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HXD3型电力机车用蓄电池充电器故障分析

摘要：介绍了HXD3型机车用蓄电池充电器的基本结构、工作原理、故障分析，

有针对性的提出解决措施，减少充电器的故障率，提高其可靠性及稳定性。

关键词：HXD3；充电器；故障分析

引言1

HXD3型电力机车为2001年我国大连机车车辆厂引进日本东芝技术进行研制

生产的货运机车，首批约30辆HXD3型电力机车电源柜装备的是日本东芝原装的

RFE081-A0型电源柜，其余机车电源柜全部为大连宏光电气有限公司生产的BC06-

I型蓄电池充电器，BC06-I型蓄电池充电器其基本结构、原理均与日本东芝原装的

RFE081-A0型电源柜十分相似，均采用1+1的结构模式。

BC06-I型蓄电池充电器为HXD3系列电力机车首批国产化的机车电源，其结

构上存在一定不足，导致其在使用过程中故障率比HXD3C、HXD3D型电力机车电

源柜故障率高很多。

基本结构及工作原理2

基本结构2.1

BC06-I型蓄电池充电器正面为两台功率单元、两台电磁接触器盘、无熔丝断

路器、继电器盘、主电路端子排及控制电路端子排。蓄电池充电器背面为功率单

元的变压器、输入电抗器、输出电抗器各两台。另对于低温运行时（-25℃以下），

在两台逆变单元的下部和电磁接触器盘下部分别配置一台加热盘。

功率单元正面为主控制板和安装板，功率单元中间位置为电力电容，单元后

侧为散热器，IGBT、IGBT驱动板、输出全桥整流二极管全部安装在散热器上。

工作原理2.2

大连宏光电气有限公司生产的HXD3系列机车电源柜主电路均由两个相对独

立且互为备份的功率单元组成，电路输入也采用了冗余设计，通常只有一组处于

工作状态，当其故障时，由另一组功率单元启动供电。每个功率单元又由系统控

制电路、输入滤波电路、逆变电路、变压隔离电路、整流电路、输出滤波电路等

几个部分组成。其中系统控制电路将负责输入输出的系统配电、辅助信号控制电

路的处理等功能。

BC06-I型蓄电池充电器的主电路原理入图1所示。

图1BC06-I型蓄电池充电器的主电路原理

3BC06-I型蓄电池充电器常见故障及故障分析

因设计缺陷等原因，BC06-I型蓄电池充电器造成的故障频率较高，经分析，

主要故障类型有：驱动板故障、IGBT损坏、光纤烧损等几大类。

驱动板3.1、IGBT故障

经对BC06-I型蓄电池充电器的原理结构进行分析，同时将其与HXD3C、

HXD3D型电力机车的BC10-I、BC10-IA型DC110V电源柜进行纵向对比，发现

BC10-I、BC10-IA型DC110V电源柜故障率与BC06-I型蓄电池充电器相比低很多，

而这三个型号的电源柜结构上变化不大，BC10-I、BC10-IA型DC110V电源柜的驱

动板直接集成在主控制板上，离发热源IGBT、整流二极管较远，且他们之间还有

安装板隔开，热量很难传递到主控制板上。而BC06-I型蓄电池充电器的IGBT驱

动板安装在IGBT上方，离发热源IGBT、整流二极管很近，受到热辐射，加速了

驱动板上电子元器件的老化速度，使驱动板提前进入不稳定的工作状态。

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IGBT作为蓄电池充电电器的主要功率元件，其工作时处于开关状态，高速的

通断使其结温不断上升，加上充电器散热效果不理想，导致IGBT的性能不断下降。

同时，当驱动板进入不稳定工作区时，也有可能发