车运用的要求。
4结束语
HXD3C型机车采用了客货通用技术平台，开创了我
国交流传动客运电力机车的先河，为我国高速客运电力机车的进一步研究和发展奠定了基础，积累了宝贵的研发经验。该车列车供电系统具备DC600V供电能力，填补了我国交流传动客运电力机车的空白，对于扩大铁路运输能力，缓解铁路运输瓶颈制约具有重要
图8
供电系统输出电压波动范围
意义。
3.5供电效率测试
在额定输出功率条件下，DC600V供电系统最低
参考文献：
[1][2][3][4]
李
扬，张大勇，李晓春，等.大功率重载电力机车的设计及技术发展[J].电力机车与城轨车辆，2009，32（2）：5-9.邱关源.电路[M].4版.北京：高等教育出版社，1999.连级三.电力牵引控制系统[M].北京：中国铁道出版社，1996.王兆安，杨
君，刘进军，等.谐波抑制和无功功率补偿[M].2版.北
京：机械工业出版社，2006.
效率为98.4%（见图9）。
3.6测试结论
HXD3C型机车列车供电系统输出功率稳定时，输
出电压的控制精度为±5%；在负载变化以及过分相工况下，输出电压最大值为792.8V，瞬时过电压超过
720V持续时间最长为1.79s；输出电压相对峰-峰纹
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（责任编辑李娜
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中国南车株机公司中标南非近4亿美元电力机车大单
２０１２年９月１０日，中国南车株机公司宣布中标南非Ｔｒａｎｓｎｅｔ公司价值近４亿美元的普货电力机车订单，这是中国电力机车首次登陆非洲，也是我国企业获得的最大的电力机车海外订单。
该项目机车为四轴交流传动货运电力机车，功率为３１００ｋＷ，最高时速１００ｋｍ，将采用轨距为１０６７ｍｍ的米轨转向架和３ｋＶ直流／２５ｋＶ交流５０Ｈｚ双流制供电。
根据安排，中国南车株机公司将向南非输出电力机车制造技术。此次中标的电力机车项目在南非的本地化率将超过６０％，首台电力机车预计将在２０１３年年底交付。
（颜常青）
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