交流传动电力机车采用蓄电池库内移车的研究

王 威，李 新，张 律

（中国北车集团 大连机车车辆有限公司 技术开发部，辽宁大连110621）

和谐型交流传动电力机车自技术引进、消化、吸收再创新以来已批量生产接近四千台，配属在我国各机务段作为货运与客运列车的牵引动力。机车在检修过程中需要在无网区移动机车时，除采用调车机车移车外还可以由机车上库用插座连通地面电源进行移车。但由于各型机车的移车插座不统一，以及受地面电源分布位置的限制，不便于移车操作。受机车控制电源充电设备特性以及整车设备布置空间等因素影响，电力机车控制电源通常由48节蓄电池组组成，容量仅为170 Ah。以HXD3型电力机车为例介绍了在不连接外部电源和降弓状态下，通过车载蓄电池进行低速移车的可行性进行分析以及试验验证结果。

1 蓄电池移车原理

使用机车第2轴的牵引电机作为移车的动力源，将QS3（库内动车转换开关）转换值蓄电池移车位后，将蓄电池接入机车第2轴变流器中的主回路。通过微机控制km1（蓄电池移车接触器）闭合，变流器得到蓄电池的电源后，将110 V直流电转换成交流电，驱动交流牵引电动机，完成移车动作。蓄电池移车原理见图1。当机车处于蓄电池移车状态时，微机系统对蓄电池电压、蓄电池放电电流进行检测。为了保证机车蓄电池移车后，机车能够升弓、合主断，当蓄电池端电压下降至88 V时，系统进行报警，并断开蓄电池移车接触器。

图1 机车蓄电池移车相关原理图

2 主要部件及功能

（1）库内动车转换开关：库内动车转换开关是将蓄电池与变流器连接到一起的开关转换设备。

（2）蓄电池移车接触器：将蓄电池的电能输送到变流器中的连接主线上的接触器。

（3）微机显示屏：通过微机显示的操作，控制机车进行蓄电池移车操作，及相关保护功能。

（4）变流器：将蓄电池的直流电转换为可变频率的交流电的装置。

（5）牵引电动机：用于牵引机车运行。

3 分析计算

机车按起动阻力5 N／k N计算，HXD3机车蓄电池移车输出牵引力曲线如图2。

图2 蓄电池动车的输出牵引力曲线

按上述曲线机车轴功率为17.5 k W，考虑蓄电池的内阻65 mΩ左右，机车的电流和速度关系如图3。

图3 机车电流、速度关系

考虑到移车时蓄电池比额定容量要低（按80%），同时动车后蓄电池要留有足够容量用于升弓等（20%），蓄电池最大放电效率95%以及温度的影响（－40℃时只能发挥35%）等因素。机车如使用现有的170 Ah蓄电池组，按1小时率容量102 Ah，理论上机车可以移动约3 km的距离。

4 试验验证

蓄电池电压94 V开始的运行机车库内动车模式试验性能见图4、图5，目标性能特性维持固定扭矩至1 km／h，为确保机车的加速性能，机车速度由1 km／h至5 km／h时牵引力线性降为零。试验中当检测到蓄电池电压下降至约70 V时，电机逆变器停止输出。

图4 蓄电池电压94 V移车试验

图5 试验时特性模式

图6为机车采用库用插座以及车载蓄电池组进行移车时的特性曲线，可以看出两种驱动方式性能相当，均可以满足移车要求。

图6 两种模式下库内移车加速特性

6 结束语

通过与机车采用库内移车插座方式的运行性能进行对比，采用蓄电池驱动方式也可以得到相同的运行性能。为了达到移车时距离要求，运用前应确保机车蓄电池组状态良好，初始电压应达到94 V以上。由于低温时的蓄电池放电特性将发生很大改变，短时间内蓄电池电压会显著下降，会缩短实际移车距离。

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