列车电力传动与控制第9章交流传动内燃机车恒功率调速系统
恒功率励磁调节
内燃机车交—直流恒功率调速系统| [<<][>>]内燃机车交—直流恒功率调速系统（AC-DC constant power speed regulating system for diesel locomotive）满足交—直流传动内燃机车牵引性能要求，实现恒功率调速的励磁控制系统。
直流牵引电动机的转速公式为(1)式中，nD 为牵引电动机转速（r/min）；UD为牵引电动机的端电压（V）；Ce 为电势常数；ΦD为励磁磁通（Wb）；ID为电枢电流（A）；RD为电机绕组电阻值（Ω）。
调节牵引电动机的端电压UD 及励磁磁通ΦD，即可改变电机的转达nD，从而改变机车的运行速度。
在交—直流电传动内燃机车上，一般是通过调节牵引发电机的输出电压或者通过改变主电路的连接方式来达到对牵引电动机电压的调节。
而牵引电动机磁通的调节，一方面由于机车上通常采用的是串励牵电动机，其磁通随着牵引电动机电枢电流ID的变化而自动调节；另一方面还可采用对牵引电动机磁场削弱向方法来扩大磁通调节范围，从而获得更为宽广的恒功率运行速度范围。
在内燃机车上，牵引发电机既是柴油机的负载，又是引电动机的电源。
作为牵引电动机的电源，就需要改变输出电压以满足机车起动及调速的要求；作为柴油机负载，又要求在输出电压变化时维持柴油机功率恒定。
由此可见，要实现机车理想的牵引特性必定要求有与之相匹配的牵引发电机理想外特性。
牵引发电机的理想外特性在机车上，牵引发电机经整流后的输出功率PF 与柴油机输出功率Ne之间的关系可用下式表示PF ＝1 000（Ne﹣Nf j）ηFηZ＝UF·IF（2）式中，UF为牵引发电机经整流后输出的直流电压（V）；IF为输出的直流电流（A）；机车上辅助设备所消耗的总功率N f j约占柴油机功率的8%～1 0%；牵引发电机的效率ηF和硅整流器的效率ηZ与负载电流有关，但变化很小。
先假设N f j不变，并忽略效率的变化，则由上式可知，要保持柴油机功率恒定就要求牵引发电机直流侧的输出电压和电流的乘积（UF·IF）保持不变，即牵引发电机的电压与电流呈反比变化而保持其输出功率不变，应具有等边双曲线的外特性，通常称为牵引发电机的恒功率外特性曲线，如图1中b c d所示。
内燃机车牵引变频调速控制系统设计
内燃机车牵引变频调速控制系统设计1、针对铁路提速的需要，开发交流电传动工程作业机车是相当必要的。
该车设计要求应具有两种运行方式：即高速、长距离牵引运行状态和超低速稳定作业运行状态。
目前国内使用的工程作业机车，一方面没有采用交流电传动，另一方面都不具备这种性能要求。
2、牵引电机的特性从电机原理中已知，异步电动机典型的转矩——转速特性。
电机转子在同步转速时，转矩为0；当转差率很小时，转矩随速度的减小，即转差率的增加，近乎直线变化。
当转差率S为正时，为电动转矩；转差率为负时，为制动（发电）转矩。
转差率为转差频率（转子电流的频率）与定子电流频率F1之比：S＝ΔF／F1（1）异步电动机转子的旋转频率F2，如果能够测量计算出来，根据负载对转矩的需要，由电机的控制特性，便能找到其相应的转差频率ΔF，则变频器输出的定子电流频率F1为：F1＝F2±ΔF（2）式中（2）的（）对应于电动牵引状态，即定子电流的频率F1大于转子旋转的频率F2；（——）对应于发电制动状态，此时转子旋转的频率F2大于定子电流的频率F1。
图为变频牵引异步电动机额定转差频率ΔF的特性曲线。
该曲线可根据牵引异步电动机设计参数求出。
该特性曲线作为转矩设定（转差频率ΔF）的原始依据。
在变频器——牵引电动机匹配实验时进行校正，在工程作业机车现场调试时，根据需要进行适当的调速。
3、牵引变频调速控制系统的特点3.1变频牵引调速系统的控制方式由于机车本身及所牵引的拖车重量较大，一般为大惯性负载，其启动／停车时间均较长，其转矩的响应时间无快速性要求。
因此变频牵引调速采用转差频率控制，实现转矩的给定控制和转速转差闭环控制，完全能满足牵引控制的各种要求。
3.2牵引变频调速系统的工作模式工程作业车在轨道上行驶作业，通常为“双车重联工作”。
这样配置，一方面增加设备的可靠性；另一方面可适应不同的拖车载重和长大坡道、高速长距离之运行要求。
针对交流传动内燃作业机车设计以及使用方面的要求，牵引变频调速控制系统应按下述工作方式进行设计：⑴双车并联工作模式：按转矩给定控制（转差频率ΔF控制）方式工作；高速长距离（重载长大坡道等）牵引运行。
内燃机车电力传动__第五章_交直交流传动恒功率
I2—转子电流〔A〕； cos 2—转子电路功率因数；
S—转差率； n1—同步(tóngbù)转速；
〔f1—电源频率，p—磁极对数〕；
n—转子实际转速〔r/min〕； E2—转子电势，E2= 4.44k2w2f2φ=
4.4S4K2nW1n12nSf1φ=Sn1E2060；pf1
R2—转子电路电阻〔Ω〕；
额 〔定 r/T me功in率 〕PeePeP 〔e2 kn 1we30〕，95额5n P 定ee0转速Nnm e
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2、异步电动机的机械(jīxiè)特性 T=f(n)
T
不稳定区
稳定区
பைடு நூலகம்
0
nk n1
图 6— 3 异 步 电 动 机 机 械 特 性
XL2—转子漏感抗，XL2=2πf2LL2=2πSf1LL2=SXL20。
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❖异步电动机的转矩特性(tèxìng)曲线：T=f(S)
T
c o当s ф电2 源电压U1及其频率f1均不变时，那
么电磁转矩T仅随转差率S变化(biànhuà)。
〔1〕起动转矩Tq〔S=1〕
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5、效率高、利用率高、使用(shǐyòng)灵活性强
交流传动系统的总效率约为0.90，而交—直流传动系统的总效率约为 0.86。根据有关测量(cèliáng)数据说明，采用交流传动的内燃机车与直流传 动比较，在发挥相同功率时节省燃料10%~25%。由于可靠性、耐久性和 易于维修的结合，使交流传动机车的利用率显著提高，如某铁路运输公司 采用交流传动机车后，机车利用率由原来的86%提高到95%，从铁路运营 管理的角度来说，可减少机务段的备用机车数量以节省投资。正是交流传 动机车所显示的高起动牵引力、大持续功率和宽恒功率区的特点，使其具 有很强的使用灵活性，它既可满足货运列车对大的起动牵引力的要求，又 可满足客运列车对高速度的要求，因此对客、货列车编组来说，成为名副 其实的“通用机车〞。
内燃机车交流传动及控制系统研究
内燃机车交流传动及控制系统研究摘要：我国的铁路运输事业正在高速发展，而铁路运输事业的高速发展与机车牵引系统的发展是密切相关的。
内燃机车的交流传动部分及控制系统是两个非常重要的部分，内燃机车交流传动部分和控制系统的发展将使得铁路运输更加快捷。
关键词：内燃机车；交流传动；控制系统前言：内燃机车指的是以内燃机产生动力，并通过传动装置驱动车轮的机车。
可以根据机车内燃机的种类将内燃机分为柴油机车和燃气轮机车，我国最常见的是柴油机车，所以在我国的内燃机车指的就是柴油机车。
燃气轮机车的效率比柴油机车要小，而且所需的成本较高，所以我国铁路多是采用柴油机车，柴油在气缸内燃烧，然后将热能转换为机械能，但是机械能并没有直接作用于车轮，而是通过传动装置来使得机车获得足够的机械能，进而使得机车在轨道上行驶。
内燃机车的两个重要部分就是传动装置和控制装置，传动装置将柴油燃烧所获得的机械能作用于车轮上，并使得车轮向前移动。
控制装置则是控制机车的行驶速度、方向以及停车的设备，控制装置主要是保障机车的安全运行。
本文将讲述交流传动内燃机车的结构，这其中包括了交流传动内燃机车的传动方式的发展过程。
然后便详述内燃机车交流传动及控制系统。
1.我国发展交流传动内燃机车的必要性我国的铁路运输事业正在以较快的速度发展着，铁路运输事业的高速发展就需要机车有更好的效能，要使得机车能牵引沉重的列车并且能够将列车较快的提速。
内燃机车主要是燃烧柴油来获取足够的机械能，内燃机车相比于燃气轮机车而言有着更好的稳定性，而且内燃机车所能够牵引的货物重量也非常大[1]，并能够在牵引较重列车的情况下提升到较快的速度。
内燃机车更加适合我国铁路运输缓慢的情况，内燃机车的传动部分是相对重要的部分，因为柴油燃烧转化的机械能并不是直接作用与车轮上，而是需要通过传动装置来作用与车轮。
我国的交流传动技术发展的较晚，与国外发达国家的交流传动内燃机车有着较大的差距。
交流牵引电动机的结构相对简单、维护简单、重量小而且可靠性极高，在很大程度上提高了内燃机车的牵引性能。
交流传动机车的控制系统
第三节交流传动机车的控制系统对于铁路牵引，要求传动系统按照一定的控制方式（如恒力矩和恒功率）运行，同时又要不断地进行加速或减速。
为了保证机车牵引系统有较高的静态控制精度和动态稳定性，机车上通常采用闭环控制系统在任何一个传动系统中，速度和转矩值通常被认为是两个重要的被调量。
控制转矩，有两种方法：一种是由相关联的其它物理量作为给定信号，并检测这些量的实际值作为反馈信号（如电压、定子电流和转差频率），来有效地控制电机的转矩；另一种是利用检测的或计算的转矩作为反馈信号，与给定的转矩作比较，产生转矩调节器的输入信号，来直接控制传动系统的转矩。
前者已广泛的应用在各种交流传动机车和动车组上；后者也称为直接力矩控制，它是迄今为止最佳的控制方法，已经在机车上采用。
交直交变频调速系统经过近十多年来的发展，出现了许多形式，例如，电压、频率协调控制的变频调速系统，转差频率控制的变频调速系统，谐振型变频调速系统，矢量控制的变频调速系统和直接转矩控制的变频调速系统等。
一、转差频率控制的交流传动系统目前，在铁路牵引的交流传动系统中，大都采用脉宽调制（PwM）逆变器，这种逆变器的特点在于：当控制系统给定电压***和频率***时，PWM信号生成单元控制逆变器的输出总能保证电动机气隙磁通******接近恒值，这就满足了关于恒磁通控制的要求。
根据****，转矩T 只取决**的值，如果系统能合适的控制**以及**随**的变化规律，就能使电动机按照要求的运行方式控制力矩。
如图***所示的系统控制结构，是已经在一些机车和动车组上采用的实例。
从基本特征来看，它是一种由电压型逆变器供电并具有电流反馈的转差闭环的双闭环控制系统。
从司机室送出的给定转矩**信号，一路通过**函数发生器产生给定的转差频率**，它与反馈的转速信号**相加得********（牵引）或想减得******（再生制动），确定了逆变器输出电压频率。
考虑到恒转矩对磁通****的要求，系统中设置了一个电压函数发生器，其函数关系为，***是考虑零速度附近对定子绕组压降的补偿。
《机电传动与控制》作业答案
单项选择题1、直流电动机调速系统，若想采用恒功率调速，则可改变（）.Φ.Ke.U2、一台直流他励电动机在稳定运行时，如果负载转矩＝常数，外加电压和电枢电路中的电阻不变，则减弱励磁（）。
.不变.增大.减少3、直流电器的线圈（）接入与其额定电压相等的交流电源使用。
.不能.能4、三相异步电动机在运行中断了一根电源线下，则电动机的转速（）。
.停转.减少.增大5、晶闸管触发电路中，（）的功能是调节触发脉冲发生的时刻。
.同步电路.移相控制.脉冲形成.脉冲功率放大6、拖动电梯的电动机应选择（）工作制电动机。
.以上均不正确.连续.短时.重复短时7、大功率二极管即整流二极管属于（）。
.可控型开关器件.不可控型开关器件8、 PLC的小型机的控制点一般在（）点之内。
.128.256.64.329、下图中，1、2分别为电动机和负载的机械特性，系统是否具有运行的稳定平衡点 ( ).有.没有10、交流变频调速系统中采用的逆变器属于（）。
.有源逆变.无源逆变11、我国标准工业电流频率为（）。
. E. 220HZ.50HZ.60HZ.380HZ12、三相异步电动机在相同电源电压下，空载启动比满载启动的启动转矩( ).大.小.相同13、直流电机的有源逆变电路，在逆变状态下时，电机工作于 ( ).电动状态.发电状态14、交流伺服电动机的基本结构中减去了直流伺服电动机中的（）部件，提高了运行的可靠性。
.定子.换向器.转子15、三相异步电动机中断了一根电源线后，（）启动。
.能.不能16、步进电动机驱动电源的功率放大电路中，高低压驱动线路的优点是（）。
.输出转矩高.功耗小.运行平稳性好.大功率管数量少17、电力电子器件根据其开通与关断可控性的不同分类不包括（）。
. D. 双极型器件.不可控型器件.半控型器件.全控型器件18、一般反应式步进电动机的步距角为（）度。
. C. 0.75-3.0.25-0.75.5-8.3-519、三相异步电动机带动一定负载运行时，若电源电压降低了，这时电动机的转矩会（）。
动车组交流传动--学习概要
“动车组交流传动与控制”学习概要1. 牵引变流器组成及功能牵引变流器是交流传动系统的核心部件，能够实现四象限运行，满足列车牵引、制动需要。
牵引变流器的基本功能是，把来自接触网或其它交流电源的交流电压，最终变换为频率、幅值可调的三相交流电压，供给交流牵引电动机，将电能转换为机械能，输出转矩驱动动轮旋转，在轮轨间产生牵引力或制动力，使列车运行。
在列车电力传动系统中，由于受调速范围的限制，只能采用交-直-交流传动控制技术。
交-直-交流传动控制由两部分组成，即网(电源)侧整流器控制和电动机(负载)侧逆变器控制。
交-直-交流传动系统变流器由网侧整流器、直流中间环节、电动机侧逆变器及控制装置组成。
整流器的作用是把来自接触网的单相交流电压或同步发电机产生的三相交流电压变换为直流。
直流中间环节由滤波电容器或电感组成，其作用是储能和滤波。
逆变器的作用是将中间环节平直的直流电，通过一定的控制策略，变换为频率、电压可调的三相脉冲交流电，供给交流牵引电动机，进行能量转换驱动列车。
牵引变流器根据中间直流环节滤波元件的不同，可分为电压型和电流型两种。
电压型变流器直流中间环节的储能器采用电容器，向逆变器输出的是恒定的直流电压；电流型变流器直流中间环节的储能器采用电感，向逆变器输出的是恒定的直流电流。
现代机车和动车组，牵引电动机一般为异步电动机，主要采用电压型变流器。
电流型变流器只为同步电动机供电或在一些城市、市郊运输装备中使用。
交流传动内燃机车等自备能源的列车，变流器由不可控整流器和PWM逆变器组成，动力制动一般采用电阻制动。
电力机车/EMU牵引变流器由网侧整流器和电动机侧逆变器两部分组成，无论是网侧的整流器还是电动机侧的逆变器都属于开关电路，电路中开关器件的周期性通断，从根本上破坏了交流电压、电流的正弦波形和连续性，在电压、电流中产生了高次谐波，不仅给污染了电网，而且使电动机运行性能恶化，谐波电流产生的脉动转矩将使电动机产生振动、噪音，影响稳定运行。
电气传动与调速系统
判断题：电动机的额定功率是指电动机满载时的功率;X2、电动机低速运行时转矩较大;√3、起重机在放下重物时,损耗转矩由负载承担;√4、起重机提升和下放重物时,若传构损耗的大小相同,则传动机构的效率相等;√5、位能性恒转矩机械特性的转速和转矩的数值恒定,并具有固定的方向;X6、动机单选题：1、列出图示电气传动系统的运动方程式： ;2、列出图示电气传动系统的运动方程式： ;3、图示的机械特性为负载机械特性;恒功率4、图示的机械特性为负载机械特性;位能性恒转矩5、图示的机械特性为负载机械特性;反抗性恒转矩6、图示系统的运动状态是 ;加速7、图示系统的运动状态是 ;减速8、图示系统的运动状态是 ;减速9、图示系统的运动状态是 ;减速10、在图以下各图,曲线1和2分别为电动机和负载的机械特性,其中不存在稳定运行平衡点;d11、将多轴系统折算成单轴系统时,折算的原则是 ;系统传递的功率不变12、负载机械特性的类型有：恒转矩、恒功率、和直线性机械特性;泵类13、负载机械特性的类型有：、恒功率、泵类和直线性机械特性;恒转矩14、负载机械特性的类型有：恒转矩、、泵类和直线性机械特性;恒功率15、在电气传动系统动力学方程式中,通常以的方向来确定电动机的输出转矩方向;电动机转轴的旋转方向第二章1、直流他励电动机的反接制动能向电网反馈功率,比较经济;X2、小容量的直流他励电动机可以采取直接起动方式起动;X3、直流电机改变电枢电压降压调速时,其机械特性斜率不变,硬度高,稳定性好;√4、直流电机电枢回路串接附加电阻时,机械特性的斜率变大,特性变软;√5、采用能耗制动和电源反接制动时,均需在电枢回路中串入电阻,能耗制动时串入的电阻大要大于反接制动时串入的电阻;X6、当提升机下放重物时,欲使他励电动机获得低于理想空载转速的速度,应采取反馈制动;X 单选题1、直流电动机中,换向器的作用是将电刷间的转换为电枢绕组的交变电流;电势或电流2、直流电动机中,换向器的作用是将电刷间的电势或电流转换为电枢绕组的 ;交变电势3、一台他励电动机的参数如下,带额定负载运行问,在电枢电流和其他条件不变的情况下,电压下降到150V时的转速n1= r/min;4、一台他励电动机的参数如下,带额定负载运行问,若在电枢回路串入欧姆的电阻,电枢电流不变,串联后电动机转速n2= r/min;5、一台他励电动机的参数如下,带额定负载运行问,若在电枢回路串入欧姆的电阻,电枢电流不变,此时电动机的运行状态是 ;一台他励电动机的参数如下,带额定负载运行问,若在电枢回路串入欧姆的电阻,电枢电流不变,此时电动机的运行状态是 ;倒拉反转6、一台他励电动机的参数如下,带额定负载运行问,若负载转矩不变,电枢不串电阻且电源电压不变,使磁通减弱10％,此时电动机转速n3是 ;7、有一台并励电动机的技术参数如下所示,问：电动机理想空载转速n0= r/min;问：60％额定负载时的转速n = r/min;9、有一台并励电动机的技术参数如下所示,问：当负载增加转速下降到n＝1500 r/min时的电枢电流I= A;53 10、有一台并励电动机的技术参数如下所示,问：电动机的效率η = %;9111、一台并励电动机额定参数如下所示：问：为了把电枢起动电流限制在2IN,电枢回路应串入Ω电阻;问：若电枢不串电阻直接起动,电动机的启动电流为 A;403613、已知某直流他励电动机的铭牌数据如下：PN =9 kW,UN=220 V,nN=1500r／min,ηN=90％; 问：该电动机的额定电流 IN= A ;14、已知某直流他励电动机的铭牌数据如下：PN =9 kW,UN=220 V,nN=1500r／min,ηN=90％; 问：该电动机的额定电流转矩 TN= ;15、直流电动机电刷装置的作用是通过固定的的活动接触,使旋转的转子电路与静止电路相连接;电刷和旋转的换向器之间16、直流电动机电刷装置的作用是通过固定的电刷和旋转的换向器之间的活动接触,使旋转的相连接;转子电路与静止电路17、直流他励电动机的起动方式有：、降压起动和电枢回路串电阻起动;直接起动18、直流他励电动机的起动方式有：直接起动、和电枢回路串电阻起动;降压起动19、直流他励电动机的起动方式有：直接起动、降压起动和 ;电枢回路串电阻起动20、直流他励电动机的制动方式有：、反接制动和反馈制动;能耗制动21、直流他励电动机的制动方式有：能耗制动、和反馈制动;反接制动22、直流他励电动机的制动方式有：能耗制动、和反接制动;反馈制动23、直流电动机的转子主要由电枢铁心,电枢绕组、转轴、风扇和等组成;换向器24、直流电动机的转子主要由电枢绕组、转轴、风扇、换向器和等组成;电枢铁心25、直流电动机的转子主要由电枢铁芯、转轴、风扇、换向器和等组成;通风装置26、直流他励电动机的调速方式有：电枢回路串电阻、改变电枢电压和 ;改变磁通27、直流他励电动机的调速方式有：电枢回路串电阻、改变磁通弱磁和;改变电枢电压28、直流他励电动机的调速方式有：改变电枢电压、改变磁通弱磁和;电枢回路串电阻29、在直流电动机的几种制动方式中,能耗制动的优点是 ;控制简单、制动平稳30、在直流电动机的几种制动方式中,倒拉反接制动的缺点是 ;能量损耗大31、在直流电动机的几种调速方式中,改变电枢电压调速 ;能实现无级调速32、他励直流电动机在运行过程中,如果其励磁回路突然断电,电动的转速将 ;迅速升高33、在通常情况下,若需要恒功率调速且调速范围不大,则可采用;改变磁通调速34、直流电动机处于制动状态时,运行点位于机械特性坐标平面的象限;第二或第四35、转速理想空载转速是反馈制动运行状态的重要特征;高于36、要使直流他励电动机制动时有较强制动力迅速停车,应采用的制动方式是： ;反接制动37、在直流他励电动机的几种制动方式中, 的控制线路最简单;能耗制动第三章1、三相异步电动机在运行时断了一根电源线,此时电动机仍能继续转动;√2、将三相异步电动接三相电源的三根引线中的两根对调,此时电动机将反转;√3、三相异步电动机正在运行时,转子突然被卡住,此时电动机的电压将升高,电流没变化;X4、三相异步电动机在电源电压一定时,满载和空载起动时,启动电流相同;X5、三相绕线式异步电动机在转子串电阻起动时,启动电流减小而起动转矩增大;启动电流相同;√6、当三相异步电动机的负载增加时,定子电流会随转子电流的增加而增加;√7、三相异步电动机带一固定负载运行时,若电源电压降低了,此时电动机的转矩及转速有均会下降;X8、三相异步电动机带一固定负载运行时,若电源电压降低了,此时电动机的转矩及转速将按电压平方的量级下降;X单选题1、三相异步电动机的额定值之间存在关系;2、三相异步电动的额定功率、额定转矩以及额定转速三者之间存在关系;3、下图所示机械特性是 ;改变定子电源频率时的人为特性4、下图所示机械特性是 ;定子电路外接电阻或电抗时的人为特性5、下图所示机械特性是 ;改变电源电压时的人为特性6、设自藕变压器的变比为k,三相异步电动机自藕变压器降压起动时起动转矩与直接起动时的关系为 ;7、有一台Y2-132S－4型三相异步电动机其铭牌数据如下:问,其额定转差率是 ;8、有一台Y2-132S－4型三相异步电动机其铭牌数据如下:问,其额定转矩是 ;9、有一台Y2-132S－4型三相异步电动机其铭牌数据如下:问,其最大转矩是 ;10、有一台Y2-132S－4型三相异步电动机其铭牌数据如下:问,其额定电流是 A;11、有一台Y2-132S－4型三相异步电动机其铭牌数据如下:问,若负载转矩为TL=时,当电源电压U1=时,电机能否直接起动不能12、一台三相八极异步电动机的额定数据：PN = 60kW,UN = 380V,f1=50Hz,nN =727r／min,过载能力λm=,问：产生最大转矩Tm时的转差率sm= ;13、一台三相八极异步电动机的额定数据：PN = 60kW,UN = 380V,f1=50Hz,nN =727r／min,过载能力λm=,问：当s = 时的电磁转矩T= ;14、有一台型号为Y132S-6三相异步电动机,其技术数据如下表所示：问：当线电压为380V时,三相定子绕组应采用接法;星型15、有一台型号为Y132S-6三相异步电动机,其技术数据如下表所示：问：该电机的空载转速是r/min;100016、有一台型号为Y132S-6三相异步电动机,其技术数据如下表所示：问：该电机的磁极对数p =;317、有一台型号为Y132S-6三相异步电动机,其技术数据如下表所示：问：该电机的额定转差率s N=;18、有一台型号为Y132S-6三相异步电动机,其技术数据如下表所示：问：该电机带动额定负载时电动机的输入功率 P= kW;19、有一台型号为Y132S-6三相异步电动机,其技术数据如下表所示：问：该电机的起动转矩Tst= ;20、一台三相异步电动机,极对数为3,电源电压的频率为50Hz,满载时电动机的转差率为,则电动机的同步转速为 1000r/min21、一台三相异步电动机,极对数为3,电源电压的频率为50Hz,满载时电动机的转差率为,则电动机的转子电流频率为 ;1Hz22、三相笼型异步电动机的主要调速方式有：降压调速、变极调速和 ;变频调速23、三相笼型异步电动机的主要调速方式有：、变极调速和变频调速;降压调速24、三相笼型异步电动机的主要调速方式有：降压调速、变频调速和 ;变流调速25、一台三相异步电动机,UN=380V,PN=,ηN=,cosφN=,nN=1440r/min;该电动机的额定电流IN= ;26、一台三相异步电动机,UN=380V,PN=,ηN=,cosφN=,nN=1441r/min;该电动机的极对数为227、一台三相异步电动机,UN=380V,PN=,ηN=,cosφN=,nN=1442r/min;该电动机的额定转差率为 ;28、分相式单相异步电动机定子铁心上嵌有两个绕组:一组是主绕组,另一组是绕组;起动绕组29、分相式单相异步电动机定子铁心上所嵌的两个绕组在空间位置互差电度角;90度30、三相异步电动机的起动方式有：定子串电阻降压起动、星-三角降压起动、自耦变压器降压起动和 ;直接起动31、定子的作用除了在机械上支撑电机外,还具有产生作用;主磁场32、三相异步电动机旋转磁场的方向与相同;三相电流的相序33、当三相异步电动机的转差率s=1时,电动机的转速n为 ;小于034、当三相异步电动机的转差率s=0时,电动机的转速n为 ;等于n0空载转速35、输出功率相同的三相异步电动机,磁极数多的对应转速 ;越慢36、输出功率相同的三相异步电动机,磁极数多的对应转矩 ;越大37、异步电机有2对磁极,你估计其额定转速应 ;1000<n<150038、一台三相异步电动机接在50Hz的交流电源上,若转子转速为745r/min,该电机定子磁极数 2p= ;839、如果异步电机所接入电源的电压等于电动机的额定电压,那么它的定子绕组应该接成 ;星形40、三相异步电动机的电源频率为 f,则转子中电流的频率为 ;sf41、若三相异步电动的功率为P,当时,三相异步电动机允许直接起动;P<42、Y-△降压起动时,起动电流为和正常运行时的电流之比为 ;1/3第四章1、选择电动机的容量时最主要应考虑它的起动能力;X2、电动机运行时允许温升的高低取决于其绕组线圈的铜线粗细;X3、一台室外工作的电动机,在春、夏、秋、冬四季其实际允许的使用容量是不相同的;√单选题1、电动机的工作方式工作制有：连续工作制、短时工作制和 ;重负短时工作制2、电动机的选择具体内容有：额定功率、额定电压、和种类及型式等;额定转速3、电动机的选择具体内容有：、额定电压、额定转速和种类及型式等;额定功率4、电动机的选择具体内容有：、额定功率、额定转速和种类及型式等;额定电压5、电动机的温升与铜损耗、铁损和等因素有关;机械损耗第五章1、GTR的输出特性曲线中共分五个区：截止、放大、浅饱和、深度饱和、击穿;作为开关元件一般来说应工作在截止和浅饱和区;√2、GTR的发热主要原因是工作频率太高;X3、与晶体管相比功率场效应管具有的开关速度快、损耗低等优点,但驱动功率大;X4、功率场效应管的输出特性包括截止、放大、饱和三个工作区;X5、功率场效应管的通态电阻是指MOSFET导通时,漏源极电压与栅极电流的比值;X6、晶闸管的导通角是指是晶闸管在一个周期内导通的电角度;√7、晶闸管的控制角α和导通角θ的关系是：α+θ=2π;X8、晶闸管由导通变为阻断的条件是流过晶闸管的电流到一定值;X9、三相桥式全控整流电路带电阻性负载、如果有一只晶闸管被击穿,其平均输出电压要下降;√单选题1、一种能同时包含GTR和MOSFET的优点的新型开关元件就是 ;绝缘栅双极型晶体管2、1GBT是由和GTR结合而成的复合型开关;MOSFET3、1GBT是由和MOSFET结合而成的复合型开关;GTR4、IGBT的驱动特性原则上与的几乎相同;MOSFET5、1GBT的输出特性与类似;GTR6、GTR属于驱动元件;电流7、GTR驱动电路的驱动信号波形要有利于缩短开关时间和 ;减小开关损耗8、GTR驱动电路的驱动信号波形要有利于减小开关损耗和 ;缩短开关时间9、与GTR相比MOSFET的优点有：开关速度快、损耗低、驱动功率小和等优点;无二次击穿10、与GTR相比MOSFET的优点有：开关速度快、无二次击穿、驱动功率小和等优点;损耗小11、与GTR相比MOSFET的优点有：开关速度快、无二次击穿、损耗小和等优点;驱动功率小12、在调速系统中P表示调节器;比例13、在调速系统中PI表示调节器,比例积分14、在调速系统中, 调节器是无静差调节;比例积分15、的输出特性曲线中共有：截止、放大、浅饱和、深度饱和、击穿五个区;作为开关元件一般来说应工作在截止和区;浅饱和16、MOSFET的输出特性可分为可调电阻区、饱和区和三个区域;雪崩区17、MOSFET的输出特性可分为雪崩区、可调电阻区和三个区域;饱和区18、MOSFET的输出特性可分为饱和区、雪崩区和三个区域;可调电阻区19、在功率场效应管中,参与导电的有 ;一种载流子20、功率场效应管的三个引脚中栅极相当于晶体管的 ;基极21、功率场效应管的三个引脚中源极相当于晶体管的 ;发射极22、功率场效应管的三个引脚中漏极相当于晶体管的 ;集电极23、晶闸管SCR内部共有 PN结;三个24、由晶闸管组成的可控整流电路可分为单相半波、单相桥式、和三相桥式等;三相零式25、当GTR发生的一次击穿, ;只要限制IC在一定范围内,GTR就会恢复,并能继续正常工作26、当GTR发生的二次击穿, ;GTR将永久损坏无法工作第六章1、交-直-交变频调速需将50Hz的交流电转变成频率可调的交流电逆变,以实现对交流异步电动机的调速控制;X2、在转速电流双闭环系统中,转速环ASR在电动机起动时实现无静差的调速;X3、在转速电流双闭环系统中,电流环ACR在起动过程中处于饱和限幅状态;√4、对单闭环有静差调速系统,提高系统的开环放大倍数K可以减小静态转速降落,扩大调速范围;√5、对单闭环有静差调速系统,为了扩大调速范围,可以在较大范围内提高系统的开环放大倍数K;X6、积分环节能够保证系统无静差的主要原因是当系统处于稳态时,积分电容C1相当于开路,极大的开环放大倍数使系统基本上达到无静差;√7、在转速电流双闭环系统中,电流环ACR在稳定运行时实现无静差的调速;X单选题1、光电编码器减少误码率的方法有：采用扫描法和 ;采用循环码2、光电编码器减少误码率的方法有：采用循环码和 ;采用扫描法3、直流测速发电机的输出电压与转速呈关系;线性4、直流测速发电机是系统中的主要反馈装置;速度伺服控制5、光电编码器的输出信号是 ;频率可变的脉冲信号6、与测速发电机相比,光电编码器的输出信号具有和抗干扰能力强等特点;可反映位置7、光电编码器是常用的速度反馈元件,它输出信号的值与速度呈线性关系;频率值8、常用的晶闸管—电动机直流调速系统有单闭环直流调速系统,双闭环直流调速系统和 ;可逆直流调速系统第七章1、异步电动机变频调速可以分为交-直-交变频和两大类;交-交变频2、异步电动机变频调速可以分为交-交变频和两大类;交-直-交变频3、交流电动机调速系统有调压调速、串级调速和三种类型;变频调速4、交流电动机调速系统有变频调速、串级调速和三种类型;限流调速5、单相异步电动机调压调速电路包括电源、同步信号检测及触发电路、主回路、转速反馈及频压转换电路、五个部分;测速电路第八章1、同步电动机的转速与电源频率的关系是 ;60f/p2、无换向器电动机包括晶体管电动机和两种;晶闸管电动机3、无换向器电动机中的转子位子检测器包括电磁感应式、光电式、霍尔开关式和等;接近开关式。
机电传动控制PPT(冯清秀)总结综述
第四章 交流电动机的工作原理及特性
三相交流电动机的基本结构和工作原理 基本结构
定子 转子
工作原理 旋转磁场的旋转速度 旋转磁场的旋转方向 转子的旋转速度 三相交流电动机的额定参数 定子绕组的连接方法 额定参数 连接方法的选用
60 f n0 p
n0 n S n0
Ra U n T 2 K e K e K M
固有机械特性 人为机械特性 Ra U n T 2 K e K e K M
U E I a Ra
E K en TM K mI a
P T 9.55 n
P
直流他励电动机的启动特性
电动机固有的启动特性
启动电流大 启动转矩大 启动方法 电枢串电阻启动的方法 启动电阻的选择 直流他励电动机的调速特性 调速方法 特点 电枢串电阻 恒转矩调速特性 电枢外加电压 恒功率调速特性 励磁磁通
直流他励电动机的制动特性
反馈制动产生的原因、制动过程与特点 反接制动产生的原因、制动过程与特点 能耗制动作用与特点
第六章 可编程控制器原理与应用
基本结构与工作原理 基本组成与各部分的作用 内部元件的作用与使用 扫描工作方式与扫描周期 基本指令 程序的表达方式与相互间的转换 基本指令的意义与使用 简单应用程用系统的硬件、软件设计
第七章 电力电子学-晶闸管及其基本电路
第八章 直流传动控制系统
调速系统的性能指标 静态指标 动态指标 调速系统的主要任务 转速负反馈调速系统 系统的组成及各部分的作用 调速的实现 稳速的实现 闭环系统和开环系统的性能比较 电压负反馈、电流正反馈系统 系统的组成及各部分的作用 实现转速负反馈特性的途径
内燃机车电力传动(课件)
2.2.3换向极电势
eH 2WH l SVS BH
S
N
+
N + +
S
S
VS
2 1
is
eH es
er
3
1、电阻换向
i
is
TH
er es eH
e 0
t is
2、延迟换向
i
is
TH
er es ＞eH
e 0
t is
i
3、加速换向
U I S RS n C e
3.1 改变电源电压调速 U 2＞U1
n
n2
C A B
n1
n2 U 2 n1 U 1
U2 U1
IS
3.2 削弱磁场调速 Cm1 I S 1 Cm2 I S 2
n
I S 2 1 I S 1 2
B A
n2
C
n1
＜ 1
1
IS
n1 U I S 2 RS 1 n2 U I S 1 RS 2
C
1.2同步发电机中感应电势的频 率与极对数、转子转速之间的关系
pn f 60
TQFR—300型发电机
f 165H Z , n 1100 / min,p 9 r
1.3每相电势有效值
单匝元件电势有效值
E 4.44 f1
元件为短距时，短距的电角度为β E 4.44 f cos
M
1.4 牵引电动机负载变化时 的运行状态 n
I SA
A
U E SA RS
nA
B
B
ESA Ce nA
M A Cm A I SA
内燃机车交—直流恒功率调速系统
内燃机车交—直流恒功率调速系统| [<<][>>]内燃机车交—直流恒功率调速系统（AC-DC constant power speed regulating system for diesel locomotive）满足交—直流传动内燃机车牵引性能要求，实现恒功率调速的励磁控制系统。
直流牵引电动机的转速公式为(1)式中，nD 为牵引电动机转速（r/min）；UD为牵引电动机的端电压（V）；Ce 为电势常数；ΦD为励磁磁通（Wb）；ID为电枢电流（A）；RD为电机绕组电阻值（Ω）。
调节牵引电动机的端电压U D及励磁磁通ΦD，即可改变电机的转达n D，从而改变机车的运行速度。
在交—直流电传动内燃机车上，一般是通过调节牵引发电机的输出电压或者通过改变主电路的连接方式来达到对牵引电动机电压的调节。
而牵引电动机磁通的调节，一方面由于机车上通常采用的是串励牵电动机，其磁通随着牵引电动机电枢电流ID的变化而自动调节；另一方面还可采用对牵引电动机磁场削弱向方法来扩大磁通调节范围，从而获得更为宽广的恒功率运行速度范围。
在内燃机车上，牵引发电机既是柴油机的负载，又是引电动机的电源。
作为牵引电动机的电源，就需要改变输出电压以满足机车起动及调速的要求；作为柴油机负载，又要求在输出电压变化时维持柴油机功率恒定。
由此可见，要实现机车理想的牵引特性必定要求有与之相匹配的牵引发电机理想外特性。
牵引发电机的理想外特性在机车上，牵引发电机经整流后的输出功率PF 与柴油机输出功率Ne之间的关系可用下式表示PF ＝1 000（Ne﹣Nf j）ηFηZ＝UF·IF（2）式中，UF为牵引发电机经整流后输出的直流电压（V）；IF为输出的直流电流（A）；机车上辅助设备所消耗的总功率N f j约占柴油机功率的8%～10%；牵引发电机的效率ηF和硅整流器的效率ηZ与负载电流有关，但变化很小。
先假设N f j不变，并忽略效率的变化，则由上式可知，要保持柴油机功率恒定就要求牵引发电机直流侧的输出电压和电流的乘积（U F·IF）保持不变，即牵引发电机的电压与电流呈反比变化而保持其输出功率不变，应具有等边双曲线的外特性，通常称为牵引发电机的恒功率外特性曲线，如图1中b c d所示。
内燃机车电力传动控制
内燃机车交流传动及其控制系统1、概述电力传动系统的各项功能是通过一定形式的电路驱动各种电气设备得以实现的，电传动内燃机车上的电路，按其作用可以分为主电路、调节电路、辅助电路和控制电路四大系统。
主电路将产生机车牵引力和制动力的各种电气设备连成一个系统，实现机车的功率传输，是电传动机车最重要的组成部分之一，不但决定电传动机车的类型，而且在很大程度上决定该型机车的基本特性。
因此主电路性能的优劣，在很大程度上决定了机车性能的好坏、投资的多少及运行费用的高低等主要技术经济指标。
调节电路在交-直流传动中通常是内燃机车上保证柴油机发电机组恒功率运行的励磁调节系统，它包括牵引发电机的励磁回路及恒功率励磁调节回路等；在交-直-交流传动中则是指保证柴油机发电机组恒功率运行的牵引发电机励磁调节和逆变器变压变频调节系统。
调节电路应尽可能扩大牵引电机的恒功率范围，使机车在宽广的速度范围内都能充分发挥柴油机的功率，获得良好的经济运行特性，满足内燃机车牵引性能的要求。
辅助电路将机车上的各种辅助电气设备和辅助电源连成一个系统，成为保证机车正常运转不可缺少的电气装置。
机车上的辅助电气设备包括：通风机、空气压缩机、油泵等的拖动电机、起动辅助发电机、蓄电池、照明设备等。
辅助传动系统通常为直流传动，由辅助发电机在电压调整器（或微机）的控制下向辅助电路提供110V的直流电，再由各种直流电动机驱动辅助装置运转。
由于是恒定的110V直流电压供电，各辅助直流电动机基本不能调速，只能按工况以一定的转速运转或停止，使辅助系统并非保持在最佳工况下运转，工作效率不高。
另有一部分辅助装置则是由机械或液压驱动，工作效率同样不高。
因此，为提高机车整个辅助系统的性能及效率，近年来开始发展辅助交流传动系统，辅助装置的拖动电机为交流电动机，能够根据工况的变化进行变频或变极调速，使辅助系统处于最佳工作状态及工作效率。
控制电路将控制主电路和辅助电路各电气设备的控制电器、信号装置和控制电源连成一个电气系统，实现对机车的操纵和控制。
《机车电传动与控制》
• 自动寻找并记忆最大粘着系数时的电流值
根据dr/dt的突然变化，记忆最大粘着系数时的电流值，
电流恢复是按此电流值削减10%给定。然后再以24A/s
的斜率缓慢上升，寻找新的最大粘着点。
34
SS8/SS9型电力机车防空转/滑行保护功能
• 防空转、防滑行控制使机车运行在尽可能大的粘着附近，可以保证机车在任 何轨面条件下启动、加速、制动不擦伤轮轨，不发生牵引电机超速。防空转/ 滑行控制完全由软件实现，消除了由硬件控制时引起的不可靠因素。控制特 性一致性好，控制参数的调整和控制方式的修改较方便，运行过程中可以通 过外接终端读取全部控制过程中间量。因此，实地调整后能较好地满足控制 要求。
• 微机根据四路速度信号计算出速度差△V，加速度a，加速度变化率da。在牵 引工况时，△V取同一转向架两轴速度差，a和da取本转向架的最大值作为控 制值。制动工况下，△V取全车最大速度与最小速度的差，a取全车加速度的 最大值作为控制值。牵引和制动工况有不同的减流曲线，并根据情况分别采 用撒砂、减流等措施来预防和抑制空转及滑行。减流速率固定，有快速和慢 速恢复过程，以免因电流恢复过快而造成再次空转。电枢电流400A以下时不 修正。
35
2、机车主电路的接地保护
① 接地故障及其危害 ② 接地保护电路举例
3、电力机车主电路短路、 过载及过电压保护
36
第三章 电力牵引交流传动与控制
主要内容：
电力牵引交流传动技术概述 电力牵引交流传动基础 交-直-交变流器与逆变器
电力牵引交流传动的控制技术
37
系统基本结构型 式
（电压型）交-直-交变流器+交流 异步牵引电机系统（普遍应用）
25
⑶ 校正型粘着控制空转检测
机车车辆传动与控制
一、名词解释：1.电阻制动2.(相控电力机车)恒压控制3.(相控电力机车)速度控制4.(相控电力机车)中央控制单元5.(相控电力机车)传动控制单元6.(相控电力机车)逻辑控制单元7.电压型牵引变流器8.电流型牵引变流器9.两电平式逆变器10.(异步牵引电动机)恒磁通调速11.(异步牵引电动机)恒功率调速12.间接矢量控制二、简答题：1.试分析并联运行时串励牵引电动机、并励牵引电动机的负载分配情况。
2.简述直流牵引电动机的调速方式。
3.分析相控电力机车传动系统电气线路的类型及作用。
4.电力机车的相控调压方式选择原则是什么？5.电阻制动受哪些因素影响？6.什么是加馈制动？简述加馈电阻制动的作用与过程。
7.简述影响相控电力机车牵引特性的主要因素及牵引特性的工作范围。
8.简述我国干线相控电力机车主电路的基本技术特征。
9.简述相控电力机车辅助电路的组成及其功能。
10.简述电力牵引交流传动技术组成。
11.简述交流传动列车牵引特性及控制策略。
12.简述牵引变流器的类型及特点。
13.简述四象限脉冲整流器的基本工作原理。
14.简述电压型四象限脉冲整流器的特征。
15.简述三电平式脉冲整流器PWM控制原理。
16.简述牵引变流器中间直流储能环节的的作用和组成。
17.分析矢量控制的基本思想。
18.分析转子磁链电压模型的基本工作原理及优缺点。
19.分析直接转矩控制的基本思想及控制方法。
20.直接转矩控制(DTC)与矢量控制(VC)在控制方法上有何异同？三、综合分析题：1.试分析SS8型电力机车整流调压电路工作方式、调压过程及其磁场削弱电路的工作过程。
2.试分析电动车组(EMU)的牵引特性与控制策略。
参考答案一、名词解释：1.电阻制动：电阻制动属动力制动，是利用电机的可逆原理，将牵引电动机改为他励发动机运行，将列车的惯性能量转化为电能的一种非摩擦制动方式，在动力轴上产生与列车运行方向相反的阻力性转矩，阻碍列车运行，对列车实施制动。
内燃机车电力传动
内燃机车电力传动第一节概述内燃机车得原动机一般都就是柴油机,从柴油机曲轴到机车动轮(轮对)之间,需要一套速比可变得中间环节,这一中间环节称为传动装置。
内燃机车得传动装置有电力传动、液力传动与机械传动三种,电力传动又分为直-直流电力传动、交-直流电力传动、交-直-交流电力传动与交-交电力传动,目前国内使用得DF4、DF5、DF7、DF8、DF11等型机车均采用交-直流电力传动。
一、电力传动装置得作用1、传动作用将机车柴油机曲轴输出得机械能进行能量变换,传递给轮对,驱动机车运行,并使机车具有理想得牵引特性。
要求机车牵引力与运行速度都有一个比较宽广得变化范围,并且在较大得机车速度范围内,柴油机都始终在额定工况下运行,即柴油机得功率能够得到充分发挥与利用。
此外,机车应具有足够高得启动牵引力。
2、制动作用利用直流电机得可逆原理,在电阻制动工况时,将直流牵引电动机改为直流发电机,通过轮对将列车得动能转变为电能,消耗在制动电阻上,在以热能得形式逸散到大气中。
在这过程中,牵引电动机轴上所产生得反力矩作用于机车动轮上而产生制动力。
这种制动作用称为电阻制动。
传动装置应保证机车电阻制动性能得要求。
3、辅助作用驱动机车辅助装置得一些泵组工作,或对机车系统中得油水经行预热,以及机车照明、取暖等。
4控制作用按照机车设计要求与操纵顺序,自动或手动完成有关器件得动作,以保证柴油机在无负载情况下启动,进行转速调节,保证机车在起动过程中得平稳,并能保证机车换向运行等。
以达到操纵控制机车正常运行得目得。
5、监视及保护作用使机车操纵者能正确了解机车各部分得工作状态,及时显示某些必要得参数值。
当机车某部位出现故障时,能自动显示或采取有效措施,以尽量维持机车运行与避免事故得扩大。
二、交-直流电力传动基本原理及组成部分柴油机工作时产生得动力由曲轴输出,通过弹性联轴器与同步牵引发电机相连,发电机将柴油机得动能变成电能即三相交流电输出,经整流后送给直流牵引电动机,电动机再将电能变成动能经齿轮传递给轮对形成牵引力。
铁道百科——机车车辆
基波电流非正弦周期电流信号按照傅里叶级数展开为多项正弦分量的线性叠加，这些正弦分量中频率最低的分量的频率与非正弦周期电流信号的频率相同，称为基波电流。
一个周期信号可以通过傅里叶变换分解为直流分量c0和不同频率的正弦信号的线性叠加：其中，c m表示m次谐波的幅值，其角频率为mω，初始相位为φm，其有效值为cm/√2。
当m=1时，为基波分量的表达式，其角频率为ω，初始相位为φ1，其方均根值c1/√2称为基波有效值。
ω/2π为基波分量的频率，称为基波频率，基波分量的频率等于交流信号的频率。
而m次谐波的频率为基波频率的整数倍（m倍）。
机车等效干扰电流（回流线的作用）机车等效干扰电流（equivalentdisturbingcurrentoflocomotive）等于基波电流、各次谐波电流分量有效值乘以其杂音干扰系数Sn后的均方根电流值。
若在空中架设的导线中流过交流电流，那么在其邻近并与其平行的导线中，由于交变电磁场的电磁感应作用，将感应出电压。
这种电磁感应的作用结果，将影响通话的清晰度，甚至对人身安全构成危险。
供电给电力机车的接触导线中流过的电流除基波电流外，还有各次谐波电流（见机车等效谐波电流），这些电流经钢轨和大地回流至变电所。
它们在与接触导线平行布设的通信导线中继应出不同频率的电压。
这种电磁感应作用称为对通信线的杂音干扰。
由于人耳与电话听筒对不同频率声音感受的灵敏度不同，其中以频率1000Hz左右最甚。
为评价不同频率产生杂音的程度，国际电话电信咨询委员会（CCITT）制订出杂音干扰系数Sn，把800Hz干扰规定为1,其他频率折合到800Hz的干扰水平上。
Sn 与频率的关系见下表。
电话线中感应出电压的大小与干扰源电流大小、干扰源的距离等因素有关，电力机车是一个干扰源，可用等效干扰电来评价其影响程度。
等效干扰电流Jp定义为：运中，Sn为杂音干扰系数；In为n次谐波电流有效值。
以此来预测通信线中感应的干扰电压的数值。
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f1
或 Tem
v
。但随着
速度下仍具有负载能力，以此负载能力为条件来确定牵引电动
机容量，这时牵引电动机的将具有最大的容量、尺寸，其电磁 能力得不到充分利用，但牵引电动机的电压和电流将保持恒定。 最大牵引电动机的输出关系如图9-3所示。
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T
Tmax∝1/v2
Tem∝1/v KTmin≥1.1
列车电力传动控制
列车电力传动与控制
交流传动系统分析
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第9章 交流传动内燃机车恒功率调速系统
9.1 异步牵引电动机控制规律的选择
9.2 牵引逆变器电路分析
交流传动系统分析
交流传动内燃机车为自备电源的机车，交-直-交流恒功率 调速系统由交流牵引发电机、牵引变流器、异步牵引电动机以 及控制系统组成。柴油机拖动三相同步发电机产生三相交流电， 按照恒功率方式供给牵引变流器。牵引变流器由不可控三相桥 式整流器、中间直流环节和电压型三相逆变器组成。中间直流 环节通过支撑电容进行滤波、稳压。逆变器一般采用两电平电 压型逆变器。逆变器在特定的控制模式下，将稳定的直流电压 变换为频率电压均可调节的三相等效正弦波交流电，供给异步 牵引电动机，将电能转换为机械能驱动动轮旋转，在轮轨之间 产生牵引力，驱动机车运行。控制系统采用微机网络控制，主 要完成恒功率励磁控制、机车牵引控制、柴油机燃油电子喷射 及运行控制、机车主要部位的保护控制等。通过网络将
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计算机与柴油机运行控制、辅助系统控制、牵引传动系统控制 等设备连接起来，为与第三方设备进行通信提供连接接口与支 持。交-直-交流传动内燃机车牵引变流器电路原理，如图9-1所 示。
VD1 U V W
VD3
VD5 Cd1
T1
D1
T3
D3
T5
D5
Hale Waihona Puke A
Ud
N
B C
VD4
VD6
VD2
Cd2
T4
D4
T6
D6
T2
D2
图9-1
交流传动内燃机车牵引变流器电路原理图
交流传动系统分析
交流传动内燃机车可看作由交-直流和直-交流两部分组成。 交-直流部分与交-直流传动内燃机车完全相同，由柴油机拖动 三相同步发电机按照恒功率方式运行，产生三相交流电经三相 桥式硅整流器整流成直流，完成交流电能的产生与变换。直-交 流部分可以看作是交-直流传动的扩展，直流电源经支撑电容滤 波稳压后供给牵引逆变器，完成直-交流变换，为交流牵引电动 机提供变压变频等效正弦三相交流电能，并对其转速与转矩实 施控制，实现对机车速度与牵引力的控制。交流传动内燃机车 动力制动也采用电阻制动。 内燃机车交流传动属于恒功率供电的交-直-交流传动系统， 由于电能供给方式不同，与外接电源恒电压供电的交流传动系 统相比较，在交-直部分存在差异，区别在于整流器采用三
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v1
v2
v
图9-3 最大牵引电动机的输出关系
2.最小逆变器与最大电动机匹配时的输出关系 牵引逆变器作为牵引电动机的电源，当牵引电动机按照最 大容量选择时，要求电源按照恒电压、恒电流方式供电，即逆 变器要以恒电压、恒电流方式输出。牵引逆变器按恒电压、恒 电流输出时，其容量必然为最小，这对于变流元器件选择及降
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交流传动系统分析
引电动机之间容量及尺寸的匹配问题。牵引逆变器与牵引电动 机两者之间只能有一个工作在最佳状态，能力得到充分利用， 其容量及尺寸相对较小；另一个相对而言其能力未被完全利用， 其容量及尺寸较大。牵引逆变器与牵引电动机的匹配存在两种 极端情况，即最小逆变器与最大电动机的匹配、最大牵引逆变 器与最小电动机的匹配。目前在内燃机车交流传动均采用最小 逆变器与最大电动机的匹配方式。 1. 最小逆变器与最大电动机的匹配 所谓最小逆变器就是使逆变器输出电压和电流保持不变， 这时牵引逆变器将具有最小容量和尺寸。 当U1不变时， Tmax
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对于恒功率运行阶段，要求异步牵引电动机的最大转矩 Tmax随f1(或机车速度)的增加而减小，以实现双曲线的牵引特性。
T Tmax Tst
A a b c d B
F
恒转矩
恒功率
C
0 图9-2 内燃机车牵引特性的形成
vPmax
v
交流传动系统分析
9.1.2异步牵引电动机机械特性变化规律的选择 在机车起动阶段，为获得大而稳定的起动牵引力，异步牵 引电动机的机械特性应按Tmax=C的规律变化，为此牵引变流器 必须按U1/f1=C的规律对异步牵引电动机供电，这就是机车起 动阶段的异步电动机控制规律。 起动结束机车进入恒功率运行阶段，随着变流器输出频率 的增加，异步牵引电动机的最大转矩可以有不同的变化规律。 最大转矩Tmax随频率f1的变化规律不同，意味着异步牵引电动 机实现恒功率牵引时额定工况点的变化规律不同，也就是说还 涉及到异步电动机电流I和电压U的变化规律不同，因而牵引 逆变器和异步电动机容量也不同。所以异步牵引电动机最大转 矩Tmax随频率f1的变化规律，实质上就是牵引逆变器和异步牵
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交流传动系统分析
相不可控整流器，中间环节储能器只设支撑电容器，仅与逆变 器负载交换无功能量和谐波功率。直-交部分与电力机车/EMU 传动系统相同，采用两电平式电压型逆变器。
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交流传动系统分析
9.1 异步牵引电动机控制规律的选择 9.1.1异步电动机牵引特性的形成 内燃机车牵引特性基本上由两部分组成，如图9-2所示。 一部分是牵引力或转矩几乎不变的起动加速部分，如图中虚线 AB所示。另一部分是牵引力和速度成双曲线规律变化的恒功 率运行部分，如图虚线BC所示。 由于机车起动和恒功率两个 区段中牵引力的变化规律是不同的，所以异步牵引电动机机械 特性的变化规律也应不同。 对于机车起动阶段，为了实现几乎不变的牵引力，异步牵 引电动机的最大转矩也应保持不变，而且最大转矩Tmax应大于 所要求的牵引转矩Tst（起动转矩）。异步牵引电动机为实现所 需要的牵引转矩而出现的工况点如图中a、b、c、d各点所示。
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2 1
，或 Tmax
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v
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，牵引电动机无法
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实现恒功率运行。
若要使牵引电动机能够按照恒功率方式运行，则电磁转矩 应与频率成反比例关系变化，即 Tem
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频率的增加，最大转矩下降很快，可能会低于额定转矩，牵引 电动机的过载能力下降。为了保证牵引电动机在机车最高运行