牵引变流器产品介绍
HXD3 牵引变流器
HXD3 牵引变流器
牵引变流器
变流装置用于直流和交流之间电能的变换，并对各种牵引电机器控制和调节作用，从而控制机车的运行。
每台机车装有两台变流装置，每台变流装置内含有三组牵引变流器合一组辅助变流器。
牵引变流器（CI）为牵引电动机提供三相交流的变压变频（VVVF）电源。
每组牵引变流器主要有四象限整流单元、中间直流电路和PWM逆变单元、真空接触器等主要电路部分和无接点控制单元等控制电路部分构成。
根据车辆的速度，通过矢量控制，精确快速的控制牵引电机的转矩和转速。
牵引变流器参数：
牵引变流器每组容量1400kV·A
额定输入电压单相交流1450V/50Hz
额定输入电流966A
中间电压直流2800V
额定输出电压三相交流2150V
额定输出电流390A
最大输出电流520A
输出频率0~120Hz
效率≧98%
控制电压直流110V
牵引变流器特性简介：
（1）四象限整流单元和逆变单元采用IGBT元件，对牵引和制动实行连续控制，可靠性高，噪声低，省电力。
（2）可靠的保护电路和保护装置。
（3）高性能的电器元件能承受短时冲击。
（4）模块化设计便于故障检出和故障排除。
（5）布线科学，降低电磁干扰，保证电磁兼容要求。
牵引变电站用整流装置产品介绍
牵引变电站用整流装置产品介绍
一、概述
我公司生产的ZQAN和ZQAF系列产品,是在工矿企业的电气化运输、城市公共交通、市郊电气化铁道等牵引变电站作为直流电源用的整流器,也可以作为其它方面使用的直流电源.
二、特点
1.本装置为柜式结构,各种规格型号均为一面单柜,维修方便.
2.本装置设有过压阻容、熔断、温度过热元件和环境等保护电路.
3.本装置设有熔断预告警电路,当一只元件或快熔损坏后,发出一路预报警信号,当二只及以上元件或快熔损坏后,发出另一路故障报警信号,提供给系统,用于保护设备.
4.本装置设有柜内照明和防潮加热电路.
5.本装置技术先进,质量可靠,符合IEC标准.
三、使用条件
1.环境温度：-15℃～+45℃
2.相对湿度：≤90%20℃时
3.海拔高度：≤1400m
4.垂直倾斜度：≤5%
5.振动条件：无剧烈振动和冲击
6.运行地点：无导电爆炸尘埃,无腐蚀性气体
7.运行环境的风速仅适用自冷设备：≥S
四、技术条件
1.安装方式：户内
2.外壳防护等级LIP20
3.绝缘等级：B级
4.噪音等级：≤65dB无风机；≤80dB有风机
5.负载等级：VIGB3859；
100%额定电流时,连续；
150%额定电流时,2ｈ；
300%额定电流时,1min. 6.过热保护点温度：80℃±5%7.效率：≥97%额定输出条件下
五、规格型号ZQAN系列装置规格数据表
ZQAF系列装置规格数据表。
牵引变流器的构成
牵引变流器的构成
1.引言
牵引变流器（Traction Inverter）是一种用于电力驱动的设备，常见于高铁、地铁、有轨电车等轨道交通车辆中。
它将电网的交流电转换为直流电，并通过PWM技术控制直流电的大小和方向，从而实现对电机的控制。
本文将对牵引变流器的构成进行介绍。
2.输入端电路
牵引变流器的输入端电路包括三相桥式整流器和输入滤波器。
三相桥式整流器将交流电转换为直流电，而输入滤波器则用于滤除电网中的高频噪声和谐波，保证变流器的稳定运行。
3.DC母线电路
直流母线电路是牵引变流器的核心部分，它由电解电容、电感、IGBT等元件组成。
直流母线电路的输出端连接电机，通过PWM控制电机的供电电压和频率。
直流母线电路的容量大小直接影响电机的功率输出。
4.输出滤波器
输出滤波器位于直流母线电路的输出端，用于消除直流电的脉动，从而减轻对电机的电磁干扰，提高电机的效率。
输出滤波器由电容和电感组成。
5.控制电路
控制电路包括主控制板、功率放大板、信号采集板等，用于采集各种信号，并将其转换为数字信号，然后传输给主控制板进行计算和控制。
控制电路还包括故障保护电路，用于保护牵引变流器和电机安全运行。
6.散热系统
牵引变流器的元器件在工作过程中会产生大量的热量，如果不能及时散热将导致元器件失效。
因此，牵引变流器还配备了散热系统，包括散热风扇、散热片、散热管等。
7.结论
综上所述，牵引变流器是一种非常复杂的设备，需要通过多个元器件和模块的协同作用实现对电机的控制。
同时，牵引变流器还需要考虑散热和保护等问题，以确保其稳定和可靠的运行。
牵引变流器变流器工作原理
牵引变流器变流器工作原理牵引变流器（Traction Converter）是一种用于电力机车和列车的设备，用于将电网供电转换成适合牵引电机的电力。
牵引变流器的工作原理是将输入的电能进行变换和控制，以满足电机的工作要求并实现速度和转向的调节。
牵引变流器通常由以下几个主要部分组成：整流单元（Rectifier）、逆变单元（Inverter）、滤波单元（Filter）、控制单元（Control Unit）和保护单元（Protection Unit）。
首先，电能从电网输入整流单元，整流单元将交流电转换为直流电，并通过滤波单元进行滤波处理，以减少电流的纹波成分。
整流单元可以采用不同的拓扑结构，如单向整流桥、三相桥式整流等，根据不同的应用需求进行选择。
经过整流和滤波处理后，直流电被逆变单元转换为适合驱动电机的交流电。
逆变单元一般采用高频开关器件（如IGBT、MOSFET 等）来实现电能的逆变过程。
逆变单元通过控制开关器件的开关时间和频率，可以控制输出的电流和电压特性，实现对电机的速度和转向的调节。
为了保证电能的质量和稳定性，牵引变流器中要加入滤波单元。
滤波单元用于减少逆变输出产生的高频成分，以提高电流质量，并减少对电动机的干扰。
滤波单元通常由电感、电容和电阻等元件组成，可以通过调节滤波元件的参数来满足不同的滤波要求。
牵引变流器的控制单元起着核心作用，用于监测和控制整个系统的运行。
控制单元负责实时监测输入电压、输出电流、温度等参数，并根据预设的控制算法对整流和逆变单元进行精确的调节和控制。
控制单元还可以接收车辆的指令信号，实现对车辆的速度和转向的精确控制，并通过反馈系统进行闭环控制。
为了确保设备的安全运行，牵引变流器还需要加入保护单元。
保护单元通常采用电路保护器、过流保护器、过温保护器等来实现对整个系统的监测和保护。
一旦出现电流过大、温度过高等异常情况，保护单元会及时切断电路，以防止设备的损坏和事故的发生。
总结起来，牵引变流器通过整流、滤波、逆变和控制等过程，将电网供电转换为适合牵引电机的电力，并实现对车辆速度和转向的调节。
tag9 牵引变流器基本结构
TAG9 牵引变流器基本结构
牵引变流器是列车关键部件之一，安装在列车动车底部，主要由供电环节、PWM逆变器、电阻制动电路、制动电阻组成。
1.供电环节：主要功能是将输入的直流电转换为交流电，为整个
牵引变流器提供电源。
2.PWM逆变器：是牵引变流器的核心部分，通过控制开关的占空
比，实现电压和频率的调节，从而控制牵引电机的转速和转矩。
3.电阻制动电路：用于在制动时将电机产生的能量消耗在制动电
阻上，从而降低牵引变流器的负荷，延长使用寿命。
4.制动电阻：用于吸收制动时产生的能量，并将其转化为热能散
发出去。
此外，根据不同的应用场景和需求，牵引变流器还有可能包含其他辅助部件，如输入滤波器、输出滤波器、传感器等。
牵引变流器的结构复杂且精细，是列车正常运行的重要保障。
如需更多关于牵引变流器的信息，可以咨询相关领域的专家或查阅相关文献资料。
CRH1牵引系统-主变流器
THANKS
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性能参数
01
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输入电压
主变流器的输入电压范围通常 为1700-3000V直流电。
输出电压
根据牵引控制系统的指令，输 出电压可以在一定范围内调节
。
输出频率
输出频率可以根据列车运行需 求在一定范围内调节，实现牵
引电机转速的调节。
效率
主变流器的效率是衡量其性能 的重要参数，通常要求在额定
负载下具有较高的效率。
可靠性高
主变流器采用成熟的电力 电子器件和先进的控制策 略，具有较高的可靠性和 稳定性。
维护方便
CRH1牵引系统的各组成 部分均采用模块化设计， 方便进行维护和检修。
03
主变流器介绍
定义与功能
定义
主变流器是CRH1牵引系统中的核 心部件，用于将输入的直流电转 换为可供牵引电机使用的交流电 。
功能
制信号。
技术发展趋势
高效能
随着技术的不断进步，主变流器在提高牵引效率、降低能 耗方面取得了显著成果，未来将继续朝着高效能的方向发 展。
模块化设计
为了便于维护和升级，主变流器逐渐采用模块化设计，各 个模块之间采用标准接口连接，提高了系统的灵活性和可 靠性。
智能化控制
通过引入先进的控制算法和传感器技术，主变流器的智能 化程度不断提高，能够更好地适应复杂的运行环境和多变 的牵引需求。
工作原理
01
02
03
接触网供电
CRH1列车通过受电弓从 接触网获取直流电。
主变流器转换
主变流器将接触网提供的 直流电转换为三相交流电。
牵引电机驱动
三相交流电输入牵引电机， 驱动电机旋转，进而驱动 列车前进。
HXD1C型电力机车牵引变流器-01
信号定义 （M1）PS+
2
3 4 5 22 23 24
XD6:14
XD6:13 XD6:25 汇流排 XD8:1 XD8:14 XD8:2
（M1）PS（M1）SIG+ （M1）SIGE (主变)PS+ (主变)PS1(主变)SIG+
3.功能配置 4.接口连接 X1插头
信号定义 110V+ 110V引脚 25 26 27 40 UN+ 41 终端 JCB/X1:1 JCB/X1:2 汇流排 JCB/X1:5 JCB/X1:6 信号定义 IF1+ IF1E IF2+ IF2-
XD14:1 主断禁示环线1 XD14:4 主断禁示环线2 XD13:1 主断状态(常开)
第一部分：产品介绍
1.产品说明
2.原理介绍
3.功能配置 4.接口连接 主变流器对外接口
X1～X3为42芯插座
X4为9芯插座(2个9芯 插座组合)
X5为6芯插座
第一部分：产品介绍
1.产品说明
引脚 1 2 3 4 5 终端 X93:1 X93:7
2.原理介绍
信号定义 110V+ 110V引脚 8 9 10 11 22 终端 X93:2 X93:8
电流检测板 一重四象限
一重逆变器
热交换器 三重逆变器 二重四象限 二重逆变器 隔离闸刀 充电接触器 主接触器 固定放电电阻 电抗器连接
充电电阻
库用接口
单相输入
三相输入
第一部分：产品介绍
1.产品说明
2.原理介绍
谐波抑制 电抗器
3.功能配置 4.接口连接 变流器结构(背面)
《牵引变流器》PPT课件
精选ppt
11
电压型交直交变流器 中间环节的作用
中间环节的作用
消除二次谐波
保持电压恒定
精选ppt
保持电压稳定
放掉过高电压 12
三相VVVF逆变器工作原理（两点式）
三相VVVF逆变器由三个桥臂组成， 由于钳位电容的作用 当上桥臂开通时，就输出中间电压的正1/2； 当下桥臂开通时，就精选输ppt出中间电压的负1/2。 13
制交流电动机转矩、转速和牵引、制动状
态的目的。
精选ppt
14
三相VVVF逆变器工作原理(三点式)
精选ppt
15
三相VVVF逆变器工作原理(三点式)
三点式交直交逆变器与两点式逆变器相比，每个 桥臂上都多了一倍的开关元器件，还多了两钳位 二极管，各桥臂间多了一根中间零电位线。
精选ppt
16
三相VVVF逆变器工作原理(三点式)
精选ppt
17
三电平逆变器的优点
与二点式变流器相比,三点式逆变器有两个突出优
点,即主管耐压降低一半和输出波形好。
精选ppt
18
三相VVVF逆变器工作原理
当机车要进而制动状态时，电动机就成了 发电机，逆变器就成了整流器，其整流的 工作原理和上面讲的相同；同时，原来的 四象限整流器就成了逆变器，相工网回馈 50Hz的电能。
4.真空交流接触器
5.电阻单元 过载电压抑制电阻･放电电阻
6.交流电压传感器
霍尔型CT
7.交流电流传感器
ACPT
8.无触点控制装置
9.控制电源单元
10.电动送风机
主电动通风机･辅助电动通风机(密闭室冷却用)
精选ppt
22
IGBT
• 简介 • 原理 • 导通 • 关断 • 反向阻断 • 正向阻断 • 闩锁 • 正向导通特性 • 动态特性
kW电力机车牵引变流器
DCU插件简介
MCC(电机控制) 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信号电机信号 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
第19页/共34页
传动控制单元DCU
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。
第29页/共34页
五、冷却系统组成
压力传感器
温度传感器
热交换器
模块冷却
第30页/共34页
牵引变流器水流图
第31页/共34页
冷却系统简介
主变流器冷却方式：强迫水循环冷却(通过加入添加剂乙二醇以适合–40°C的环境工作)模块入口水温：≤ +55°C
模块出口水温：≤ +61°C散热功率：80kW冷却水流量：286 L/min斩波电阻底部安装有两个小风机，从变流器柜体左下方吸风，通过柜体顶部排出，对斩波电阻进行冷却
第28页/共34页
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。
电力机车控制-牵引变流器组成及原理
牵引变@流@器@组@成@及@原理
牵引变流器组成及原理
1 牵引变流器的功能及特点 2 牵引变流器组成 3 电压型四象限脉冲整流器 4 中间直流电路 5 电压型逆变器
1 牵引变流器的功能及特点 1.基本功能
牵引变流器是交流传动电力机车的核心部件之一，用于直 流和交流之间进行电能的变换。为了满足机车启动、调速和制 动的需求，要求牵引变流器能够四象限运行。牵引变流器的基 本功能是将来自接触网的交（直）流电压，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，在轮轨间产生牵引力，驱动列车前进。
电流路径：Uf -Rf -Lf -VD1 -直流环节-VD4 - Uf 此时，Ud =Uf + ULf来自2）当Uf<0时(自行分析）
3 电压型四象限脉冲整流器
3、逆变状态 两电平电路工作在全控桥电路，即由VT1 VT2 VT3 VT4
组成。 正半周：直流环节-VT3-Uf -Rf-Lf-VT2-直流环节 负半周：直流环节-VT1-Lf-Rf-Uf -VT4-直流环节
2 牵引变流器组成 在交-直-交传动系统中，牵引变流器主要由四象限脉冲 整流器（4qc）、直流中间环节（DC-Link）和逆变器（PWMI） 组成。典型的两电平牵引变流器电路如下图所示。
2 牵引变流器组成
1．整流器单元 电源侧变流器采用四象限脉冲整流器（4qc），构成
交-直变换部分，通过PWM斩波控制方式，可以调节从接触网 输入的电流相位，使机车所取的电流波形接近于正弦波形， 并能在宽广的负载范围内使机车功率因数接近于1，等效谐波 电流减小，有利于提高机车功率因数，降低谐波干扰。此外， 四象限脉冲整流器能方便的实现牵引和再生制动的能量转换， 可取得显著地节能效果。
CRH5牵引辅助变流器介绍
LED显示器
BAT
SEB
OFF RUN
24
LED显示器
LED
Status 状态
Label 标签
Color 颜色
1
15V Power supply OK 15V供应功率OK
BAT
Green
2
DSP – FPGA bus activity DSP-FPGA总线状态
RUN Yellow (blinking)
30
功能描述
• AGATE控制AUX3(ACU)电子架提供以下功能:
1. 连接到牵引变流器 DC线路 的两个斩波器输入调整计算程序的处理. (两个斩波器用共同调节器)
2. 三相逆变器调整计算程序的处理
3. 通过MVB总线接收TCMS控制功能。
28
AA3 interface connectors: AA3 接口连接器：
J14
Connector DB-9 连接器
Connector DIN 41612 9 48 pins Type E
Connector POSITRONIC 30 pins Size 16
P8
AA3 internal connectors:
输入电压
3000 Vcc
输出电压
400Vac - 50Hz
斩波器阶段
开关频率 4kHz
IGBT
1200A 3.3kV
逆变器阶段
开关频率 2kHz
IGBT
1400A 1.2kV
4
开关阶段, 原理图
辅助电路
5
斩波阶段
6
T1阶段中斩波器的操作
7
T2阶段中斩波器的操作
8
T3阶段中开关的操作
牵引变流器产品介绍精编版
磁悬浮 强迫风 900 冷
型号
TGN51 TGN53 tPowerTN3 TN10 TN6 TGN75 TN5 TN14 TGA19
电压等级V 控制平
(直)
台
1500
MDCU
750 1500
MDCU CDCU
1500 750
CDCU CDCU
750
1500 1500
MDCU
CDCU MDCU
质量 KG 490 490 880
研制年份
2012年 2012年 2014年 2014年
变流器 数量
12台
备注
主辅完全集成
2台 4台 172台
交、直流供电 首个批量生产
长株潭城际动车组
tPower-t17 2014年 4台
温州S1市域动车组
tPower-T14 2014年 4台
160km/h动车组平台 tPower-T13 2014年
AC1500V AC1658V 输入电流：
AC900-1100A 中间电压：
3000V/3100V 输出三相电压：
0-2400V 输出电流：
350—497A
变流器数量
400台 80台 160台 360台 240台 1400台 7台 104台 54台 1374台 1084台 40台 6台 8台
PS：上述参数适用于所有表中车型
牵引变流器产品介绍
素材来源：株洲电力机车研究所 图片来源：网络
制作人：
目录
牵引变流器产品介绍 机车产品介绍 动车产品介绍 城轨产品介绍
牵引变流器原理介绍
主电路特点
牵引变流器输入端为三重四象限 变流器 （网侧变流器），直接连接到主变压器的3个 牵引绕组输出端；牵引变流器输出端为三相 逆变器（电机侧变流器），直接与牵引电机 连接；中间直流环节包括支撑电容器、二次 谐振电路、过压斩波电路、接地检测电路等。 开关元件采用3300V/1200A等级IGBT元件， 技术成熟可靠。
电力机车牵引变流器讲义课件(ppt 56页)
原边接地
判断原边接地原理： 原边电流和回流电流
的差值大于50A，并时间 ＞2S 应急处理方法：
若为某架检测电路故障 时，应甩开故障架中电流检 测板中的X2插头，切除故障架原边保 护。
变流器库内动车功能
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。
J1
14 A1
KM1
13
J2
14 A1
KM2
13
J3
14 A1
KM3
A2
A2
A2
X93:22
110V－
DCU－XD14
6 78
3 4 5 12 13 14
31 31 31
1
1
1
KM1 KM2 KM3 KM4 KM5 KM6
32 32 32
2
2
2
1
1
1
K1 K2 K3
2
2
2
110V+
第一部分：产品介绍
第一部分：产品介绍
1.产品说明 2.原理介绍 3.功能配置 4.接口连接
第一部分：产品介绍
1.产品说明 2.原理介绍 3.功能配置 4.接口连接
第一部分：产品介绍
1.产品说明 2.原理介绍 3.功能配置 4.接口连接
充电1 短接1 充电2 短接2 充电3 短接 3 短接1状态 短接2状态 短接3状态 充电1状态 充电2状态 充电3状态 隔离开关1状态 隔离开关2状态 隔离开关3状态
UTBL
充
电
电
阻 单
KM3 KM2 KM1
牵引变流器
牵引变流器一、概述牵引变流器是指为牵引电动机供电的变流器，主要包括大功率二极管以及晶闸管、电容器和电抗器等。
牵引变流器的功能是转换直流制和交流制间的电能量，并对各种牵引电动机起控制和调节作用，从而控制机车的运行。
二、分类牵引变流器可分为下述四大类：1、交—直变流器，又称整流器，将交流电整成直流电。
2、直—直变流器，又称斩波器，用以改变直流电压平均值的一种装置。
3、直—交变流器，又称逆变器，将直流电变成交流电的变流器，有电压型和电流型两种。
4、交-交变流器，不需经过直流中间环节,可直接将单相交流电变成三相可调频的交流电。
三、测量仪器要正确测量牵引变频器输出的基波电压有效值，必须注意：1、采用正确的变频电量测量装置。
电压、电流传感器及仪表应该有合理的带宽、正确的测量模式（基波有效值模式）、输出频率下满足准确级要求等等。
2、牵引变频器显示的基波有效值（接近理论值）与实际测量结果一致的前提是开关频率（载波频率）足够高（至少大于基波频率的20倍）。
实际上，牵引变频器的开关频率往往比较低，一般低于1KHz，而基波频率较高，所以并不满足该条件。
3、要对基波有效值进行准确的、稳定的测量，前提是变频器输出为周期信号（傅里叶变换针对周期信号）。
实际上由于牵引变频器的开关频率较低，当开关频率不是基波频率整数倍时，其输出信号不是周期信号。
例如：开关频率为500Hz，基波频率为60Hz，假如当前的基波周期从第0个脉冲的开始时刻开始，将在第9个脉冲的1/3时刻结束，而下一个基波周期，将从第9个脉冲的1/3时刻开始，显然，这两个基波周期不是一样的信号，也就是说，变频器输出并非周期信号（当开关频率较高时，这种非周期性的表现相对较弱）。
小结：基于上述原因，一般的测量系统很难准确、稳定的测量牵引变频器输出的电压。
为了准确获取电机的效率，应该采用低频精度较高、带微处理器的变频功率分析仪和准确级较高的变频功率传感器。
图.适用牵引变流器测试的WP4000变频功率分析仪。
和谐号动车牵引变流器介绍
变流器的主要电气部件和功能
变流器模块
例如电机变流器模块
使用型号:
重量: 冷却液量: 容积流量:
CM-M 2800 W37-5
CM-M 2800 W38-5
CM-M 2800 W14-5 大约 190 公斤 5 立方分米 70 立方分米/分
© Bombardier Inc. or its subsidiaries. All rights reserved.
© Bombardier Inc. or its subsidiaries. All rights reserved.
内容
变流器介绍 变流器体系结构概述 变流器的主要电气部件和功能 变流器系统和控制 变流器冷却系统
11
变流器的主要电气部件和功能
直流回路电容
AC supply
DC supply
M 3
1个网侧整流部分带有两相输出，和组合IGBT。 2 相交流输出带4个IGBT和4个GDU。 1个电流传感器在网侧变流部分 组合IGBT由 1 个（GDU）门级驱动单元控制=> 12个 IGBT, 8个 GDU
AK02
AK04
AK06
© Bombardier Inc. or its subsidiaries. All rights reserved.
SPIF 标准牵引接口 1
21
EFAC:L
UDC2
© Bombardier Inc. or its subsidiaries. All rights reserved.
UDC3:M1
变流器的主要电气部件和功能
DCU2与电子管组分配
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© Bombardier Inc. or its subsidiaries. All rights reserved.
牵引变流器
列车关键部件
01 产品介绍
03 分类
目录
02 发展过程 04 控制系统
05 测量
07 技术参数
目录
06 器件 08装在列车动车底部，其主要功能是转换直流制和交流制间的电能量，把 来自接触上的1500 V直流电转换为0～1150 V的三相交流电，通过调压调频控制实现对交流牵引电动机起动、制 动、调速控制。
产品介绍
变流器模块电路 牵引变流器是列车关键部件之一，安装在列车动车底部，其主要功能是转换直流制和交流 制间的电能量，把来自接触上的1500 V直流电转换为0～1150 V的三相交流电，通过调压调频控制实现对交流牵 引电动机起动、制动、调速控制。随着电力电子技术发展，牵引变流器在轨道车辆中的应用也在不断地进步与发 展。其中IGBT、GTO、IPM器件属电压驱动的全控型开关器件，脉冲开关频率高、性能好、损耗小，且自保护能力 也强。为此，世界上无论是干线铁路还是城市轨道的电动车辆的电气系统中均采用IGB7F、GTO、IPM模块来构成。
异步牵引电动机起动时要求逆变器供出幅值可变的、接近正弦的低频电压,这可用分谐波调制法控制F1、F2 的通断顺序来达到。电压型逆变器在控制电路作用下能顺利地转入再生制动。利用这一可逆性又可制成交-直-交 电力机车电源侧变流器，它能提供恒定的中间环节直流电压，又可调节交流电侧的功率因数和改善电流波形，这 就是电压型四象限变流器。
分类
直流-直流变流器
交流-直流整流器
直流-交流变流器
图1将交流电整成直流电,主要有两种形式：采用桥式整流线路的桥式整流器和采用中抽整流线路的中抽整流 器。图1中a为应用在电力机车上的单相桥式线路，交流电压u正半周经二级管1和二极管3、负半周经二极管2和二 极管4接到直流侧，从而在直流侧得到不变方向的脉动电压Ud,经过平波电抗器Ld滤去脉动成分后用于驱动直流牵 引电动机，其电压波形图如图1中a上部所示。图1中b为单相中抽整流线路图和电压波形图。图1中c为柴油机车采 用的三相桥式整流线路图和电压波形图。若用适当数量的二极管串联（以增加电压）和并联（以增加电流）代替 原理图中的一个元件，则可构成所需功率的交-直整流器。
牵引变流器产品介绍
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➢ 首创四象限列供技术在轨道交通 领域的应用。
➢ 首创主辅列供电路独立，Biblioteka 构集 成的系统解决方案。13
机车产品介绍
型号 IBAM
IBBM
主电路 特征 6550V IGBT 两电平
3300V IGBT 两电平
电力机车业绩表
中间直 电流等 速度等 数量
流电压 级
级
应用车型
HXD2B
阿尔斯通
CO-CO
10000KW 120km/h
HXD3
东芝
CO-CO
7200KW 120km/h
HXD3B
庞巴迪
CO-CO
9600KW 120km/h
铁道部提出货运繁忙区段单机牵引5000~6000t，速
度120km/h的要求
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机车产品介绍
最新产品
株洲动力集中动车组牵引变流器
➢ 单轴功率1600kW，可兼容三种不同 速度（160km、200km、300km） 的动力集中动车组技术平台。
四方地铁平台
2017年城轨产品工作规划
墨尔本地铁
满足140km速度等级的需求， 体现集成化、轻量化的特点。
✓ 关键创新
首次出口澳洲，树立公司品牌国际影 响力
3
牵引变流器原理介绍
控制电路特点
变流器输入端采用四象限变流 器控制 方式，具有中间直流环节电压稳定、功 率因数接近于1、能量可再生等优点；输 出端采用异步电机直接转矩控制方式， 具有动态响应特性优良、控制简介高效、 牵引力变化平稳等优点。
4
牵引变流器原理介绍
变流器电路原理图
工作原理简介：机车在牵引工况时，变流器将主变压器次边绕组 上的单相交流电转变成驱动牵引电机所需的变压变频三相电；制 动工况时，牵引电机处于发电工况，变流器将电机发出的电能反 馈给电网
研制年份
2012年 2012年 2014年 2014年
变流器 数量
12台
备注
主辅完全集成
2台 4台 172台
交、直流供电 首个批量生产
长株潭城际动车组
tPower-t17 2014年 4台
温州S1市域动车组
tPower-T14 2014年 4台
160km/h动车组平台 tPower-T13 2014年
DC3000 750A V
600A
100km/h 554台
南非双流 制货运机 车
DC1800 V
1200A
160km/h 225台
HXD1D型 客运电力 机车
120km/h
1572台
HXD1C、 HXD1型货 运电力机 车
1500A 100km/h 2台
30T大轴重 电力机车
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机车产品介绍
内燃机车业绩表
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机车产品介绍
KZ4AC型电力机车为200km/h， 是由株机（2004年）自主研发的 满足独联体的最高速度交流传动 客运电力机车。机车具有优越的 耐寒性能，能适应零下50℃的运 用环境。机车采用了整体承载结 构车体，设两端司机室；机械间 采用中间走廊，设备为斜对称原 则布置，卧式主变压器，独立通 风；机车采用网络控制系统，分 别设有两个装备IGBT模块的主辅 变流器，牵引电机为轴控形式。 机车采中间低位推挽式牵引装置， 牵引电动机为架承式。
马其顿动车组
tPower-T15 2014年 4台
走形风冷、中频 辅变
无二次回路
动车产品介绍
引进CRH2平台
项目
变流器型号
CRH2A
TGA10
CRH2B
MAP-304-A25V141
CEH2E
CRH2C
TGA10
CRH380A
CRH380AL TGA10A
400公里检测车
CEH6-200 TGA10C
难实现。 ✓ PCU、高频辅变尚无成熟经验
在350公里标动基础上，进一步实现变流 器的轻量化及小型化，完善中国标准动车 组谱系化
关键创新 ✓ 无二次回路 ✓ 无高频辅变
技术难题 ✓ 采用DC1850V中间电压，需评估部件可靠 ✓ 无二次回路主电路的稳定性 ✓ 轻量化向国际竞争对手看齐
城轨产品
牵引变流器产品介绍
素材来源：株洲电力机车研究所 图片来源：网络
制作人：
目录
牵引变流器产品介绍 机车产品介绍 动车产品介绍 城轨产品介绍
牵引变流器原理介绍
主电路特点
牵引变流器输入端为三重四象限 变流器 （网侧变流器），直接连接到主变压器的3个 牵引绕组输出端；牵引变流器输出端为三相 逆变器（电机侧变流器），直接与牵引电机 连接；中间直流环节包括支撑电容器、二次 谐振电路、过压斩波电路、接地检测电路等。 开关元件采用3300V/1200A等级IGBT元件， 技术成熟可靠。
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机车产品介绍
“和谐”系列货运电力机车
车型
系列
机车轴式
机车功率 设计速度
HXD1
西门子
2（BO-BO） 9600KW 120km/h
HXD1B
西门子
CO-CO
9600KW 140km/h
HXD1C
时代电气
CO-CO
7200KW 120km/h
HXD2
阿尔斯通
2(BO-BO) 10000KW 120km/h
磁悬浮 强迫风 900 冷
型号
TGN51 TGN53 tPowerTN3 TN10 TN6 TGN75 TN5 TN14 TGA19
电压等级V 控制平
(直)
台
1500
MDCU
750 1500
MDCU CDCU
1500 750
CDCU CDCU
750
1500 1500
MDCU
CDCU MDCU
质量 KG 490 490 880
1100 1100
500
390
推广时 应用情 间(年) 况 2008 2453 2010 799 2014 954
2016 4 2016 68
2014 9
2014 129
机车产品
2017年机车产品
一、株机动力集中型动车组I、II、III型
以株机动力集中动力车III型车为基础， 兼容300km/h及以下速度等级的动力集中型 动车，打造主辅一体化高功率密度型快速机车 变流器计术。
5
机车产品介绍
2800KVA GTO （1999年） 水冷模块
1200KVA IGBT （1999年） 风冷模块
6
机车产品介绍
奥星电力机车在2001年由株所 与株机共同研制，是200公里/ 小时客运电力机车，功率4800 千瓦，最高试验速度达到240公 里/小时，但并没有投入使用。
天梭电力机车由大同机车厂联合株 洲所于2002年研制成功，也是大同 机车厂生产的第一种交—直—交流 电传动电力机车。天梭型电力机车 是在“奥星”机车、“中华之星” 电力动车组基础上改进而成的交流 传动高速客运电力机车，持续功率 为4,800千瓦，最高运用速度为200 公里/小时，采用中国自主研制的 GTO水冷牵引变流器、交流传动控 制系统、牵引电动机和微机控制系 统。
✓ 自主高速6500V水冷平台 ✓ 自主城际3300V水冷平台 ✓ 引进CRH2平台
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动车产品介绍
自主高速6500V水冷平台
项目
变流器 中间电 功率
型号
压
集成度
更高速度等 级试验列车 （500km）
永磁高速动 车组
TGA16 TGA28
3500V 3500V
2961KVA 主辅一体 2632KVA 主辅分离
型号 主电路 中间直流 电流等 速度等 数量 应用车型
特征 等级
级
级
IBBM
3300V IGBT 两电平
DC1600V DC1600V
1200A 1200A
18 120km/h 台
2台 100km/h
出口澳大利亚 SDA1机车
HXN5B型调车 机车
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动车产品介绍
动车牵引变流器目前已经搭建平台涵盖 各速度等级。包括：
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机车产品介绍
HXD1D型电力机车是6轴7200kW交 流传动准高速客运电力机车，由中国 中车株洲电力机车有限公司于2011年 完成设计。 机车运行速度160km/h， 采用大功率IGBT水冷变流器、大功率 异步牵引电机、卧式主变压器、微机 网络控制系统、弹性全悬挂转向架、 独立通风等技术。
系统震荡问题。
动车产品
时速350km双层动车组
2017年动车产品工作规划
时速250km标准动车组
打造国内首个高速双层动车平台，各 项指标领先国内竞争对手
关键创新
✓ 采用智能功率模块，集成度更高 ✓ 首次采用高频辅变
技术难题 ✓ 车内布置小型化和轻量化要求更高 ✓ 减振降噪指标更严格，EMC性能更
关键创新
✓ 功率密度高达2.13kW/kg。 ✓ 全新高压大功率变流器技术平台，
具有单轴1600kw等级及以下的全 覆盖设计. ✓ 在共中间直流回路的条件下，可实 现单轴故障切除，提升可用性。
技术难点
✓ 解决高功率密度下变流器散热问 题。
✓ 采用电动隔离开关实现故障模式 下的单轴切除，解决每轴电容器 之间的倒能问题；中间回路引入 线路电感，解决在全速范围内的
广深港高铁 TGA10D
E27
E28
TGA10E
高寒车
TGA10G
E31
TGA10H
E36
TGA10J
年份
2006年 2008年 2008年 2009年 2010年 2010年 2010年 2011年 2012年 2013年 2013年 2014年 2014年 2015年