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摘 要：HXD3型电力机车在过去的两年多时间里共发生110V电源装置故障32起。共发生返修次数30起。经统计返厂原因主要分为：售后服务人员未及时找到故障点而未能在现场处理致控制板返厂，为保证电源性能可靠而将怀疑有问题的单元返厂检测，元件质量问题造成产品破坏。
关键词：电力机车；电源装置；分析；解决；
中图分类号：U264.2 文献标识码：A 文章编号：1674-3520（2015）-03-00-02
一、DC110V电源装置
输入电源来自辅助逆变器（简称APU）的中间直流750V电压，通过高频隔离变换，向机车提供稳定的DC110V控制电压，同时与蓄电池并联，作为车载充电器，向蓄电池充电。机车主控制系统（简称TCMS）控制两套PSU的工作顺序，监视PSU的工作状态，当其中一组故障时，会自动转换到另一组供电。PSU根据脉宽调制技术控制IGBT元件，将750V直流电压调制为单相脉冲电压，然后经过高频变压器和整流器，最后滤波输出DC110V电压。充电装置的工作过程为：APU开始工作后，其中間直流回路的电压逐渐上升至750V，控制电路检测到此电压并维持10s，先闭合CTT接触器，预充电回路投人工作，中间电容FC两端电压上升，延时3s后预充电完成。触发晶闸管CHS，装置进入工作状态，输出IGBT门极信号，得到110V直流电源。APU停止工作后，输入电压下降，当FC两端电压低于620V时，装置也停止工作。输出电压控制是双闭环控制系统，电压控制环起主要作用，电流控制环起辅助作用。在恒压阶段，输出电压的反馈值与基准电压比较后，确定一个输出波形至PWM发生器，产生IGBT的门极控制信号；在恒流阶段，过程与恒压阶段类似，只是在电压比较器处多比较了一个“输出电压降低值”的参数，这个值根据限流曲线生成，此时电流控制环的地位比电压控制环高，起主导作用。
二、故障发生情况及原因分析
HXD3型电力机车在过去的两年多时间里共发生110V电源装置故障32起。共发生返修次数30起。经统计返厂原因主要分为下面三类：
（一）售后服务人员未及时找到故障点而未能在现场处理致控制板返厂。14台HXD3型电力机车配载的110V电源装置是大连宏光电气有限公司2006年与日本东芝公司合作的技术引进项目。由于国外对我国的一些核心技术限制，甚至一些核心元件采购上的限制，使厂方在设计之初走了一些弯路。这期间为完善产品厂方进行了几次改进，其中就包括在2008年末为抑制现场环境温度过高对CPU运行造成不良影响而采用外部程序存储芯片。
由于现场守候服务人员技术水平参差不齐，现场查找原因可能会花费大量时间，厂方为保证在最短时间内解决该问题，不影响段方机车运用。因此要求售后服务人员在不能立刻判定出故障原因的情况下可以直接更换配件。因为产品采用的是模块化设计，更换模块后基本可以解决所有问题，所以服务人员大多采用这种方式做现场处理，将故障部件返回公司查找故障。这就造成了现场返回的部件过多。
（二）为保证电源性能可靠而将怀疑有问题的单元返厂检测。6台
由于售后服务人员的原因返还的部件除了上面说到的数量外，还有6个逆变单元。这些单元都是在运行中发生了保护动作。而到段检查时也没有发现具体问题。服务人员担心产品再次出现问题会影响机车运行，所以将产品返厂进行检查。经常厂方检查这些产品没有质量问题，在运行时因特殊原因而进行保护动作是正常的，而厂方为单元设置多项保护措施正是出于此目的。
（三）元件质量问题造成产品破坏。
至此统计到自2009年至今的两年时间里，丰台西区域共发生故障返修元件32起，而其中的至少20起是本不应该发生的或是可以现场处理的。这说明了产品设计在工艺指导上的还是有些漏洞，经过不断的改进已经使得上面的问题得到很好的解决和控制。同时厂方也与原材料供应商建立积极的联系，提供改进一件，以求得最大程度降低原材料的故障率。从后期的产品来看，这一点也取得了非常不错的效果。
三、改进措施
（一）对PSU充电装置的改进
对于蓄电池来说，电压、充放电电流是其工作性能的一个重要指标。HXD3机车上只有电压显示，没有充放电电流显示，在应用过程中无法掌握蓄电池充放电电流状态。为了进一步完善电源装置的功能，让乘务人员能够随时观察到蓄电池的充放电状态，及早发现蓄电池的充放电异常情况，以便排除初期故障隐患，防止故障损失进一步扩大化，我们特向厂方提出对蓄电池充放电电流进行监测的技改要求。该项目目前已经成功实施，由某公司开发生产的PYD-1型蓄电池状态监测仪已经应用到后期生产的HXD3机车上，对蓄电池充放电情况起到了良好的监测作用。
（二）日常维护保养和使用方面的措施
为了做好HXD3机车110V电源装置的日常维护保养工作。丰台机务段主要从使用过程和定期维保两个方面入手，来保证电源装置的良好性能和机车的安全运用。
1、日常维护保养
每半年对蓄电池组进行一次检查和维护，主要是测量蓄电池电压、内阻大小，检查蓄电池单节有无漏液、变形和连线松动等。
2、110V电源装置的使用
机车整备作业时，检修人员必须检查并记录机车蓄电池电压和PSU充电装置的充电电压值，轻载试验蓄电池的放电状况，检查机车故障信息，通过改变TCMS时间设置的方式来试验PSU装置的双组工作转换情况。机车整备完毕、库内停留或短备期间，必须断开机车蓄电池控制总开关；机车长期停放解备后，必须检查蓄电池电压，防止蓄电池亏电。
控制电气柜上直流加热开关施封，严禁闭合该开关。机车蓄电池电压<100V时，必须进行充电。机车升弓合闸后，检查PSU装置的充电电压，机车运行时，应注意观察机车控制电压值。当发现蓄电池电压始终低于110V时，表示PSU装置或蓄电池自身有故障，要关闭机车照明和其他辅助设备电源开关，尽量减小蓄电池的放电电流，以维持列车运行到前方车站再做处理。
四、结束语
通过对电源装置运用中暴露出质量问题的分析，制定了改进措施，并在后续电源装置生产中实施，相信可以达到降低故障率直至消灭故障、保障机车可靠运用的目的。
关键词：电力机车；电源装置；分析；解决；
中图分类号：U264.2 文献标识码：A 文章编号：1674-3520（2015）-03-00-02
一、DC110V电源装置
输入电源来自辅助逆变器（简称APU）的中间直流750V电压，通过高频隔离变换，向机车提供稳定的DC110V控制电压，同时与蓄电池并联，作为车载充电器，向蓄电池充电。机车主控制系统（简称TCMS）控制两套PSU的工作顺序，监视PSU的工作状态，当其中一组故障时，会自动转换到另一组供电。PSU根据脉宽调制技术控制IGBT元件，将750V直流电压调制为单相脉冲电压，然后经过高频变压器和整流器，最后滤波输出DC110V电压。充电装置的工作过程为：APU开始工作后，其中間直流回路的电压逐渐上升至750V，控制电路检测到此电压并维持10s，先闭合CTT接触器，预充电回路投人工作，中间电容FC两端电压上升，延时3s后预充电完成。触发晶闸管CHS，装置进入工作状态，输出IGBT门极信号，得到110V直流电源。APU停止工作后，输入电压下降，当FC两端电压低于620V时，装置也停止工作。输出电压控制是双闭环控制系统，电压控制环起主要作用，电流控制环起辅助作用。在恒压阶段，输出电压的反馈值与基准电压比较后，确定一个输出波形至PWM发生器，产生IGBT的门极控制信号；在恒流阶段，过程与恒压阶段类似，只是在电压比较器处多比较了一个“输出电压降低值”的参数，这个值根据限流曲线生成，此时电流控制环的地位比电压控制环高，起主导作用。
二、故障发生情况及原因分析
HXD3型电力机车在过去的两年多时间里共发生110V电源装置故障32起。共发生返修次数30起。经统计返厂原因主要分为下面三类：
（一）售后服务人员未及时找到故障点而未能在现场处理致控制板返厂。14台HXD3型电力机车配载的110V电源装置是大连宏光电气有限公司2006年与日本东芝公司合作的技术引进项目。由于国外对我国的一些核心技术限制，甚至一些核心元件采购上的限制，使厂方在设计之初走了一些弯路。这期间为完善产品厂方进行了几次改进，其中就包括在2008年末为抑制现场环境温度过高对CPU运行造成不良影响而采用外部程序存储芯片。
由于现场守候服务人员技术水平参差不齐，现场查找原因可能会花费大量时间，厂方为保证在最短时间内解决该问题，不影响段方机车运用。因此要求售后服务人员在不能立刻判定出故障原因的情况下可以直接更换配件。因为产品采用的是模块化设计，更换模块后基本可以解决所有问题，所以服务人员大多采用这种方式做现场处理，将故障部件返回公司查找故障。这就造成了现场返回的部件过多。
（二）为保证电源性能可靠而将怀疑有问题的单元返厂检测。6台
由于售后服务人员的原因返还的部件除了上面说到的数量外，还有6个逆变单元。这些单元都是在运行中发生了保护动作。而到段检查时也没有发现具体问题。服务人员担心产品再次出现问题会影响机车运行，所以将产品返厂进行检查。经常厂方检查这些产品没有质量问题，在运行时因特殊原因而进行保护动作是正常的，而厂方为单元设置多项保护措施正是出于此目的。
（三）元件质量问题造成产品破坏。
至此统计到自2009年至今的两年时间里，丰台西区域共发生故障返修元件32起，而其中的至少20起是本不应该发生的或是可以现场处理的。这说明了产品设计在工艺指导上的还是有些漏洞，经过不断的改进已经使得上面的问题得到很好的解决和控制。同时厂方也与原材料供应商建立积极的联系，提供改进一件，以求得最大程度降低原材料的故障率。从后期的产品来看，这一点也取得了非常不错的效果。
三、改进措施
（一）对PSU充电装置的改进
对于蓄电池来说，电压、充放电电流是其工作性能的一个重要指标。HXD3机车上只有电压显示，没有充放电电流显示，在应用过程中无法掌握蓄电池充放电电流状态。为了进一步完善电源装置的功能，让乘务人员能够随时观察到蓄电池的充放电状态，及早发现蓄电池的充放电异常情况，以便排除初期故障隐患，防止故障损失进一步扩大化，我们特向厂方提出对蓄电池充放电电流进行监测的技改要求。该项目目前已经成功实施，由某公司开发生产的PYD-1型蓄电池状态监测仪已经应用到后期生产的HXD3机车上，对蓄电池充放电情况起到了良好的监测作用。
（二）日常维护保养和使用方面的措施
为了做好HXD3机车110V电源装置的日常维护保养工作。丰台机务段主要从使用过程和定期维保两个方面入手，来保证电源装置的良好性能和机车的安全运用。
1、日常维护保养
每半年对蓄电池组进行一次检查和维护，主要是测量蓄电池电压、内阻大小，检查蓄电池单节有无漏液、变形和连线松动等。
2、110V电源装置的使用
机车整备作业时，检修人员必须检查并记录机车蓄电池电压和PSU充电装置的充电电压值，轻载试验蓄电池的放电状况，检查机车故障信息，通过改变TCMS时间设置的方式来试验PSU装置的双组工作转换情况。机车整备完毕、库内停留或短备期间，必须断开机车蓄电池控制总开关；机车长期停放解备后，必须检查蓄电池电压，防止蓄电池亏电。
控制电气柜上直流加热开关施封，严禁闭合该开关。机车蓄电池电压<100V时，必须进行充电。机车升弓合闸后，检查PSU装置的充电电压，机车运行时，应注意观察机车控制电压值。当发现蓄电池电压始终低于110V时，表示PSU装置或蓄电池自身有故障，要关闭机车照明和其他辅助设备电源开关，尽量减小蓄电池的放电电流，以维持列车运行到前方车站再做处理。
四、结束语
通过对电源装置运用中暴露出质量问题的分析，制定了改进措施，并在后续电源装置生产中实施，相信可以达到降低故障率直至消灭故障、保障机车可靠运用的目的。