交流牵引传动技术专题讲座
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。
石家庄讲座一(交流传动系统的发展和现状讲座)
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磁路饱和的结果
a）简单磁路
b）磁路在不饱和段
c）磁路在深度饱和段
当磁路饱和时，励 磁电流的波形将发 生严重的畸变(如左 图c③) ，是一个峰 值很高的尖峰波。 即使磁通增加不多， 励磁电流的峰值也 会增加得很大。容 易造成过热、过流 现象。
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从电动势的角度看
Q E1 = K E ∗ f ∗ Φ 1
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二、现代交流电力传动系统的研究现状
2.3 计算机技术的广泛应用
1)以单片处理器为控制核心的全数字化控制系统,全面取代模 拟器件控制系统。 变频器的控制核心是一专用的电机驱动用CPU,如Intel 、NEC 公司的专用CPU,近年来采用DSP，如TI的TMS320系列。 2) 变频器设计的应用数字仿真和计算机辅助设计(CAD)。 3) 变频器控制软件的组态化和专业化 多用途集成一体化,V/F控制,有速度传感器矢量控制,无速 度传感器矢量控制装入同一变频器,用户可通过功能码选择。 有多种功能模块可供用户下载。 可根据用户要求量身定制专门软件。
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二、现代交流电力传动系统的研究现状
2)脉冲宽度调制(PWM)控制策略
低压(400V),中小功率(400KW以下),交流变频调速器以交直-交电压型逆变器为绝对主流。 开关频率可以达到15～20KHz。 PWM控制策略以减小开关损耗(二相调制),降低噪声(随机调 制频率),提高电压利用率(过调制技术)等为研究重点。
交流传动系统的发展和现状
主讲人博世力士乐电子传动与控制(深圳) 博世力士乐电子传动与控制(深圳)有限公司西安分公司研发部 Bosch Rexroth Electric Drives and Controls (Shenzhen) Co., Ltd. Xi‘AN Branch 石家庄 2007年10月22日 2007年10月22日
第3章电力牵引交流传动与控制ppt课件
定子铁心及冲片示意图
（a）铜排转子
（b）铸铝转子
笼形式转子绕组
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篮球比赛是根据运动队在规定的比赛 时间里 得分多 少来决 定胜负 的，因 此，篮 球比赛 的计时 计分系 统是一 种得分 类型的 系统
定子三相绕组由三个彼 此独立的绕组组成，且每个 绕组又由若干线圈连接而成。 每个绕组即为一相，每相绕 组在空间相差120°电角度。 线圈由绝缘铜导线或绝缘铝 导线绕制。中、小型三相电 动机多采用圆漆包线，大、 中型三相电动机的定子线圈 则用较大截面的绝缘扁铜线 或扁铝线绕制后，再按一定 规律嵌入定子铁心槽内。定 子三相绕组的六个出线端都 引至接线盒上，一般首端分 别标为U1, V1, W1 ，末端分 别标为U2, V2, W2 。这六个 出线端在接线盒里的排列如 图所示。三相绕组可接成星 形或三角形。
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篮球比赛是根据运动队在规定的比赛 时间里 得分多 少来决 定胜负 的，因 此，篮 球比赛 的计时 计分系 统是一 种得分 类型的 系统
三相笼型异步电动机结构图
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篮球比赛是根据运动队在规定的比赛 时间里 得分多 少来决 定胜负 的，因 此，篮 球比赛 的计时 计分系 统是一 种得分 类型的 系统
功率场效应管（Power MOSFET） (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor) 压控器件，输入阻抗高，开关速度高，损耗小 目前水平：200A/1000V
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篮球比赛是根据运动队在规定的比赛 时间里 得分多 少来决 定胜负 的，因 此，篮 球比赛 的计时 计分系 统是一 种得分 类型的 系统
日本 1975 直流 80%，交流 20% 1985 直流 20%，交流 80%
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
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第三章 电力牵引交流传动与控制
一、电力牵引交流传动技术概述
1.
机车交流传动系统的基本结构 交流传动机车： （特指）采用各种变流器供电，交 流异步或同步电动机驱动的机车或 电动车组。 变流器类型： 交-交变流器（直接式） 交-直-交变流器（间接式）
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3.
交流传动的优点
由于鼠笼式异步电动机良好的经济性能和牵引运行性能，采 用“电压型交-直-交变流器+三相鼠笼式异步牵引电动机”系统 是目前发展的交流传动机车主要结构形式。主要优点： 异步电动机陡峭的自然外特性利于抑制机车空转和打滑， 可大幅度提高机车的粘着性能（最大粘着系数：交流机车可 达45%，交-直机车25%） 牵引电机结构简单、可靠，电机热利用率高，维护、维修 方便，运用维护费用低（无换向器和电刷或励磁整流器等滑 动接触部件） 单机容量大（不受换向限制），转速范围宽，重量轻体积 小（交流与交-直流传动比较：在相同重量和体积下，功率 可大幅度提高。单位重量功率：直流电动机0.33kw/kg，同 步电动机0.5kw/kg，异步 电动机0.68kw/kg或更高） 交流传动机车功率因数高，等效干扰电流小，节能，环保 三相鼠笼式异步牵引电动机造价低
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20世纪90年代：交流传动技术成为热点 美国异军突起（至1997达1400台） SD60MAC（GM公司 2834kw GTO 微机控制 1992） AC4000（GE公司 3281kw GTO 32位微机 1994） AC6000（GE公司 4474kw GTO 32位微机 1994） 欧洲 GEC-Alsthom公司 为叙利亚国铁开发 2370kw IGBT 1997 中国交流牵引传动技术发展 70-80 年代一直密切注意世界交流牵引技术发展动态 1992 研制成功1000kw地面变流器（试验）装置 1996 AC4000原型车（4000kw，异步牵引电动机 1025kw） 2000 DJJ1”蓝箭” 220km/h IPM器件 直接转矩控制 1225kw异步电动机 2001 DJ2”奥星”号竣工，田心厂等 动车组 4800KW， Vmax=160Km/h，自主知识产权 2002 “中华之星” 试验速度：312.5公里/小时 2006 CRH1、CRH2、CRH5，DJ4
地铁车辆——牵引培训(PPT63页)
制动力，直至达到最大常用制动档位（MB）。 • 控制杆（1）反向完全偏离惰行档位约41.6 ° – 有缺口位置的完全
强迫风冷制动电阻
制动电阻参数
• 额定电压 : DC 1800 V • 最大工作电压 : DC 2200 V • 常温阻值：2 x 1,96Ω • 运行时的阻值：2 x 2,90 Ω
牵引电机
• 地铁牵引系统主要采用交流传动系统，地铁列 车交流牵引电机有旋转电机和直线电机两种 ， 目前一至三号线牵引系统采用旋转电机，四、 五号线采用直线电机。
司机控制器
• 司机控制器是用来操纵地铁车辆运行的主 令控制器，是利用控制电路的低压电器间 接控制主电路的电气设备。也适用于其它 内燃机车、电力机车、动车组、城市轻轨 等，用来控制机车（或动车等）的运用工 况和行车速度。
司机控制器
• 主控制器（（1）由控制杆（1）在83.2 °的角度内手动操作。 • 整个位移被细分为以下几部分： • 控制杆处于垂直位置 - 中间档位（N）（自动驱动）。 • 控制杆（1）正向偏离惰行档位约10 °– 最低驱动（Dmin）。 • 控制杆（1）正向偏离最低驱动档位（Dmin）约31.6 ° = 持续提
自然风冷却制动电阻
• 制动电阻采用对流冷却，无须强制风冷， 即自然风冷制动电阻。不同的厂家生产的 产品可能不尽相同，有的冷却空气从底部 进入制动电阻箱并从带孔侧墙排出，有的 冷却空气从侧面进入，从底部排出。
自然风冷却制动电阻
强迫风冷制动电阻
• 制动电阻冷却采用强迫风冷，与自然风冷 制动电阻相比，体积较小重量较轻。虽然 强迫风冷风扇电机需要消耗电能，相比于 自然风冷增加重量引起的能耗增加，风扇 电机能耗较少。
轨道车辆交流牵引传动系统建设方案(一)
轨道车辆交流牵引传动系统建设方案一、实施背景随着中国城市轨道交通的快速发展，对于轨道车辆的安全性和性能要求不断提高。
其中，制动系统作为轨道车辆的核心组成部分，对于车辆的行车安全、准点率和能耗等方面具有重要影响。
当前，国内轨道车辆的制动系统主要由国外公司垄断，国内企业在技术和市场份额方面存在较大的提升空间。
因此，推动轨道车辆交流制动系统及核心元器件的国产化生产，具有以下背景：1.政策支持：国家对于轨道交通行业的发展给予了极大的政策支持，鼓励国内企业加强技术创新，打破国外技术垄断，实现关键零部件的国产化。
2.市场需要：随着轨道车辆运行速度和密度的提高，对于制动系统的性能要求也不断提高。
国内市场对于高性能的轨道车辆交流制动系统的需求迫切。
3.技术提升：国内企业在轨道车辆制动系统方面具有一定的技术积累和人才储备，具备了向交流制动系统进军的技术实力。
二、工作原理轨道车辆交流制动系统主要包括电气制动和空气制动两部分。
其中，电气制动是通过在车辆电机上施加反向电压，产生制动力矩，实现减速或停车；空气制动是通过控制空气压力，推动制动盘与车轮摩擦，产生制动力矩。
具体工作原理如下：1.电气制动：通过控制器对电机进行控制，使电机在车辆减速或停车时产生反向力矩。
控制器可以根据车辆速度、电流等参数，实时调整制动力矩的大小。
2.空气制动：通过控制空气压力，推动制动盘与车轮摩擦，产生制动力矩。
空气压力由空气压缩机和制动阀等部件控制。
在制动过程中，控制器可以根据车辆速度、空气压力等参数，实时调整制动力矩的大小。
三、实施计划步骤1.技术研发：开展针对轨道车辆交流制动系统的技术研发，包括电气制动和空气制动两部分。
研发过程中需要充分考虑系统的稳定性、可靠性、安全性和能耗等因素。
2.产品设计：根据技术研发结果，进行产品的设计开发。
主要包括电气制动装置、空气制动装置、控制系统等部分的设计。
同时需要考虑产品的可维护性和可升级性。
3.生产制造：根据产品设计方案，进行生产线的建设、调试和试生产。
交流传动技术
（1）列车诊断数据通过GPRS/GSM从列车远程上载到 线下系统。 （2）所有的事件，包括发生的时间和环境数据，都 从列车上载到线下系统存储。
（3）每日栏目里的数据也都将从列车上载到线下系 统存储。
故障输入功能使得司机和乘务员能对列车的故 障在TCMS系统中进行文字存储。
4．远程加载功能/在线功能：
（1）列车诊断数据通过接收器(GSM)从列车远程加 载到在线系统。 （2）所有的事件，包括发生的时间和环境数据， 都从列车加载到在线系统存储。
（3）每日记录装置里的数据也都将从列车加载到 在线系统存储。
•
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。
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
干线轨道车辆交流牵引传动系统开发与建设方案(二)
干线轨道车辆交流牵引传动系统开发与建设方案一、实施背景随着中国城市轨道交通的快速发展，对于高效、安全、环保的轨道车辆需求日益增长。
交流牵引传动系统作为轨道车辆的核心技术，对于提高车辆的运行效率和降低运营成本具有重要意义。
近年来，中国在交流牵引传动系统的研发方面取得了长足的进步，但与国际先进水平相比，仍存在一定的差距。
因此，本方案旨在推动干线轨道车辆交流牵引传动系统的开发与建设，提升中国在该领域的技术实力。
二、工作原理交流牵引传动系统主要通过电力电子技术，将电网的电能转化为机械能，驱动车辆前进。
其核心部件包括牵引电机、变压器、滤波器、控制系统等。
其中，牵引电机负责将电能转化为机械能，变压器负责电压转换和电流匹配，滤波器则用于减少对电网的谐波干扰。
控制系统则是整个系统的中枢，负责指令的发出和系统的监控。
三、实施计划步骤1.需求分析：对市场需求进行深入调研，明确产品的性能、成本、可靠性等要求。
2.技术研究：开展与交流牵引传动系统相关的电力电子、电机控制、系统集成等技术研究。
3.方案设计：根据需求分析和技术研究，设计系统的整体架构和各部件的具体方案。
4.样品制作与测试：制作样品并进行各项性能测试，确保系统满足设计要求。
5.工业化生产：建立生产线，实现产品的批量生产。
6.市场营销：开展市场推广活动，提高产品的市场占有率。
7.售后服务：提供优质的售后服务，确保客户满意度。
四、适用范围本方案适用于城市轨道交通、铁路客车、轻轨等干线轨道车辆的交流牵引传动系统开发与建设。
五、创新要点1.采用了先进的电力电子技术和电机控制策略，提高了系统的效率和可靠性。
2.采用了模块化设计理念，便于系统的维护和升级。
3.引入了智能化控制系统，实现了对车辆的实时监控和故障预警。
4.结合市场需求，优化了产品的成本和性能，提高了市场竞争力。
六、预期效果1.提高车辆的运行效率和降低运营成本。
2.减少对电网的谐波干扰，提高供电质量。
3.提高车辆的安全性和可靠性，减少事故发生率。
电力牵引交流传动技术概述
5002 4002 3002 2002 1002 0002 9991 8991 份 年
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用应的上械机动传应响快在�
用应的上械机动传度精高、能性高在�
用应能节的中械机泵水机风在�
用应的中域领动传业工在 1.2
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录纪界世车列速高与载重
车列载重级超
年
6002
9891
1891
初纪世02
0 001 002 003 004 005
国法 国德
h/mk
006
录纪度速验试车列速高
。速高运客 为式模输运 ; m k 0 0 3 � 0 7 2速时行运 高最� m k 8 . 8 4 0 2计 合程里业营线干新条 5的营运入投。线干 新北东和线干新陆北 、线干新越上、线干 新阳山、线干新道海 东有的营运入投成建 后先�月 2 1年 2 0 0 2 至月 0 1年 4 6 9 1从
城市轨道交通车辆--电力牵引传动系统 ppt课件
ppt课件
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牵引工况 电能
机械能
牵
受
引
电
网
弓
逆 变 器
牵引 电动机
电能
城轨车辆：
制动工况
机械能
电气牵引时，DC750V或DC1500V直流电压，然后经三
相逆变器变为交流三相电压，给牵引电机供电，实现电能到
机械能的转换。
电气制动时，牵引电机机械能转换为电能，经三相逆变
器变为直流电压反馈到电网，实现机械能到电能的转换，也
• 从主(降压)变电站及其以后的部分统称为“牵引供电系 统”。
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牵引变电所
• 牵引变电所的任务就是将电力系统提供的三相工频交流电 通过变压或变流转变为本线电动车辆可用的电源。
• 根据电流制的不同，牵引变电所又分为直流牵引变电所和 交流牵引变电所。
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• 城市轨道交通采用直流供电制式是因为城市轨道交通运输 的列车功率并不是很大，其供电半径（范围）也不大，因 此供电电压不需要太高，还由于直流制比交流制的电压损 失小（同样电压等级下）。
称为再生制动；或通过制动电阻，将机械能转化为热能。
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电能
牵
受
引
电
网
弓
牵引工况
牵引 变压器
变流器
整
逆
流
变
器
器
机械能
牵引 电动机
电能
制动工况
机械能
干线铁路车辆： 电气牵引时，25kV交流电经变压器降压后，经四象限变
流器变为直流电压，然后经三相逆变器变为交流三相电压， 给牵引电机供电，实现电能到机械能的转换。
➢ 根据牵引电机可分为：
牵引传动技术
目 录
• 牵引传动技术概述 • 牵引传动系统的组成 • 牵引传动技术的应用案例 • 牵引传动技术的发展趋势 • 牵引传动技术的挑战与解决方案
01
牵引传动技术概述
牵引传动技术的定义
牵引传动技术是指利用机械、电力、 液压或其他方式，将动力从发动机传 递到车轮，使车辆行驶的一种技术。
牵引传动系统主要由变速器、传动轴 、差速器和制动器等组成，其核心作 用是将发动机的动力传递到车轮，同 时实现对车辆行驶速度的控制。
模块化与集成化
采用模块化和集成化设计，简 化系统结构，降低维护成本，
提高运营效率。
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传动系统的可靠性。
传感器
传感器是牵引传动系统的 重要组成部分，用于监测 系统的运行状态和参数。
传感器应具备高精度、高 可靠性、低维护成本等特 点，以保证监测数据的准 确性和可靠性。
ABCD
传感器包括速度传感器、 温度传感器、压力传感器 等，不同类型的传感器监 测不同的参数。
传感器还应具备较好的耐 久性和稳定性，以适应各 种复杂的工作环境。
高效率化
01
02
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高效电机
采用高效电机，提高牵引 传动的效率，减少能源消 耗。
高效减速器
优化减速器设计，提高传 动效率，降低机械损失。
高效控制系统
采用智能化的控制系统， 实现牵引传动的精确控制， 提高传动效率。
智能化
智能化监控
实现牵引传动系统的实时 监控和远程控制，提高系 统的可靠性和安全性。
现代牵引传动技术已经发展得更加成熟和高效。采用先进 的控制算法和材料技术，使得牵引传动系统更加紧凑、轻 便、高效和可靠。