传动控制单元的车辆级控制功能框图
司机指令
电机包络线
变流器控制级的核心任务
变 流 器 控 制 级
对整流器的实时控制 稳定中间电压 对逆变器及交流异步牵引电机的实时控制 粘着利用控制 同时具备完整的故障保护功能 模块级的故障自诊断功能 一定程度的故障自排除功能
DCU插件简介
MCC
脉冲分配
模拟输入A 模拟输入
1 1
KM4 KM1
4 14
KM5 KM2
4 14
KM6 KM3
4 14
A1
A1
A1
KM4
A2 21 A1
KM5
A2 21 A1
KM6
A2 21 13 A1 13 13 31 31 31 1 1 1
1
B1
J1
A2
B2
J2
A2
B3
J3
14 A2
J1
14 A1
J2
14 A1
J3
A1
KM1
32
KM2
32
KM3
DCU插件简介
SMC（TE277-030000） 完成管理AMS总线，车辆逻辑单元的控制； 牵引/制动特性控制；故障的记录及传递等 功能
DCU插件简介
通信接口（ZS826A-443-000） 为DCU提供MVB通信接口，对内通过双口RAM连接 AMS总线，对外连接车辆MVB总线
DCU插件简介
MCC电机控制（TE277-010000） MCC采用直接转矩控制，对电机电流等采用 瞬时值控制，通过高速A/D采集控制所需的 直流电压、逆变电流等信号，产生逆变控制 PWM信号
32
KM4
2
KM5
2
KM6
2
K1
2
K2
2
K3
2
KM1
22
KM2
22
KM3
22
KM1
A2
KM2
A2
KM3
A2
110V－ － X93:22
110V+
变流器控制基本原理
DCU的控制可分为两层功能，上层的控制功能主 要由SMC通过对AMS总线的控制来实现，下层由网 侧变流器控制器（LCC）、牵引电机侧变流器控制 器（MCC）构成进行实时控制。 DCU控制原理：采用PWM调制实现四象限脉冲整 流器控制，采用直接转矩控制完成对异步牵引电 动机的精确转矩控制，实现完全微机化、数字化 的实时控制。DCU具有符合列车通信网络（TCN） IEC61375标准的MVB通信接口，对外与车辆总线相 连，与中央控制单元等形成控制与通信系统。DCU 内部则构成并行AMS总线。
固定放电电阻
牵引变流器结构背面图
风机 （FAN1-2） 斩波电阻 （RCH1-3）
二次谐振回路电容器 （C3-8）
主电路接口
单相输入 三相输出
库用接口
电抗器
柜体正视图
A相 相 X51 4QS3 (变流器模块) 变 IBBM120S2 B相 相 C相 相 D相 相 T1 VH1 VH2 VH3 D相 相 A相 相 4QS1 (变流器模块) 变 IBBM120S2 X12 X21 INV1 (变流器模块) 变 IBBM120S2 B相 相 C相 相 D相 相
传动控制单元DCU 传动控制单元
传动控制单元（DCU），采用时代电气自主研 发的“异步电动机直接转矩控制”软件和 “交流传动模块化设计”硬件。是在消化吸 收HXD1电力机车技术基础上加以修改和完善 的。
DCU主要功能 主要功能
完成对机车的牵引/制动特性控制、逻 辑控制、故障保护，实现对四象限整流器 和牵引逆变器及交流异步牵引电机的实时 控制、粘着利用控制，以满足车辆动力性 能、故障运行、救援能力及实现预期的运 行速度等。
模拟输入B 模拟输入B
网侧信号
LCC 电机信号
通讯接口
SMC
数字入出
开关电源
控制接口
DCU插件简介
开关电源（TE283-000000） 为机箱提供+5V、±15V、 ±24V，为机箱内 各插件、风扇层、电流、电压传感器、速度 传感器等提供电源
DCU插件简介
数字入出（TE213-090000） 20路110V数字量输入，12路数字量输出
主电路简介—变流器模块 主电路简介 变流器模块
四象限变流电路
四象限变流器采取瞬态电流控制策略，使得中间 直流环节的电压保持恒定，并使变压器次边的功率因 数接近于1。 1、 电路构成 一个变流柜由三组相同的四象限变流器组成，每 组由1个充电电阻、1个充电接触器、1个短接接触器、 1个输入电流传感器及1个四象限变流器构成(每个臂 由两个IGBT模块并联组成)。 2、 工作原理 在牵引工况下进行交-直变换，为中间直流电路 提供电能；在再生制动工况时，对中间直流电路能量 进行直-交变换，将电能回馈给电网。
DCU插件简介
网侧信号（TE277-050000） 网侧控制的外围板，对网压同步信号、输入电流信 号、主电路接地保护信号、中间直流电压；对原边 电流，同时采集四象限变流器IGBT元件工作状态并 把故障信息送给SMC板处理
DCU插件简介
模拟输入A（TE277-060000） 模拟输入B（TE277-080000） 每块插件有18路模拟量处理通道,对逆变器输 出电流；斩波支路电流，直流电压、主回路接 地检测电压Ud3；变压器原边电流、4QS输入电 流；电机温度、水温、水压等信号采集
DCU插件简介
电机信号（TE277-040000） 电机侧控制的外围板，对速度信号进行滤波处理、 二选一；并具有三重牵引逆变器输出过流保护、中 间直流电压过压保护、斩波过流保护、接地保护； 同时采集三个逆变器的IGBT元件工作状态并把故障 信息送给SMC板处理
DCU插件简介
LCC网侧控制（TE277-050000） 硬件与电机控制插件相同，对三重四 象限脉冲流整器的实控时制，完成同 步信号的锁相环处理
主电路简介
三个主电路单元的直流回路通过隔离开关（K1、 K2、K3）并在一起，正常工作时隔离开关闭合， 三个单元共用中间直流回路和二次谐振回路。当 其中任意一个主电路单元故障时，断开相应的隔 离开关和充电接触器，将该故障单元切除，其余 两个单元正常工作，机车只损失1/6的动力，从而 将故障造成的影响降至最低。 变流器具有库内动车功能，通过R、S端子外接 DC600V库内电源输入变流器，经二极管整流、逆 变后输出三相VVVF电压驱动牵引电机。足以驱动 机车以约5km/h的速度运行。
DCU主要功能 主要功能
DCU通过MVB网络接收司机指令，将司机指令 转化为机车的运行工况。 DCU具有机车级控制和变流器级控制的功能。 机车级的控制功能是根据司机指令完成对机 车牵引/制动特性控制和逻辑控制，实现对主电路 中接触器的通断控制和牵引变流器的启/停控制， 计算列车所需的牵引/电制动力等，如下图所示。
DCU插件简介
脉冲分配（TE277-070000） 将MCC发出的PWM信号由5V转换到24V输出，接 收模块脉冲分配来的元件状态、故障保护的24V 信号，转换成5V信号，送电机信号插件保护
保护要求
• 要求能够对原边电流、四象限输入电流、原边 接地、中间电压过压、中间回路接地、逆变电流 过流进行硬件级保护，以确保严重故障的保护快 速、有效； • 要求能够对接触器故障、模块过热、电机超温、 原边电压过欠压、变流器冷却水温、变压器冷却 油温进行软件级保护，以保证整体电气系统工作 在稳定可靠的环境中。
主电路简介
变流器主电路采用二电平三重四象限：PWM整流器 ＋VVVF逆变器模式，每重四象限整流器和一个逆 变器组成一组供电单元，为一台牵引电机供电， 轴控控制方式。 每个主电路单元有独立的充电短接回路和固定放 电回路。 三重四象限互相错开一定的相位角度，有利于减 小对电网的谐波污染，降低直流回路的纹波。
7200kW电力机车牵引变流器 7200kW电力机车牵引变流器
时代电气售后服务中心 2009年08月28日 2009年08月28日
主要内容
一、TGA9型牵引变流器概述 二、主电路简介 三、控制电路简介 四、冷却系统简介
TGA9型牵引变流器概述 一、 TGA9型牵引变流器概述
用途
TGA9型牵引变流器应用于机车轴式为C0-C0， 牵引电机轴功率为为1.2MW的7200kW六轴货运 电力机车。 其设计充分借鉴了时代电气之前对等开发 HXD1型电力机车牵引变流器样机的研制经验和 成熟技术，两者的核心部件如变流器模块的主 体结构完全相同。
热交换器组件 （FAN3） ）
C相 相 B相 相 A相 相
X62
X31
X42
UTBL
充 电 电 阻 单 元
K M 4
K M 5
K M 6
K3 K2 K1 XP
B1
B3 B2
固定放电电阻组件 （DCHRS） ）
LH9
LH6
J1 J2 J3 KM3 KM2 KM1
XN
XC1
XC2
二、主电路图
序号 1 2 3 4 5 6 7 8
三、控制原理简介
接触器逻辑图
X93:D 110V+
DCU－XD13 －
2 充电1 8 短接1 4 充电2 10 短接2 6 充电3 12 短接3
3 13 3 13 3 13
DCU－XD14 －
6 短 短接1状态 7 短 短接2状态 8 充电1状态 短 短接3状态 3 4 充电2状态 5 充电3状态 12 隔离 开关1状态 13 隔离开 开关2状态 14 隔离开 开关3状态
传动控制单元
C相 相 B相 相 A相 相
X52
X11
Байду номын сангаас
X22
A相 相 X61 INV3 (变流器模块) 变 IBBM120S2 B相 相 C相 相 D相 相