第五章交流传动机车控制系统
《交流传动控制系统》PPT课件
2 π α
π
2
当控制角α从0到π变化时，输出电压有效值U0从U变到0。
对于反并联的两个晶闸管VT1和VT2 ，通常采用脉冲变压器将 控制极触发电路隔离，脉冲变压器一次侧绝缘耐压应能承受电
源电压。
5
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（2）电感性负载
具有RL负载的单相交流调压电路如图6.2所示。设输入电压
u 2U，siαn为tV，T1并的设控负制载角对，电θ为源V频T率1的的导功通串角因，数则角这三 t个g 1角RL
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6.2.4调压调速系统的组成与特性分析
2．应用举例 成套产品—KJF系列双向晶闸管调压调速装置介绍。 2)工作原理 (1)主电路 (2)控制电路 (3)移相触发电路
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6.3.1 系统的组成和工作原理 电磁转差离合器调速系统见图6.19，由笼
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6.2.4调压调速系统的组成与特性分析
1.转速闭环调压调速系统的组成及静特性
由上式可得：
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式中n1—一异步电动机的同步转速。
根据异步电动机机械特性的实用表达式 T
2T m
Sm S
S Sm
当电动机在额定负载下运行时，转差率s很小，则
式(6.6)可近似为
T 2Tm S
Sm
S ≪ S m ，则
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SSR交流固体继电器按开关方式分为：
电压过零导通型(简称过零型)
随机导通型(简称随机型)；
按输出开关元件分为：
双向可控硅输出型(普通型)
单向可控硅反并联型(增强型)；
按安装方式分为：
印刷线路板上用的针插式(自然冷却，不必带散热器)
第五章交流传动机车控制系统
一、交流传动机车发展综述
运输的需求
安全性、实用性、可靠性、 灵活性、舒适性越高越好； 费用越低越好。
各种限制 交流电机的特点
科学技术的发展
交流传动机车发展
一、交流传动机车发展综述
运输的需求 各种限制 交流电机的特点
安全性、实用性、可靠性、 灵活性、舒适性越高越好； 费用越低越好。
地域规范、供电制式、空间、体 积、重量、技术水平、工艺水平 的限制等
第二节 异步电动机变频调速控制系统
变频调速控制系统
常规交－直－交变频器原理图
PWM 交－直－交变频器原理 图 电力机车整流部分为四 象限脉冲整流器
交流电机（异步）的矩速特性
n 60 f1 (1 s)
p
M CM m I2 cos2
关键问题： ?
1、异步电机变频调速特性分析
（1） 变频调速时异步电机参数变化为：
X 1 f1 X 2 f1 X m f1 r1、r2, const
（2）用 U1、f1、fsl 表示的力矩公式M
法国 TGV 、西班牙AVE机车主电路 （同步电机）
励磁
韩国 TGV机车主电路（同步电机）
励磁
电流型逆变器 (异步电机)
GTO 电压型逆变器(欧洲之星 TGV )
典型的地铁牵引变频器
每一个动车一台逆变器，同时为4台异步电机供电
MAC
MAC
MAC
MAC
适用于4种电压供电的机车牵引变频器
PT4 (1,5kV & 3kV SNCB)
H2-FI
H1-FI
H3-FI
SF2-FI 7,2 mH
Option "Filtre 50Hz"
4.HXN5B交流传动调车机车辅助系统
南车戚墅堰机车有限公司目录第一部分通风系统第二部分支持系统第三部分柴油机进气系统第四部分冷却系统HX N5B调车机车通风系统的主要作用是为机车上一些关键发热部件提供冷却，使之保持在规定的范围内。
被冷却的部件主要包括牵引电动机、交流发电机和逆变器等。
由于机车总体布置牵引电动机采用集中通风模式，交流发电机和逆变器采用串联通风冷却模式，因而机车通风系统可分为牵引电机通风系统和主发电机通风系统。
一、牵引电机通风系统该系统通风机安装在机车冷却室通风机惯性滤清器该系统通风机安装在机车冷却室，其进风口V型架两侧共安装12个惯性滤清器排尘通风机安装在牵引电机通排尘风机清器；排尘通风机安装在牵引电机通风机边上，对柴油机进气系统及牵引电机通风机惯性滤清器进行抽尘，然后向机车一侧排出。
一、牵引电机通风系统、牵引电机通风系统通风机（标准工况）结构型式:离心式排尘风机（标准工况）结构型式：离心式额定转速：3125r/min 最小流量：8.78m3/s 最小全压： 5.803kPa60kW 额定转速：2976r/min 最小流量： 1.4m3/s 最小全压： 1.133kPa 最大轴功率：5kW最大轴功率：空气密度： 1.2kg/m3二、主发电机通风系统该系统通风机及排尘风机共用一个电机，安装于密封的通风机室，该风机室两侧共布置有6个惯性滤清器，保证进风空气的清洁度。
排尘风机出风口朝上通过机车顶盖向外排尘。
主发通风及排尘风机组（标准工况）结构型式：离心式额定转速29761－主变柜；2－风机室；3－主发通风机；4－通风机电机；5－排尘风机；6－主发风道；7－主发电机额定转速：2976rmp最大轴功率：42kW通风机最小流量 4.5m3/s53kPa 最小全压 5.3kPa排尘风机最小流量0.5m3/s最小全压 1.174kPa12kg/m3空气密度： 1.2kg/m3三、通风系统检修维护要求1）日常维护保养各风机轴承使用过程中每2500小时或运行3个月需按要求注一次油脂。
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。
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。
kmph交流传动客运电力机车培训控制监视系统TCMS
160km/h交流传动客运电力机车培训教材机车控制监视系统TCMS大连机车车辆有限技术开发部1.概述2.机车控制监视系统3.微机显示屏显示界面1.概述1 概述机车控制监视系统（简称TCMS）的核心任务是：根据司机指令完成对主变流器及异步电动机的实时控制、辅助变流器的实时控制、牵引/制动特性控制、传动系统的时序逻辑控制，显示机车运行状态，具备完整的故障保护、故障记忆及显示功能，并具有一定程度上的故障自排除、自动切换和故障处理指导功能。
2 机车控制监视系统2.1 系统的构成机车控制监视系统在硬件上主要由电源模块、逻辑运算控制部分、数字量输入/输出部分、模拟量信号采集部分、通信部分等组成。
主控制单元采用32位CPU，并在配置上采取冗余、双机热备措施，以提高系统的可靠性。
系统构成示意图和机车控制监视系统机箱外形结构如图所示：2 机车控制监视系统2 机车控制监视系统2 机车控制监视系统机箱内包括AVR电源模块，为TCMS提供工作所需的各种直流电，如24V、±15V、5V；PUZ处理器单元，包括CPU、软件以及与显示屏通讯的接口；DET检测模块，检测主控制系统是否存在故障，以便在主系统发生故障时立即进行主辅系统的切换；SIF串行通讯接口，完成TCMS与两个主变流器和辅助变流器之间的通讯，以及TCMS与列车供电柜、DC110V电源装置、机车远程控制系统CMD和制动系统之间的通讯；DI数字量输入模块，将接收到的各种开关信号处理后传送给处理器单元；AUX辅助模块，具有数字量输出、模拟量输入及脉冲量输入的功能，实现对各辅助继电器的控制及特殊信号的输入功能；MDM重联控制模块，将本车的信息通过Ethernet传往他车，并将收到的他车信息传送给处理器单元，实现机车的重联功能。
2 机车控制监视系统2.2系统的功能TCMS在整个机车控制中起主导作用，它的工作正常与否直接决定了机车能否安全、正常地运行。
TCMS主要完成如下工作：通过人机接口接收所有输入指令，采集各种反馈信号，进行相关运算，生成相应控制命令，将命令以通信方式发送给主变流器、辅助变流器，将计算结果、故障信息、有关参数送显示屏显示，并在重联时将重联命令通过网络传送给重联机车。
O'Z-EL型交流传动电力机车制动控制系统简介
O'Z-EL型交流传动电力机车制动控制系统简介
O'Z-EL型交流传动电力机车制动控制系统是一种专门设计用于电力机车的制动控制系统。
该系统采用交流传动技术，具有较高的效率和可靠性，能够有效地控制电力机车的制动操作。
该系统由多个组件组成，包括制动电阻器、制动端子箱、制动空气控制系统和制动电控单元等。
制动电阻器是制动系统的核心组件之一，用于通过将电力机车的动能转化为热能来制动列车。
它由多个电阻器组成，能够提供足够的制动力来减速电力机车。
制动端子箱是连接制动电阻器和电力机车的中间环节，负责将电力机车的制动力传递给制动电阻器，并将产生的热量散发出去。
它还包括一些安全装置，以确保在制动过程中不会发生意外事故。
制动空气控制系统用于控制制动端子箱中的空气流动，以实现对制动力的精确控制。
它包括多个气动阀门和传感器，能够实时监测和调整制动系统的工作状态。
制动电控单元是整个制动控制系统的核心部件，负责判断制动的力度和时机，并向制动空气控制系统发送指令，以实现对电力机车的制动控制。
它采用先进的电子控制技术，能够实现智能化的制动操作。
该制动控制系统具有多种制动模式，包括制动能量回收模式、再生制动模式和空气制动模式等。
这些模式能够根据电力机车的实际工况和运行需求进行切换，以实现最佳的制动效果和能耗控制。
变频调速控制系统(5)
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第一节 机车牵引运行方式 二、具有转矩和速度双闭环控制的交流传动系统
铁路牵引传动要求在宽广的速度范围内，对每个速度点 都能提供合适的力矩值。所以速度和转矩值被认为是系统的 被调量，并被取为闭环控制的反馈信号。 转速闭环系统的关键是如何提高系统的动态性能，来适 应机车牵引时的较大负载变化和速度变化。
其中 U10=Kf1+U0 ， U0 则是考虑零速度附近对定子绕组电阻压降的补 偿。； ΔU1表示电流反馈控制的影响——由电流反馈闭环控制。
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第二节 转差频率控制系统
（1）生成电机控制变量 （a）恒转矩起动阶段 电流反馈控制环节包括生成电流给定值 I1* 的 I1 函数发生 器和电流调节器，而电流实际值可用电流传感器测得。 如果给定电流 I1* 大于电机的实际电流，则增加ΔUl；反 之，则使ΔU1减少。 在Ul的组成中，U10所占的比重较大，以保证电压与频率 的线性关系。而在进入方波以后，逆变器的输出电压保持恒 值，电流反馈控制将不再产生影响。
f2 = KU12 S = 常数 Tf1 = KU f1
2 1
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第二节 转差频率控制系统
（3）恒电压、降功率区（自然特性区）——U1=C，f2=C 在该区段因为 f2 的提高受最小允许的转矩过载能力的限 制，当f2达到允许的最大值后就不再增加，进入降功率运行方 式。由式（2—50）可知，当U1=C，f2=C时，T ∝1/f12。
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第一节 机车牵引运行方式 一、机车牵引运行方式
（2）恒功率区 逆变器输出电压U1已达到限制电压而保持恒定，进入恒 功率运行。在恒电压下，随着供电频率的增加使牵引电动机 产生磁场削弱的效果，此时牵引力随机车速度（供电频率） 的增加成反比下降。 （3）降功率区（自然特性区） 由于转差频率 f2 的提高受最小允许的转矩余量的限制而 保持恒定，并在恒电压下降功率运行方式。
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。
交流传动机车系统分析
交流传动机车系统分析毕业设计任务书一、课题名称：电力机车交流传动系统分析二、指导老师：三、设计内容与要求：1、课题概述:早期电力机车常采用直流电机来实现牵引系统，随着电力电子技术的进步，VVVF逆变器控制的异步电机牵引系统得到了广泛的应用，替代了直流电机牵引系统。
采用交流传动技术的电力机车具有性能好、可靠性高、驱动功率大、维护工作量小等直流传动无法比拟的优越性。
因此，电力牵引交流传动已经取代了直流电机牵引系统，成为轨道交通实现高速和重载的唯一选择和发展方向。
本课题主要分析电力机车交流传动系统的组成结构和常见的主电路拓扑结构，交流传动系统各主要部件的功能和原理，以及各种交流传动控制技术的对比分析。
2、设计内容与要求：1)设计内容a)电力机车交流传动系统的发展现状分析b)电力机车交流传动系统组成和各种主电路拓扑结构分析c)电力机车交流传动系统各主要部件功能和原理分析d)各种交流传动控制技术的对比和分析e)结论2)要求a)通过检索文献或其他方式，深入了解设计内容所需要的各种信息；b)能够灵活运用《电力电子技术》、《交流调速技术》、《电力机车总体》等基础和专业课程的知识来分析电力机车交流传动系统。
c)要求学生有一定的电力电子，轨道交通专业基础。
四、设计参考书1、《现代变流技术与电气传动》2、《HXD1型电力机车》3、《HXD2型电力机车》4、《HXD3型电力机车》5、《电力牵引交流传动与控制》五、设计说明书内容1、封面2、目录3、内容摘要(200-400字左右，中英文)4、引言5、正文（设计方案比较与选择，设计方案原理、分析、论证，设计结果的说明及特点）6、结束语7、附录(参考文献、图纸、材料清单等)六、设计进程安排第1周：资料准备与借阅，了解课题思路。
第2-3周: 设计要求说明及课题内容辅导。
第4－7周：进行毕业设计，完成初稿。
第7-10周：第一次检查，了解设计完成情况。
第11周：第二次检查设计完成情况，并作好毕业答辩准备。
交流传动机车牵引与控制实训报告
交流传动机车牵引与控制实训报告交流传动机车牵引与控制实训报告一、实训目的本次实训旨在通过对交流传动机车牵引与控制系统的学习与实践，使学生掌握交流传动机车的基本原理、牵引与控制系统的结构和工作原理，以及相关故障排除方法。
二、实训内容1. 交流传动机车牵引系统1.1 交流传动机车的基本原理在交流传动机车中，电能由接触网供给给主变压器，经过变压器升压后再供给给牵引变流器。
通过牵引变流器将直流电转换为交流电，进而驱动牵引电机工作。
同时，通过对电源频率和相位的调节，可以实现对机车速度和力矩的精确控制。
1.2 牵引变流器牵引变流器是交流传动机车中最关键的部件之一。
它负责将直流电转换为可调频率、可调幅度的交流电，并将其供给给牵引电机。
通过改变输出频率和幅度，可以实现对机车速度和力矩的精确控制。
2. 交流传动机车控制系统2.1 控制系统结构交流传动机车的控制系统主要由牵引控制器、制动控制器和辅助控制器组成。
其中，牵引控制器负责对牵引电机的频率和幅度进行调节，从而实现对机车速度和力矩的控制；制动控制器则负责对机车进行刹车操作；辅助控制器则用于监测和保护机车各个部件的工作状态。
2.2 控制系统工作原理交流传动机车的控制系统通过接收驾驶员输入的指令，经过处理后输出给牵引变流器和制动系统，从而实现对机车速度和力矩的精确调节。
在运行过程中，控制系统还会不断监测各个部件的工作状态，并根据需要进行相应的保护操作。
3. 故障排除方法在实际运行中，交流传动机车可能会出现各种故障。
为了能够及时准确地排除故障，我们需要熟悉常见故障的表现以及相应的排除方法。
常见故障包括但不限于：牵引电机过热、电源供应异常、牵引变流器故障等。
针对不同类型的故障，我们需要采取不同的排除方法，以确保机车的正常运行。
三、实训过程1. 理论学习在实训开始前，我们首先进行了相关的理论学习。
通过教师的讲解和课堂讨论，我们了解了交流传动机车的基本原理、牵引与控制系统的结构和工作原理，以及常见故障的排除方法。
O'Z-EL型交流传动电力机车制动控制系统简介
O'Z-EL型交流传动电力机车制动控制系统简介
一、系统概述
O'Z-EL型交流传动电力机车制动控制系统是一种用于电力机车的制动系统，能够有效地控制机车的制动力，提高机车的牵引与制动性能，保证机车列车的安全运行。
该系统是以高性能的交流传动技术为基础，结合先进的控制算法和智能化的系统设计而形成的一套完备的制动控制系统。
二、系统组成
O'Z-EL型交流传动电力机车制动控制系统由以下几个主要模块组成：
1. 制动控制器：制动控制器是整个系统的核心部件，负责对制动系统进行监控和控制。
通过分析传感器反馈的信号，制动控制器可以实时调整制动力的大小，保证机车在牵引和制动过程中的平稳性和安全性。
2. 传感器：传感器用于采集机车运行状态的相关数据，如速度、加速度、牵引力、制动力等。
这些数据将被传输到制动控制器，供其进行制动力的计算和调整。
3. 制动执行部件：制动执行部件是制动控制系统的输出部分，负责根据制动控制器的指令，实际控制制动器的动作，并产生相应的制动力。
五、系统应用
O'Z-EL型交流传动电力机车制动控制系统已经在多条铁路线路上得到了广泛应用，取得了显著的经济和社会效益。
该系统不仅提高了机车列车的牵引和制动性能，降低了运行成本，还提高了机车列车的安全性和可靠性，为铁路运输行业的发展作出了重要贡献。
六、结语
O'Z-EL型交流传动电力机车制动控制系统是一种高性能、智能化、可靠性的电力机车制动系统，有着广阔的应用前景和发展空间。
在未来的发展中，该系统将继续不断完善和更新，为铁路运输行业的发展做出更大的贡献。
交流传动电力机车动力性能控制
交流传动电力机车动力性能控制作者：王芳兰来源：《环球市场信息导报》2016年第15期文章通过对机车动力控制方式，交流电机的特性，及电机工作参数控制的方法，对机车牵引变流器的原理、结构、控制进行了细致的分析和论述。
机车的控制是通过动态调整交流牵引电机实际工作点，以适应机车牵引特性的要求，四象限整流器调节的是输入电压与电网电压的相位关系，牵引逆变器调节的是输出电压与交流牵引电机转速的匹配关系，调节的主线是保持能量传输的动态平衡。
使机车性能控制满足重载牵引运输的需要，并最大限度地利用了电网的牵引供电能力。
和谐系列大功率交流传动电力机车现在已经成为我国重载牵引的主力机型，到现在我段配属机车中，和谐1型、和谐2型大功率交流传动电力机车占到配属机车的80%以上。
而现有技术资料有限，且由于知识产权和技术保密等原因，至今还没有一种技术资料对其控制方式进行系统解释和说明。
为了方便广大职工学习和掌握和谐型重载机车的理论知识，结合和谐1型、和谐2型、和谐3型大功率交流传动电力机车的控制方式不同和本人的理解，现对和谐系列大功率交流传动机车性能控制理论进行进一步的探讨。
机车动力控制概况分析机车性能参数的控制主要是由机车司机通过司机控制器来控制机车的工作状态和参数，以达到控制机车动力输出的工作状态。
从内燃机车、交直流传动电力机车到交直交传动机车，其控制方式和控制原理是有较大的区别的。
内燃机车由于机车自带全部动力系统，其动力控制是通过控制发动机的转速和输出功率以及机车的牵引制动工况，实现完全控制机车的动力性能。
交直流传动电力机车，由于其馈电电源来自交流电网，无法对线路上的每台机车单独控制，在电源动力转换时，主变压器采用有级控制的方式。
通过控制主变压器工作时的变比，控制传动装置输出的电压和功率。
对于以上两种类型的机车，由于传动装置输出能在较大速率范围内符合牵引动力的牛马特性，利用传动装置的自然特性，不需要对传动装置进行专门控制，只需要把司机控制器手柄信号转换为发动机转速控制信号或主变级数控制信号，就完全可以实现机车牵引动力和状态的控制。
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CA(I)2-OND CA(U)1/3-OND
CA(I)1-OND CA(U)1/2-OND
M1
FTR - 17/08/1998 Rev E - Page 2
六、交流传动机车新技术
大功率电力电子器件 交流电机驱动控制规则与控制理论 列车网络技术 列车控制系统软件 e化列车（ eTrain ） eTrain 监控系统 音频系统 车地通讯新技术 典型的司机室无线通讯技术
PT2
PT1
(15kV DB) (25kV &
15kV CFF)
H(O-15)
H(O-M)
H(O-C)
DJ(M)
Palpage avec éclateur
TFI-QL(M)
E-TFP
(~25Kv/15kV, = 3kV/1,5kV)
DJ(C)
PF(C)
TFI-50
SF1-FI 7,2 mH
H2-FI
HAC
Courant
MAS EMU UT450
Asynchrone
EMU MI2N
PM PC
Les convertisseurs d'entr閑
HAC
4Q
Les convertisseurs moteurs
OND Tension Asynchrone
Loc BB36000
MAS
EMU S閛ul
Arlanda
电力电子技术、微电子技术、新材 料、新工艺等
满足运输的需求 充分利用新技术 利用新材料 采用新工艺
二、交流传动机车的主要组成
– 电机 • 同步电机、异步电机
–牵引变频器 • 逆变器 (电流源型、电压源型、PMW)
– 设备与功率器件
辅助变频器 主变频器及电机驱动模块
动力制动模块 通讯模块
空气系统模块
H1-FI
H3-FI
SF2-FI 7,2 mH
Option "Filtre 50Hz"
CC-FI-50
C(PC)FI-50
R(PC)FI-50 50 ?
C(IS)FI-50
R(DC)CAP-FI-50
SF-FI-50 10 mH
CAP-FI-50 1 mF
Essieu 4 Essieu 3 Essieu 2
CVS-AUX sur essieux 1 et 3
CA1(I)-OND
CA2(I)PMCF
CA(I)RH
PF(M)
C(IS)E(C)
C(PC)E(C) R(PC)E(C) 50 ?
H-INV-CONT H-INV-15
SF1-HACH 2,835 mH
SF2-HACH
H-CONT H-15
2,835 mH
f1
M f ( f sl ) M max const f max const
fsl con,M stconst
3、机车牵引中异步电机的运行特性
（1） 恒力矩起动
①采用恒压频比控制 低频时适当提高电压，抵消
定子绕组内阻的影响。 ②采用恒磁通控制
( 低频 U 1 ) E1 f1 M const ( f sl const ) M max const I 1 const
恒压频比时最大转矩和起动转矩与频率的关系曲线
（3） 用 E1、f1、fsl 表示的力矩公式
M2 pm E f1 1 2 r2 2(f2 slr f2 slL 2 )2
fm
r2
2L2
2
Mm
pmE1
2
f1
1
4L2
M
2
M m (fsl/fm)(fm/fsl)
结论：当 E1 const
CAP-2F 3 x 1,33 mF
R(DC)CAP-2F
C(IS)PMCF1 C(IS)PMCF2
C(PC)PMCF R(PC)PMCF 50 ?
CA(I)DIFF CA(U)EC
CA1(I)PMCF
PMCF
CA(U)PMCF
R(DC)CAP-OND
CAP-OND
3 x 1 mF
RH
3,7 ?
OND-RH
电力电子技术、微电子技术、新材 料、新工艺等
一、交流传动机车发展综述
运输的需求 各种限制 交流电机的特点 科学技术的发展 交流传动机车发展
安全性、实用性、可靠性、 灵活性、舒适性越高越好； 费用越低越好。
地域规范、供电制式、空间、体 积、重量、技术水平、工艺水平 的限制等
单位体积重量的功率大、可靠性 好、易维护等
OND Courant Asynchrone
OND Courant Synchrone
OND Tension Asynchrone
PM: pont mixte PC: pont complet
HAC: hacheur 4 Q: pont 4 quadrants
法国 TGV 、西班牙AVE机车主电路 （同步电机）
第五章交流传动机车控制系统
第一节 交流传动机车主电路
一、交流传动机车发展综述
运输的需求
安全性、实用性、可靠性、 灵活性、舒适性越高越好； 费用越低越好。
各种限制 交流电机的特点
科学技术的发展
交流传动机车发展
一、交流传动机车发展综述
运输的需求 各种限制 交流电机的特点
安全性、实用性、可靠性、 灵活性、舒适性越高越好； 费用越低越好。
Ond Courant Synchrone
OND Tension Asynchrone
TGV-A TGV-R/2N MS AVE PBKA TGV-Cor閑
EuroStar MAS Taiwan Push-Pull
OND
HAC
Courant
MS Loc BB26000
Synchrone
OND
EMU Z2N
交流电机（异步）的矩速特性
n 60f1 (1s)
p
M CMmI2 cos2
关键问题： ?
1、异步电机变频调速特性分析
（1） 变频调速时异步电机参数变化为：
X 1 f 1
X 2 f1
X m f1
r1、
r
, 2
const
（2）用 U1、f1、fsl表示的力矩公式M
M 2 pm U f1 1 2• r1ff1s r2 l(xm 2x1fx s 12 x l m 2 ) 2 /2 r2 x11 fsfr l1 1 rx 2 22 2
(2) 恒功率运行
M2m f1pE1I2 cos2
cos2
r2/s (r2/s)2 x2 2
M
mp
2f1
E1I2
I2
sE1 r2
E1 fsl r2 f
2
M
mp
2r2
Uf11
fsl
Mf1 KU12
fsl f1
P K U12 f1
f sl
I2
E1 (r2 /s)2 x22
恒功率1：
Us1ccoonnsstt
dM 0 df sl
fm
f1r2 r12 x121 (xm 2 x11x22)2 (r1x22)2
2
M m2 pm U f1 1
•
2 r1
r12x1 21 xm 2
f1
(xm 2x1x 12)22(r1x2)22
M q2 pm U f1 1 2• r1r 1 2 (xm 2x1fx 1 12 xm 2 )2 /2 r2 x11 r r1 2 x2 22
辅助层技术 相关层技术
冷却与通风技术、辅助变流器技术 控制电源技术、保护技术、电磁兼 容与布线技术
三、交流传动机车的技术分类
核心层技术
牵引变频器技术、交流驱动电机技 术、牵引变压器技术、变频控制及 其网络技术
辅助层技术 相关层技术
冷却与通风技术、辅助变流器技术 控制电源技术、保护技术、电磁兼 容与布线技术
恒功率2：
U
2 1
const
f1
f sl const
恒功率1：
Us1ccoonnsstt
第一种恒功率的特点：最小逆变器，最大电机
恒功率2：
U 1 const f1 s const
第二种恒功的特点：最大逆变器，最小电机
PM ou PC PM PM PC
PMCF
五、典型交流传动机车主电路工作
MRE_2563_FR B
H(O-M)
H(O-C) Palpage
DJ(M)
Q1L(M)
牵引变频器
3种电压供电的机车 (~25Kv/15kV, =1,5kV)
DJ(C)
SF1-FI
C(ALI)FI R(ALI)FI
SF2-FI
Ecrêteur
H-FI-XX SF-FI-XX
CAP-FI-XX
SF1-2F-FI SF2-2F-FI
第二节 异步电动机变频调速控制系统
变频调速控制系统
常规交－直－交变频器原理图
PWM交－直－交变频器 图原理 电力机车整流部分 象为 限四 脉冲整流器
引言
直流电机的主磁通和电枢电流分布的空间位置是 确定的，而且可以独立进行控制，交流异步电机 的磁通则由定子与转子电流合成产生，它的空间 位置相对于定子和转子都是运动的，除此以外， 在笼型转子异步电机中，转子电流还是不可测和 不可控的。因此，异步电机的动态数学模型要比 直流电机模型复杂得多，在相当长的时间里，人 们对它的精确表述不得要领。
OND
Options non représentées : - Chauffage
CA2(I)-OND
M1
CA1(I)TFP CA2(I)TFP