交流传动技术解读
浅谈交流传动 - 副本
电机技术发展方向：一是集成化，包括机电耦合集成、电 力电子控制器集成; 二是高效率化，不管通过什么技术途径，我们永远追求高 效率和低成本; 三是数字化和智能化，这和电机控制器的发展关联度最高。
• 长期以来,直流电动机由于调速性能优越而掩盖 了结构复杂等缺点广泛的应用于工程过程中。 • 额定转速以下,励磁电流恒定,改变电枢电压,恒 转矩调速;以上,电枢电压恒定,改变励磁,恒功率 调速。 • 转速、电流双闭环直流调速系统可获得优良的 静、动态调速特性。因此,20世纪80年代以前, 在变速传动领域中,交流调速一直被直流压制。
交流调速的发展主要阶段
• 电力电子器件是现代交流调速支柱，其发展直接 决定和影响交流调速技术的发展。迄今为止,电力 电子器件的发展主要经历了： • 分立换流关断器件(第一代) → • 自关断器件(第二代) → • 功率集成电路PIC (第三代) → • 智能模块IPM (第四代) 四个阶段。
交流传动的崛起之路：
新能源汽车驱动电机：
• 新能源汽车驱动电机：驱动电机作为我们国家新 能源汽车关键零部件核心之一 国内已经完全具备了满足这些新能源汽车要求的 驱动电机和电机控制器的研发和制造能力
在电机控制 器方面，主 要是集成， 特别是系统 级集成，把 半导体晶圆 和控制器内 部结构做集 成，这也是 我们当前和 国外差距比 较大的地方， 也是追赶的 重点。
• 中、小功率的变频调速装置(1—100kw)主要是采 用IGBT , 中、大功率的变频调速装置(1000 — 10000kw) 采用GTO 器件
• 20 世纪90 年代至今,电力电子器件的发展进入了 第四代。电力电子器件模块化更为成熟。模块化 功率器件将是21 世纪主要器件。 • 目前同步电动机变频调速系统中仍采用晶闸管。 一代电力电子器件带来一代变频调速装置,性价比 一代高过一代。在人类社会进入信息化时代后,电 力电子技术连同电力传动控制与计算机技术一起 仍是21 世纪最重要的两大技术。
交流传动技术项目介绍
2. 交直交机车
2.2 典型应用
200km/h高速客运电力机车 首台出口的交直交电力机车 DTECS01A型网络控制系统 IEC61375-1 TCN列车通信网络 运行累计超过1,000,000公里
1.1 项目由来 2004年6月，铁道部委托中技招标公司对时速200公里铁路动 车组项目正式招标，标的为140列动车组。 招标的结果是日本川崎重工与中国青岛四方机车车辆股份有 限公司中标51列CRH2型电动车组、法国阿尔斯通公司与长春轨道 交通有限公司中标60列CRH5型电动车组、庞巴迪公司在中国青岛 的合资厂四方－庞巴迪－鲍尔铁路运输设备有限公司（BSP）中 标20列CRH1型电动车组。 2005年，铁道部又对时速300公里动车组进行了招标，德国 西门子公司和唐山机车车辆厂中标60列CRH3型高速电动车组。
1.2 车型介绍 高速客运电动车组 4M+4T编组形式 西门子SIBAS网络系统 牵引功率：8000KW 动力轴数：16 运营速度：330km/h 试验速度：380km/h
“CRH3” 交流传动电动车组
1.技术引进机车 1.技术引进机车
二、时速120公里重载货运机车 时速120公里重载货运机车 120
2. 交直交机车
2.1 系统概述
工作电源： 110VDC（-30%/+40%） 数字输入： 低逻辑（0VDC ～ 58VDC） 高逻辑（77VDC ～ 154VDC） 数字输出： 110VDC/2A 模拟输入： 0VDC ～10VDC、0mA ～20mA 模拟输出： 0VDC ～10VDC、0mA ～20mA
7. 冗余控制：
交流传动控制系统
交流传动控制系统的历史与发展
早期的交流传动控制系统主要采用模拟电路和控制技术，随 着计算机技术和数字信号处理技术的不断发展，现代的交流 传动控制系统已经逐步实现数字化和智能化。
目前，交流传动控制系统正朝着高效率、高精度、高可靠性 和网络化方向发展，未来还将进一步融合人工智能、物联网 和云计算等先进技术，实现更加智能化和自动化的控制。
其他领域
总结词
除了上述领域外，交流传动控制系统还广泛 应用于电梯、压缩机、泵等机械设备中，提 高设备的运行效率和节能效果。
详细描述
在电梯中，交流传动控制系统用于控制电梯 的运行速度和平衡状态，提高电梯的安全性 和舒适度。在压缩机和泵等机械设备中，交 流传动控制系统可以实现精确的速度和压力
控制，提高设备的运行效率和节能效果。
02 交流传动控制系统的基本原理
CHAPTER
交流电机的工作原理
交流电机的基本结构
交流电机的调速原理
交流电机主要由定子和转子组成，通 过磁场相互作用实现能量的转换。
通过改变交流电的频率或相位，可以 改变旋转磁场的转速，从而实现对交 流电机的调速。
交流电机的旋转原理
当交流电通过定子绕组时，产生旋转 磁场，该磁场与转子相互作用，使转 子旋转。
维护保养
交流传动控制系统的维护保养相对复杂，需要专业技术人员进行 故障排查和维修。
对未来的展望
技术发展
随着电力电子技术和控制理论的不断进步，交流传动控制系统的性 能将得到进一步提升，实现更加精确、快速和智能的控制。
应用领域拓展
随着环保和节能要求的提高，交流传动控制系统将在更多领域得到 应用，如电动汽车、可再生能源等领域。
交流传动技术
432
固定闭塞 连续速度控制 可实行自动 控制（ATC）
1832
固定闭塞 提前式分级阶梯 设备控制优先，人控为 辅
媒介：无绝缘模拟轨道电 媒介：无绝缘模拟轨道 媒介：数字电道交叉环 媒介：有绝缘模拟轨道 路； 电路； 线； 电路； 方向：地对车单方向； 方向：地-车间双方向； 方向：地对车单方向； 安全信号传 方向：地对车单方向； 输 载 频 ： 1700 、 2000 、 载 频 ： 1700 、 2000 、 载频：（36±0.4）kHz、载频：750、850、900、 2300、2600Hz； 2300、2600Hz； （56±0.2）kHz； 1000Hz； 信息量：18个 信息量：27bit 信息量：83.4bit 信息量：10个
点式列车自动控制系统
它也叫点式ATP，采用点式传递信息、车载计算机处理 信息的方式达到列车超速防护。我国京津客运专线（前期） 采用该系统 分有线和无线两种方式，几乎所有高速铁路均采用这种 模式
连续式列车自动控制系统 按信号传输 方式分类
这种系统是在连续式列车自动控制系统中增加点式应答 器作为线路数据的输入、进路信息和临时限速信息的输入， 点连式列车自动控制系统 这种方式有效利用了轨道线路和点式设备。日本ATC和我 国第六次提速所采用的CTCS-2级ATP采用这种模式
关门控制：
入门关闭的时间是7～8秒（不包括脚蹬）。
入门的关闭指令下达时会听到声音信号。声音信 号在门开始移动前1秒开始。
入门可在以下地点关闭：司机室。 无论在什么情况下，打开的门将发出牵引阻塞信 号。
超出正常时间2秒时，发出关门时间错误的信号。
机车车组装备有用于一人操作的规定。该程序包括以下内容： 1.出发时，司机走到驾驶室窗前一侧，开窗，检查并确认站台和门 前无障碍，可以关闭。 2.司机按“关门”按键。该按键安装在司机写字台的一侧。 3.门关闭蜂鸣器发出的警报声（间歇性信号）针对所有门。 4．“关门”按键按下1秒钟后，门开始关闭，同时，“门闩”信号 被取消。被关闭的门将被联锁。 5.门信号蜂鸣器在“关门”按键按下之后5秒钟停止。 6.当所有门被关闭和锁定之后，“关门”按键（的照明）熄灭。此 时，适用司机写字台上的按键和司机写字台旁边的按键。 7.大约在确认信号显示所有的门均已联锁之后2秒钟，列车可以发 车。
动车组交流传动技术及其应用探讨
动车组交流传动技术及其应用探讨铁路系统的高速发展是铁路电气化的结果，列车的运行依赖于电力机车的牵引。
随着时代的变化，人们早已不满足于铁路牵引系统的基本功能，即能够带动列车的运转。
人们将关注的矛头转向了电机牵引功能的好坏，列车运行的成本和受到电磁影响的强弱等新课题。
交流传动系统在铁路系统的应用是文章主要研究的课题。
标签：动车组；电机牵引；交流传动；技术应用上世纪90年代初，交流电动机牵引开始逐渐代替动力牵引和直流电牵引模式应用于高速铁路的驱动系统当中。
交流电动机可分为同步电动机和异步电动机。
同步电动机最早应用于法国，其特点是机器运转稳定性较高，但是其必须在定子和转子的同步转速下才能实现转矩，这就使它的适用性大大降低。
在此基础上异步电动机应运而生。
异步电动机的结构简单，转矩条件也相对较低，并且运行效能较高，弥补了同步电动机的不足。
此外异步电动机还可以根据运行环境的不同衍生出所需产品，实用性极高。
时至今日，异步电动机仍为电动机产品的首选。
1 动车组交流传动系统的构成在全世界范围内，各国高铁及动车组的牵引控制系统都采用交流方式进行动力的传送。
其构造部件如下：1.1 交流牵引电机铁路列车和动车组系统中多使用三相交流电机。
三相交流电机是异步交流电机的一种，它的构造最为简单，转速极高，黏着性好，牵引力强，具有较好的制动性，是同步直流电机所不可比拟的。
目前各个国家还在进一步提高交流电动机的性能和技术研发水准，我国也在不断加大研发力度，以求开创交流电机在我国应用的新局面。
1.2 变流装置在工业领域，三相交流电机的应用十分广泛，高铁和动车组上就是用三相交流电机作为机车的牵引装置。
为了配合三相交流电机的使用，最大程度的发挥牵引效能，就需要配备专门的交流装置。
这种装置结构较为繁复，所需功率极大，是专门应用于铁路运输系统的，它的作用就是将原有的单向交流电转化为系统需要的三相交流电。
其特点具体归纳如下：（1）与直流电相比，交流电动势图呈正弦波的趋势，可有效减轻在变矩过程中电流谐波对转矩的干扰。
铁道机车车辆新技术培训班(交流传动技术讲稿文档)
铁道机车车辆新技术培训班讲稿（文档）主要内容●一、交流传动技术发展综述●二、交流传动系统的基本原理●三、交流传动系统的核心技术主讲人：冯晓云第一讲、交流传动技术发展综述●交流传动技术发展的经纬●交流传动机车的技术分类●国内外交流传动技术的最新进展●交流传动技术的展望1、交流传动技术发展的经纬●运输的需求●各种限制●交流传动技术的发展●交直流传动的特点●电力牵引传动方式分类●交流传动机车的发展1.1 运输需求●运输意味着什么?●旅客需要什么?–安全–实用–可靠–性能费用–灵活–舒适1.2 现实条件的各种限制1.3 交流传动技术的发展传动诞生于19世纪，20世纪初被广泛应用于工业、农业、交通运输和日常生活中，受当时科学技术的制约，直流电传动用于高性能的可调速传动系统，而交流传动多用于不须调速的传动系统。
自1879年世界上出现第1条电气化铁路以来，电力牵引经历了将近60年的交流传动的初期探索。
20世纪50年代初整流器电力机车的诞生，使交流传动的研究暂告一段落。
从此直流传动和交直传动机车成为电力牵引无可争辩的主体。
1.4 交直流传动的特点●直流传动（牵引电动机为直流电机）●交流传动（牵引电动机为交流电机）①直流传动时电机的矩速特性②交流传动电机（异步）的矩速特性机车技术●电子技术的发展带来的突破–电力电子 (晶闸管, GTO, IGBT等)–微电子(µP, DSP, i960等)–新材料1.5牵引电传动方式的分类电力牵引传动方式主要可分四类：直流传动（直流供电加直流驱动）交直传动（交流供电加直流驱动）直交传动（直流供电加交流驱动）交流传动（交流供电加交流驱动）1.6 交流传动机车的发展20世纪下半叶，电力电子器件的不断更新和迅猛发展，为采用交流电机驱动提供了重要的物质基础。
通过大功率变频变压变流器实现了交流驱动的优良调速性能，交流电机驱动装置的优越性由此得到完整体现，从而使以交流驱动技术为核心的交流传动机车——交直交传动机车得到了充分的发展。
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。
《电力机车控制》教学课件—04交流传动技术
2 牵引变流器组成 2．直流中间环节
中间环节（DC-Link）为支撑电容和二次滤波环节， 根据直流中间环节的不同牵引变流器可分为电压型和电流型 两种。电压型变流器储能元件采用电容，向逆变器输出的是 恒定的直流电压，相当于电压源。电流型变流器储能元件采 用电感，向逆变器输出的是恒定的直流电流，相当于电流源。 电压型变流器转矩脉动小，对电网的反作用力也小，适合于 大功率的干线机车。电流型变流器可以为同步电动机供电或 在一些城市轨道交通运输中使用。
3 三相逆变电路
3 三相逆变电路
三相逆变电路采用PWM控制技术，电路中VT1～VT6各元件每隔 60°轮换导通。其导通顺序为：VT1、VT2、VT3→VT2、VT3、 VT4→VT3、VT4、VT5→VT4、VT5、VT6→VT5、VT6、 VT1→VT6、VT1、VT2。在每一时刻都有三个开关元件同时导通。
交流机车控制策略
一、机车牵引控制特性 牵引运行三个区域：
二、不同控制方式下的牵引特性 1. CRH5型动车组
二、不同控制方式下的牵引特性 2. CRH2、CRH3、CRH5型动车组
二、不同控制方式下的牵引特性 3. HXD1、HXD2型电力机车
二、不同控制方式下的牵引特性 4. HXD3型电力机车
上图为两电平电压型四象限脉冲整流器构成原理图， 其中，RF为主变压牵引绕组电阻，LF为主变压器牵引绕组 漏电抗，Cd为支撑电容，L2、C2为谐振电感和电容。
交流传动的优越性及发展概况
一．交流传动的优越性交流传动技术是一门综合技术，但其本质的特点是牵引电动机采用了交流异步电动机，其一系列的优点都是由此而表现出来的。
交流传动机车所以成为现代机车发展的方向，正是由异步电动机的特点和优点所决定的。
和传统的串激直流电动机驱动系统相比，交流异步电动机驱动系统的优越之处表现在机械、绝缘、耐热、耐潮、粘着、维修、效率、重量尺寸等诸多方面。
1．构造简单，转速高，可靠性高，维修简便三相异步电动机结构中无换向器、无电刷装置；所以相同功率的电机，异步电动机的重量轻，体积小，可使机车转向架簧下部分重量相应减少，在机车通过曲线时，轮轨之间侧向压力也就相应减少，这对高速行车尤为重要；同时，由于电动机体积减少，便能选择更为合适的悬挂方式，从而简化了转向架结构；除轴承外无磨擦部件，密封性好，防潮、防尘、防雪性能好；全部电气部件均是绝缘的，且所用绝缘材料均为H级或F级，绝缘性能好，耐热性能好。
因此故障率低，可靠性高。
控制装置是模块结构，故障率也很低，驱动系统的全部运行过程和控制过程均由无触点电子元件完成，所以不存在传统系统中经常发生的触点磨损、粘连、接触不良、机械卡滞等问题。
据美国伯灵顿北方铁路介绍，该公司直流电动机的大修期一般在4万公里至48万公里之间，而交流牵引电动机的大修期可高达120~160万公里。
另外，交流传动机车有完备的微机监视系统和故障诊断系统，可随时监视系统的技术状态，进行故障诊断。
由此可知交流传动系统的可靠性是很高的，维修量很小，且检修简便，维修费用大大降低。
加拿大CP4744型交流传动机车的应用实践表明：不仅延长了计划修间隔，而且减少了计划外修理次数，每台机车每年可减少计划外修6次。
2，功率大，牵引力大，机车可以发挥较高的输出功率异步牵引电动机不存在换向的问题，所以高速行车时电的效率也就较高；同时，牵引电动机因无换向器，空间利用好，使机车功率得以进一步提高，再生制动时亦能输出较大的电功率。
电力牵引交流传动技术概述
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交流传动技术讲稿文档
●司机台操纵技术●车体轻量化技术●转向架技术●空气制动技术●高压测检测技术2.1.1 牵引变频器技术●电力电子器件的发展推动了变频器技术的发展。
国际上快速晶闸管在交流传动变流器上的应用属于早期阶段，现基本被淘汰；GTO元件作为第二代在变流器上的应用，技术上已趋成熟，但也开始被下一代新元件代替；IGBT、IGCT元件广泛应用于变流器，在工程化和产业化上很有前景，将成为现代变流技术的主流；集成化智力化）元件IPM已崭露头角，应用前景广阔。
牵引变频器牵引变频器●直接转矩控制（在高速、重载大功率电力牵引领域，直接转矩控制方法的优势越来越明显）●器有应用为交流传动电力牵引控制提供了优越的硬件条件，加之软件技术的不断发展，现代交流传动机车（列车）的控制系统日趋完善。
●牵引变压器的发展要求大容量、小型轻量化、低损耗、低噪声、高阻抗、全退耦。
而交流传动牵引变压器还要在设计时特别考虑电压、电流的高次谐波可能存在的直流偏磁和过激磁、漏磁的影响，以及由于高次谐波和大漏磁引发的局部过热和高噪声，同时还要在电磁兼容性产出有自己知识产权的有一定批量的交流传动机车，或全部国产化的交流传动机车，或只生产交流传动机车。
●“十.五”期间是铁路机车交流传动技术“十年转换”工程的关键时期。
根据“十五”铁路科技发展计划，我国将实现“两网”（快速客运网和块捷货运网）、两线（京沈客运专线和沪宁客运专线）、两系统（安权保障系统和运营信息系统）的科技发展目标。
这就特别需要运载装备的先行作用，而交流传动电力牵引运载装备将是主角，则也是交流传动技术“十年转换”工程的同期任务。
●到产业化，以满足“两网”对运载装备的需求。
交流传动电力牵引摆式列车技术要在工程化上有所突破，构成具有自我知识产权的摆式列车技术，以满足既有线路客运进一步体速的要求，为迎接我国第四次、第五次更大规模的提速作好技术装备的储备。
要完成270km/h级交流传动高速动车组的研制和试验，实现270km/h级高速动车组工程化和商用化，为高速客运专线的发展做好运载装备的技术储备。
交直流传动系统工作原理
交直流传动系统是一种将电能转换为机械能并进行传动的系统。
它使用交流或直流电源通过电动机将电能转化为机械能，以驱动负载进行工作。
下面介绍交流传动系统和直流传动系统的工作原理：1. 交流传动系统的工作原理：- 交流电源供应：交流传动系统使用交流电源，通常是交流电网或发电机产生的交流电。
交流电的电压和频率可以根据实际需求进行调整。
- 电动机：交流传动系统中使用的常见电动机是交流异步电机（Induction Motor），它是一种通过电磁感应的原理工作的电动机。
交流电源提供的交流电经过电动机的定子线圈，产生旋转磁场。
定子线圈中的旋转磁场感应到电动机的转子线圈，从而产生转矩和转速。
- 变频器控制：为了实现电动机的调速和控制，交流传动系统通常使用变频器（Inverter）来改变交流电的频率和电压。
变频器将输入的交流电源信号转换为可调的频率和电压输出信号，以控制电动机的转速和转矩。
2. 直流传动系统的工作原理：- 直流电源供应：直流传动系统使用直流电源供应，如电池、整流器等。
直流电压和电流可以根据需要进行调整。
- 电动机：直流传动系统中常见的电动机是直流电机（DC Motor），它是一种通过电流方向改变的原理工作的电动机。
直流电源提供的直流电流流经电动机的定子线圈和旋转子线圈，根据电流的方向变化，定子与旋转子之间产生电磁力，从而产生转矩和转速。
直流电机通常具有较好的调速性能和反向运转能力。
- 电控系统：直流传动系统使用电控系统来实现对电动机的调速和控制。
电控系统通常包括电流控制器、速度控制器和位置控制器。
通过调整控制系统中的参数，可以实现对电动机的精确控制。
无论是交流传动系统还是直流传动系统，它们的工作原理都是将电能转换为机械能并驱动负载工作。
具体使用哪种传动系统，需根据应用要求、功率需求以及可行性等综合考虑。
机车交流传动技术1
Ud = ½ ~ ¾ Ud0 第四段： T1T2T5T6满开放 触发T3T 4 Ud = ¾ ~ 1 Ud0
交-直传动特点
• 交流供电系统+直流牵引电机
• 特点：功率较大
粘着重量大 低速时牵引力大
牵引特性接近双曲线
现代交流牵引技术
• 晶闸管在逆变器中的应用，成功地实现了用简单 和牢固的三相交流异步电动机作为牵引电机的愿 望。弥补了三相交流系统的复杂性和技术花费大 的缺点。 • 目前可在机车或动车上实现转矩-转速连续控制所 需的变频变压的三相电源系统。 • 三相交流电机特殊的优点：不用换向器；转速高； 功率密度高。
• 为直流电气化铁路开发了直流调节器，即斩波器 的技术。
直流调节器
LN LN UM,ist GS1 iS1 LM
M
uC,iC uC UM
LF iC
UM ist iC aT T t
UC
C
直流调节器：原理电路和电压、电流原理时间曲线
原理上，直流调节器是一个无触点开关，它以脉冲方 式将接触网电压引到电动机上，改变脉冲间隔比就可以在 0至几乎100% 接触网电压范围内连续改变电动机电压。
交-直-交传动电力机车
UN
牵引变压器+整流器+逆变器
T
ZL （不可控）
~
M
~
M
~
M
~
M
~
~
~
~
交-直-交传动内燃机车
柴油机
G
~
柴油机+硅整流器+逆变器 1971年德国产DE2500 柴油机1500r/min 意大利、西班牙、芬 兰等国都有这种传动 方式的内燃机车。
交流传动知识点总结
1.转差功率不变型调速:基频以下调速与基频以上调速的区别？基频以下调速: 恒压频比调速, 属于“恒转矩调速”基频以上调速：恒压变频调速（弱磁升速）, 属于“恒功率调速”恒Us/w1.Eg/w1.Er/w1的机械特性？相互之间的联系与区别？恒Us/w1恒Eg/w1恒Us/w1补偿定子侧电压恒Eg/w1克服转子漏抗上的压降恒Er/w12.电力电子变频器的主要类型: 交-直-交和交-交变压变频器, 各自的结构特点？3.交-直-交变压变频器由整流器和逆变器组成.又称间接式的变压变频器。
整流电路和逆变电路应用最广的是由二极管组成不控整流器和脉宽调制（PWM）逆变器；对于特大容量电机的变压变频调速采用半控型的晶闸管, 并用可控整流器调压和六拍逆变器调频的交-直-交变压变频器4.交-交变压变频器只有一个变换环节, 又称直接式变压变频器、周波变换器（Cycloconveter）。
省去了中间直流环节, 所用的器件数量多, 总体设备相当庞大。
电压源型逆变器与电流源型逆变器的概念, 区别？按照中间直流环节直流电源的不同, 分电压源型逆变器和电流源型逆变器两类, 电压源型逆变器中间采用大电容作为滤波元件, 电流源型逆变器中间采用大电感作为滤波元件。
区别（适用场合）:电压源型逆变器电流源型逆变器滤波元件不同大电容大电感储能元件不同大电容大电感动态响应速度慢快输出波形不同适用场合不同适于做多台电机同步运行时的供电电源,或单台电机调速但不要求快速起制动和快速减速的场合。
不适用于多台电机传动, 但可以满足单台电机的快速起制动和可逆运行的要求。
性能区别很难实现能量回馈,因为中间有大电容钳制电压的极性。
采取措施：在直流环节中并联电阻或者与UCR反并联一组反向的可控整流器。
容易实现能量的回馈, 适用于需要能量回馈及电机正反转场合。
变器的死去时间以及对波形的影响（时序图不会画）5. 180度导通型控制方式: 同一个桥臂的上下两管之间互相换流的逆变器, 每个开关在一个周期内导通区间为180度, 每个时刻总有三个管子在导通。
二章节交流传动工作原理
• 由于恒功运行时实际要求的转矩T只是反比 于f1变化。为了保证电动机在全部恒功调速 范围内能够稳定运行，必须要求在最高转 速（对应最大频率f1max)时，电动机有最 小允许的过载力矩。
• 这样，在较低转速时，转矩的裕度较大， 而电动机的设计尺寸实际上是由低速状态 所决定的，因而有较大的尺寸。但此时逆 变器在恒电压和电流下运行，其设备容量 得充分利用，有较大小的尺寸–––最大电动 机和最小逆变器方案。
一、U1/f1=常数时的控制方式
• 在正弦稳态下，异步电动机的同步转速
（三相绕组合成基波磁场的旋转速度）：
n1
60 f1 p
• 而转子的速度： n2 (1 s)n1
• 或写成
n2
60 f1 p
(1 s)
• 若均匀地改变定子电源供电频率，就可以
平滑地改变电动机同步速度，从而达到调
速的目的。
U E1 4.44 f1Nk1m
2）而低频范围时，虽然定子漏抗x1正比于f1 而降低，但R1为不变值，电阻压降在低频 时构成不可忽略的一部分，令气隙磁通减 小，因而转矩下降
• 弥补办法：在低频时提升电压比例
二、恒磁通控制（E1/f1=常数控制）
• 对于调速范围大且要求恒定转矩运行的负 载，需要对电动机按E1/f1=C进行调节
• 根据异步电动机的等效电路，电机的电磁 转矩可表示为：
• 另外，维持E1/f1=C时，转子电流I2′亦只由 f2决定，因而电机的功率因数和效率在调速 中变化不大，基本保持在额定运行时的水 平。
• 可以得到，转子的临界转差频率和最大转
矩：
fm
R2 2L2
• 可看出
Tm
pm ( E1 )2 2 f1
1 4L2
机车交流传动技术
机车交流传动技术一、简要的历史回顾人所共知，机车发展按其动力来分，最早出现的是蒸汽机车，以后由蒸汽机车发展到内燃机车和电力机车。
在电传动内燃机车和电力机车中，开始是直-直传动，尔后是交-直传动，70年代以后又出现要交-直-交传动，即所谓的交流传动。
这种传动型式被认为是现代机车的标志，日益风靡世界。
这样的发展道路是由客观规律所决定的，是历史发展的必然，是机车由低级向高级逐渐演变的必然结果。
每种机车的出现和存在都是与当时的技术发展相适应的。
比如随着大功率硅整流技术的出现，直-直传动很必然地被更优越的交-直传动所取代。
同样，随着大功率的晶闸管特别是大功率可关断晶闸管（GTO）的出现和微机控制技术等的发展，交直传动很自然地被交-直-交传动所取代。
二、交流传动技术的特点和优点人们很早地认识到交流传动的优越性。
交流传动技术是一门综合技术，但其本质的特点是牵引电动机采用了交流异步电动机，其一系列的优点都是由此而表现出来的。
交流传动机车所以成为现代机车发展的方向，正是由异步电动机的特点和优点所决定的。
和传统的串激直流电动机驱动系统相比，交流异步电动机驱动系统的优越之处表现在机械、绝缘、耐热、耐潮、粘着、维修、效率、重量尺寸等诸多方面。
1、构造简单异步电动机是所有电机中结构最简单的电动机，除轴承外，没有其他机械接触部分。
串激直流电动机则不然，结构复杂。
定子、转子都有绝缘要求很高的绕组，有换向器装置和电刷机构，磨擦部分多，接线复杂，机械转速受换向条件和机械强度的限制，只能达到2500r/min左右。
而交流异步电动机转速可达4000r/min 以上，试验转速甚至可达6000r/min，这是直流电机所忘尘莫急的。
2、粘着性能好（1）异步电动机有很硬的机械特性，所以当某电机发生空转时，随着转速的升高，转矩很快降低，具有很强的恢复粘着的能力。
空转发生时，转速上升值不大，即使是同步转速，与原工作点的转速差不会超出5%以上。
串激电动机则不然，转矩变化一点，转速就有很大的变化。
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现代高速列车和动车组几乎全都采用了 先进成熟的交流传动技术。交流传动电力 牵引的列车一般来说主要由受电弓从接触 网上将单相交流电引入列车，经过主变压 器进行变压后向主变流器输入，变成需要 的直流电，再经过逆变器逆变成牵引电机 所需的三相交流电，简称交—直—交传动。
交流传动的优越性
• 1）具有良好的牵引和制动性能 由于三相交流电机容量大，一般不会受到发热条件的限 制，而直流电机常受到最大启动电流和最大磁场消弱的限 制。交流电机采用四象限变流器，可以很方便实现牵引与 再生能量的转换，为高速列车再生制动创造了条件，节能 显著。 • 2）具有良好的黏着利用和防空转性能 由于三相交流电机采用平滑调频、调速，牵引力的变化 是无极平稳的。同时，调节是采用电子系统依据给定牵引 力和转差自动进行，因此启动时可获得较大黏着力。而且 电机的容量是根据启动电流和高速时的最大电压选择的， 正常运行时不存在启动过电流的时间限制， 这有利于充 分利用黏着力和牵引重载列车。
• 3）电机功率大、质量轻、体积小 因三相交流电机功率大、质量轻、体积小，可以获得较高 的功率重量比，而且有利于减轻转向架重量，降低转向架冲 击振动对轨道的破坏作用，提高运行速度和运行平稳性。如 日本0系动车组采用直流电机，单个重量达876kg，输出功 率为185kW，功率重量比为0.21；而700系采用交流电机 ，单个重量只有350kg，输出功率却达到275kW，功率重 量比为0.786。 • 4）功率因数高，谐波干扰小 • 由于采用四象限控制器作为网侧变流器，可使机车和动车 在较大负载范围内电网侧的功率因数接近1，电流的波形接 近于正弦曲线，从而大大提高了功率利用率，节约能源，提 高了供电能力。四象限控制器良好的自动调压性能可使变流 环节不受网压波动的影响，从而保证逆变器和牵引电机的正 常平稳工作及稳定的功率输出。
分类依据
类别 设备优先的自动减速系统
备注 设备按照模式曲线自动控制列车减速并保证列车安全、 正点。日本新干线ATC是其代表
按人-机关系 分类
司机按照模式曲线控制列车速度，设备不干涉司机正常 司机操作优先的速度自动 驾驶，只有司机超速时，设备才采取必要措施确保列车安全。 监控系统 德国的LZB、法国的TVM300及TVM430采用这种方式 它也叫点式 ATP ，采用点式传递信息、车载计算机处理 信息的方式达到列车超速防护。我国京津客运专线（前期） 采用该系统 分有线和无线两种方式，几乎所有高速铁路均采用这种 模式
432
固定闭塞 连续速度控制 可实行自动 控制（ATC）
1832
固定闭塞 提前式分级阶梯 设备控制优先，人控为 辅
媒介：无绝缘模拟轨道电 媒介：无绝缘模拟轨道 媒介：数字电道交叉环 媒介：有绝缘模拟轨道 路； 电路； 线； 电路； 安全信号传 方向：地对车单方向； 方向：地对车单方向； 方向：地-车间双方向； 方向：地对车单方向； 输 载 频 ： 1700 、 2000 、 载 频 ： 1700 、 2000 、 载频：（ 36 ± 0.4 ） kHz 、载频： 750 、 850 、 900 、 （56±0.2）kHz； 1000Hz； 2300、2600Hz； 2300、2600Hz； 信息量：10个 信息量：18个 信息量：27bit 信息量：83.4bit
点式列车自动控制系统 连续式列车自动控制系统 按信号传输 方式分类
这种系统是在连续式列车自动控制系统中增加点式应答 器作为线路数据的输入、进路信息和临时限速信息的输入， 点连式列车自动控制系统 这种方式有效利用了轨道线路和点式设备。日本ATC和我 国第六次提速所采用的CTCS-2级ATP采用这种模式
动车组控制和管理系统
• 列车运行控制系统由地面设备、车载设 备和信息传输设备组成，是先进控制技术 、通信技术、计算机技术与铁路信号技术 融为一体的行车指挥、安全控制机电一体 化的自动化系统。
列车运行控制系统分类
分类依据 类别 备注
ATP — 列 车 对列车运行速度进行实时监控，一旦超速则自动降速处理，保证行车 自动保护系统 安全
具有代表性的高速列车控制管理系统
设备名称 运行速度 /（km/h） 运营里程 /km 闭塞方式 制动模式 控制方式 法国TVM300 最高：270 法国TVM430 最高：320 德国LZB 最高：270 日本ATC 最高：270
Байду номын сангаас
850
固定闭塞 滞后式分级阶梯 人控为主， 设备为辅
150
固定闭塞 分级连续式 人控为主， 设备为辅
按自动化程 度分类 比ATP高一级的自动控制系统，除了ATP功能外，还可代替司机的部 ATC — 列 车 分操作，降低司机的劳动强度，提高运输效率。我国 200km/h 动车组引 自动控制系统 进了ATP设备，但不具备ATC功能
在一个闭塞分区内只按一个速度等级进行超速控制，有入口检查和出 速度码阶 梯 口检查两种方式。前者以区间进入速度为本闭塞区间的允许速度，新干 控制模式 线采用该方式；后者为上一区间出口速度为下一区间允许速度，法国 TVM300采用这种方式 按控制模式 分类 速度-距离模 有分段速度 -距离模式曲线控制和连续速度 -距离模式曲线控制两种方 式曲线 控制 模 式。前者将目标速度分为多个阶段来实现，后者则采用连续控制模式， 式 是高速列车运行控制系统发展方向
•
功率因数是衡量电气设备效率高低的一 个系数。功率因数低，说明电路用于交变 磁场转换的无功功率大， 从而降低了设备 的利用率，增加了线路供电损失。
• 5）操作简便，维修工作量少 交流电机无整流子和电刷，转子无需绝缘，无裸露导电 部分，因此电机运行安全可靠，几乎无需维修。列车大量 使用电子和电气元件，替代了各种机械式电气设备，大大 减少了设备的磨损，避免了复杂的维修。大量自动控制系 统的采用，使得司机的操作更加简便。一般情况下，司机 只需监视速度和瞭望前方、阅读操纵台显示器上的列车运 行信息等。 • 6）易于标准化、通用化和模块化 三相交流传动装置的主要电气设备基本上都是由相 同的半导体元件的功率开关电路组成，因此易于标准化、 通用化和模块化，便于设计、制造、安装和维修。