电力牵引传动控制系统介绍
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核心层技术 辅助层技术 相关层技术
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
三、交流传动机车的技术分类
核心层技术 辅助层技术 相关层技术
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 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
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 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
2 牵引逆变器如何控 制能满足牵引电机对 机车牵引的要求？
1 变频调速异步电机 如何控制能满足机车 牵引的要求？
机车牵引特性有哪些要求？
四、机车牵引特性
机车牵引特性要求： 1、能产生足够大的牵引力 2、能方便广泛调节速度 3、有较高的过载能力 4、充分发挥机车功率
5、先进的经济技术指标
交流电机（异步）的矩速特性
2 f sl xm / r2 pm U 1 M 2 2 2 f1 f sl f r x 2 ( xm x11 x 22 ) x11 sl 1 22 r1 f1 r2 f1 r2 2
dM 0 df sl
电力牵引传动控制系统
第七讲 交流传动机车主电路
主要内容
交流传动机车发展综述 交流传动机车主电路的组成 交流传动机车的技术分类 交流传动机车牵引特性 典型交流传动机车主电路工作原理 交流传动机车新技术及其发展方向
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
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。
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
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
电子设备
交流传动系统主电路
25000V
1107kW
整流器 0,98
1085kW
逆变器 0,99
1074kW
三、交流传动机车的技术分类
核心层技术 辅助层技术 相关层技术
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 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 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
本讲课要解决的问题
M 2 Mm ( f sl / f m ) ( f m / f sl )
结论：当 E1 const
f1
M f ( f sl ) M max const f max const
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 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
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
一、交流传动机车发展综述
60 f1 (1 s) n p cos 2 M C M m I 2
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 f 1 X m f1 r1、r2, co n st
（2）用 U1、f1、f sl 表示的力矩公式M
2 m 2 2
2 f1 xm / r2 pm U 1 Mq 2 2 2 f1 r1 1 2 r1 ( x m x11 x 22 ) x11 x 22 r2 r2
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、f sl 表示的力矩公式
f sl r2 pm E1 M 2 )2 2 f 1 r2 ( 2f sl L2
2
fm
r2 2L2
Mm
源自文库
p m E1 2 f 1
2
1 4L2
异步电机 0,95
1020kW
牵引变压器 0,94
变速箱 0,98 1000kW
交直与交流传动机车主电路比较
25000V 励磁绕组 滤波电抗器
直流 电机
整流器
牵引变压器
变速箱
交直传动机车主电路
25000V
异步电机 整流器 牵引变压器 1085kW 逆变器 变速箱
交流传动机车主电路
三、交流传动机车的技术分类
2
fm
2 r12 x11 f1 r2 2 ( xm x11 x 22 ) 2 (r1 x 22 ) 2
Mm
pm U 1 2 f 1 2 r1
2
f1
2 r12 x11 2 xm
( x x11 x 22 ) (r1 x 22 )
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
三、交流传动机车的技术分类
核心层技术 辅助层技术 相关层技术
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 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
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 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
2 牵引逆变器如何控 制能满足牵引电机对 机车牵引的要求？
1 变频调速异步电机 如何控制能满足机车 牵引的要求？
机车牵引特性有哪些要求？
四、机车牵引特性
机车牵引特性要求： 1、能产生足够大的牵引力 2、能方便广泛调节速度 3、有较高的过载能力 4、充分发挥机车功率
5、先进的经济技术指标
交流电机（异步）的矩速特性
2 f sl xm / r2 pm U 1 M 2 2 2 f1 f sl f r x 2 ( xm x11 x 22 ) x11 sl 1 22 r1 f1 r2 f1 r2 2
dM 0 df sl
电力牵引传动控制系统
第七讲 交流传动机车主电路
主要内容
交流传动机车发展综述 交流传动机车主电路的组成 交流传动机车的技术分类 交流传动机车牵引特性 典型交流传动机车主电路工作原理 交流传动机车新技术及其发展方向
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
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。
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
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
电子设备
交流传动系统主电路
25000V
1107kW
整流器 0,98
1085kW
逆变器 0,99
1074kW
三、交流传动机车的技术分类
核心层技术 辅助层技术 相关层技术
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 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 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
本讲课要解决的问题
M 2 Mm ( f sl / f m ) ( f m / f sl )
结论：当 E1 const
f1
M f ( f sl ) M max const f max const
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 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
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
一、交流传动机车发展综述
60 f1 (1 s) n p cos 2 M C M m I 2
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 f 1 X m f1 r1、r2, co n st
（2）用 U1、f1、f sl 表示的力矩公式M
2 m 2 2
2 f1 xm / r2 pm U 1 Mq 2 2 2 f1 r1 1 2 r1 ( x m x11 x 22 ) x11 x 22 r2 r2
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、f sl 表示的力矩公式
f sl r2 pm E1 M 2 )2 2 f 1 r2 ( 2f sl L2
2
fm
r2 2L2
Mm
源自文库
p m E1 2 f 1
2
1 4L2
异步电机 0,95
1020kW
牵引变压器 0,94
变速箱 0,98 1000kW
交直与交流传动机车主电路比较
25000V 励磁绕组 滤波电抗器
直流 电机
整流器
牵引变压器
变速箱
交直传动机车主电路
25000V
异步电机 整流器 牵引变压器 1085kW 逆变器 变速箱
交流传动机车主电路
三、交流传动机车的技术分类
2
fm
2 r12 x11 f1 r2 2 ( xm x11 x 22 ) 2 (r1 x 22 ) 2
Mm
pm U 1 2 f 1 2 r1
2
f1
2 r12 x11 2 xm
( x x11 x 22 ) (r1 x 22 )