动车组牵引传动与控制技术1

动车组牵引传动与控制技术1
三、主观题(共4道小题)
9.什么叫异步电机的可逆运行特性？
参考答案：
异步电机的可逆运行特性是指异步电机既可工作于电动机状态来实施牵引，又可工作于发电机状态或电磁制动器状态来实施电气制动。

当发电机的电能反馈电网时，称为再生制动。

10.异步牵引电动机为什么要进行恒磁通恒转矩的控制？
参考答案：
异步牵引电动机保持恒磁通就可以保持磁路的一定饱和程度，这样可以充分利用电机的铁磁材料，充分发挥电机转矩的能力。

在恒磁通下进行恒转矩的控制，可以使动车组获得足够的起动牵引力，起动加速快且平稳。

11.简述牵引变流器牵引工况的工作过程
参考答案：
四象限脉冲整流器将牵引变压器二次侧的交流电整流成直流电，同时保证较高的功率因数（cosφ=1，电流波形接近正弦波）。

逆变器把中间回路直流电压变换成幅值和频率可调的三相交流电压，供给异步牵引电机。

在起动低速范围内，逆变器按SPWM模式进行控制；当速度达到规定值时，转入方波（六阶波）模式。

12.简述CRH1型动车组的编组形式、牵引传动主电路构成及其特点。

参考答案：
CRH1型动车组采用8辆编组，5动3拖，由两个2动1拖单元和一个1动1拖单元组成；8辆车共有20个驱动轴，占车轴总数的5/8。

CRH1动车组牵引传动主回路主要由2个受电弓、5个主断路器、3台主变压器、5台牵引变流器及20台三相异步牵引电动机构成。

每台牵引变流器向4台异步牵引电机供电。

每台牵引变流器包括：网侧变流器LCM，为两重四象限脉冲整流电路，带有直流环节滤波电容；2个电机变流器MCM，为三相桥式逆变器，带有直流滤波电容器和过电压斩波器，2个电机变流器分别向两个转向架的各2台牵引电机供电，这种供电方式称架控式。

一个变流器箱的网侧变流器除了向两个电机变流器供电外，还向一个辅助逆变器和一个蓄电池充电器供电。

动车组牵引传动与控制技术2
三、主观题(共4道小题)
9.
电压型脉冲整流器主电路一般结构如图1所示，简要说明正弦脉宽调制（SPWM）的原理，绘出正弦脉宽调制波形。

参考答案：
SPWM方法：由正弦参照电压（调制波）u
R 与三角载波电压u
T
两者交点处决
定的PWM的脉冲模式，实现对4个GTO元件（T
1～T
4
）进行PWM控制。

正弦参照电压u
R ：其频率f
R
等于网压u
N
的频率f
N
，即f
R
=f
N
，并且u
R
的幅值
可以调节；两相桥臂的u
R
相位相反（相差180°）。

三角载波电压u
T ：其频率f
T
是网频f
N
的整数倍，可表示为f
T
=nf
N
（式中n＝
1，2，3……），其幅值一般保持恒定。

脉冲整流器交流侧的输入电压us为：u
s =u
A
－u
B
10.
根据图2，分析说明CRH2型动车组中1辆动车的控制指令传递及控制过程。

参考答案：
由司机室发出的牵引指令（方向、牵引工况、牵引级位）通过中央装置传送至列车级网络，终端装置接收来自列车级网络的指令，然后传递给本车的牵引变流器（CI）的计算机控制器，实现对牵引变流器—牵引电机的牵引控制。

由司机室发出的制动指令（再生制动工况、制动级位）通过中央装置传送至终端装置，终端装置将制动指令传送到本车的制动控制单元（BCU），BCU向牵引变流器（CI）发出再生模式指令，优先实施再生制动，此时牵引电机工作于发电机状态，在制动列车的同时将制动能量回馈电网。

同时牵引变流器将再生信息反馈到BCU，当BCU检测到再生制动力不足时，向空气制动系统发出指令，补充空气制动。

牵引变流器在实施牵引和再生制动的同时，还要监测故障并进行故障保护，同时将故障信息反馈终端，再通过列车级网络反馈到司机室中央装置，在显示屏上显示并指导处理故障。

11.异步电动机的机械特性有什么特点？
参考答案：
异步电动机的机械特性分为不稳定区和稳定区。

在稳定区段内，转矩特性比较陡峭，转速变化范围不大，所以电机正常运行时的转速n很接近于同步转速n
1，其额定转差率s
e
很小，一般 s
e
=0.02～0.06，即具有硬特性，使异步电动机
自动调速困难，但具有良好的防空转性能。

12.异步牵引电动机为什么要进行恒功率的控制？
参考答案：
恒转矩运行中，随着电机频率和转速的上升，电压U
1
相应提高，电机的输出功率增大。

但是电压的提高受到电动机功率或逆变器最大电压的限制，通常在频
率调节大于基准频率（f
1＞f
1N
）后，电动机将以恒功率输出进行控制。

动车组牵引传动与控制技术3
三、主观题(共4道小题)
9.
简述牵引变流器再生制动工况的工作过程
参考答案：
为了使牵引电机能够进入发电机状态实施制动，控制系统应使异步牵引电机工作在负的转差频率（f
2
＜0）。

此时逆变器将异步牵引电机发出的电能反馈到中间直流回路，脉冲整流器再将直流电逆变为交流反馈电网（有源逆变），同时保证较高的功率因数（cosφ=-1，电流波形接近正弦波）。

10.简述CRH2型动车组的编组形式、牵引传动主电路构成及其特点。

参考答案：
CRH2型动车组采用8辆编组，4动4拖，由两个动力单元组成。

每个动力单元由2动2拖（T-M–M-T）组成；8辆车共有16个驱动轴，占车轴总数的1/2。

CRH2动车组牵引传动主回路主要由2个受电弓、2个主断路器（真空断路器）、2台主变压器（牵引变压器）、4台牵引变流器及16台三相异步牵引电动机构成。

每台牵引变流器向4台异步牵引电机供电。

每台牵引变流器主要包括：三点式四象限脉冲整流电路，带有直流环节滤波电容和过电压保护的中间直流电路，三相三点式逆变器，向两个转向架的共4台牵引电机供电，这种供电方式称为集中供电式。

牵引变压器的二次绕组为牵引绕组，另有三次绕组向辅助系统供电和蓄电池充电器供电。

11.
三相逆变电路原理图如图1所示，按六阶波控制时，试说明逆变器的工作原理，画出一个周期内各阶段的逆变器等效电路，分别列出相电压计算表达式，并绘出三相逆变器导通情况、电位及相电压波形。

参考答案：
逆变器的工作原理：在同一桥臂上、下两管之间互相换相，每个晶闸管在一个周期中的导通180°电角，其它各相也是如此，但三相对应元件相差120°电
角轮流导，使T
1～T
6
各元件每隔60°电角轮换导通，在每一时刻都有三个元件
同时导通。

具体分组顺序为：
T
5、T
6
、T
1
；T
6
、T
1
、T
2
；T
1
、T
2
、T
3
；T
2
、T
3
、T
4
；T
3
、T
4
、T
5
；T
4
、T
5
、T
6
；…
一个周期内各阶段的逆变器等效电路:
相电压计算表达式：
三相逆变器导通情况、电位及相电压波形：
12.
根据图2，说明CRH1型动车组的列车网络控制结构。

参考答案：
CRH1型动车组的列车通信网络TCN为三层的网络拓朴结构。

最上一层是WTB列车总线，贯穿于整个列车。

中间一层是MVB多功能车辆总线，按列车基本单元划分为3组，每组有车辆控制单元TC CCU，负责本单元（2动1拖或1动1拖）的网络控制与管理。

在中间一层MVB总线下面还挂了一级MVB总线（牵引MVB总线），这一级总线的核心处理单元是PCU牵引控制单元，即牵引控制单元，每辆动车有一套PCU 牵引控制单元，全列车共有五套PCU。

PCU牵引控制单元主要负责网侧变流器LC M、电机变流器MCM及辅助变流器ACM的网络控制与管理。