电力牵引交流传动及其控制系统(第四章)专硕
异步电动机的动态数学模型完整版
四、运动方程
Te
TL
J np
d2r
dt2
TL
J np
dr
dt
（6-17）
其中：TL —负载阻力矩； J —旋转机组的转动惯量。
r 电动机转子的电角速度
由运动方程可知，当负载转矩不变时，通过控制电 磁转矩就可以控制电动机的速度变化。
小结:异步电动机的动态数学模型
电压 u R i p 方 ( 6 2 ) 程
由于磁链矩阵方程是时变矩阵的，因此异步电动机 在静止坐标系中，数学模型是时变微分方程组，因而 导致异步电动机控制复杂。
三、转矩方程
TenpL'm[i(AiaiBibiCic)sinr (iAibiBiciCia)sinr(12)0 (iAiciBiaiCib)sinr(12)0]
(61)6
转矩方程式表示电量与机械量的关系，即电动机内部 通过气隙的机电能量的转换关系。
小结:异步电动机的数学模型
Ø异步电动机动态数学模型的基本性质 上述动态数学模型方程式表明异步电动机的动态数学模
型是一组非常复杂的非线性方程，其复杂性表现在以下四 个方面：
⑴ 多变量——多输入、多输出（MIMO系统） u异步电动机变频调速需要进行电压和频率的协调控制， 所以有电压和频率两个独立的输入变量； u异步电动机通过定子供电，磁通和转速的变化是同时进 行的，为了获得良好的动态性能，需要对磁通进行控制， 所以输出变量除了转速外，还包括磁通。因此异步电动 机的数学模型是一个多输入多输出系统。
完整的磁链方程以矩阵形式可以表示为：
Ψs
Ψr
LLsrss
Lsris Lrrir
式中： ΨsA B C T Ψra b cT
isiA iB iCT
00507755电力牵引传动控制发展专题教学大纲
《电力牵引传动控制发展专题》教学大纲课程名称：电力牵引传动控制发展专题英文名称： Introduction to Electric Locomotives drive课程编号： 00507755学时学分： 326/2课程性质：选修课开课单位: 电气信息学院电气工程及其自动化教研室适用专业：电力电子与电力传动预修课程：电机学、电力电子技术、数字信号处理大纲执笔人：刘文生开课学期：春教学方式：主讲、研讨、上机考核方式：小论文、答辩、上机操作一、课程目的与要求本课程的目的主要是通过本课程的学习，让学生在硕士学习期间了解铁道牵引的一般概念，电力机车、电动车组的发展历程、发展趋势和特点；了解轨道运输特点，轮轨间粘着的概念，轮轨式轨道运输的牵引力产生，了解电力牵引传动系统的一般组成，常用类型、结构、特点；了解牵引电机的运用条件和特点；掌握牵引变流器分类、结构、原理和特点；了解电力牵引传动控制的要求及常用控制策略和方法，了解现代电力牵引传动控制系统的信息传输特点；了解用于现代交流传动机车辅助传动设备；了解电力牵引系统产生电磁干扰及其抑制方法。
通过该课程的学习为学生今后开展电力牵引传动控制方面的研究和技术开发工作打下基础。
二、教学内容及学时安排第一章概论 4 学时一、电力牵引的一般概念二、电力机车、电动车组的发展历程、发展趋势三、电力机车、电动车组的特点第二章电力牵引理论基础 4 学时一、电力机车牵引传动控制的目标二、轮轨间粘着的概念三、轮轨式轨道牵引装置的牵引力产生四、列车运行阻力五、牵引特性第三章电力牵引传动系统结构 4学时一、电力机车牵引传动系统结构二、内燃机车牵引传动系统结构三、电动汽车牵引传动系统结构四、辅助传动系统结构第四章牵引电机 4学时一、牵引电机的运行条件及特点二、直流牵引电机及其特性三、交流牵引电机及其特性第五章牵引变流器 4学时一、牵引变流器的运行条件及特点二、入端变流器三、牵引逆变器第六章电力牵引传动控制 4学时一、牵引电机瞬态模型二、牵引控制策略三、控制系统硬件四、电力机车的信息化系统第七章电力牵引辅助传动系统 4学时一、电力牵引辅助传动系统概述二、电力牵引辅助传动变频系统三、电力牵引辅助传动定变频系统第八章电力牵引与电磁兼容 4学时一、电磁兼容的基本概念二、电力牵引传动系统的电磁干扰三、改善电磁兼容的措施三、教材及主要参考书1.黄济荣编著，《电力牵引交流传动与控制》, 机械工业出版社, 1998．92.沈本荫主编，《现代交流传动及其控制系统》, 中国铁道出版社, 19971．93.连级三编著，《电力牵引控制系统》, 中国铁道出版社, 2001．4.马开国主著，《电力机车概论》, 中国铁道出版社, 1990．95.西南交通大学电机系编，《牵引电机》, 中国铁道出版社, 1992．96.连级三编著，《电传动机车概论》, 中国铁道出版社, 2001．127.朱世麟，蒋影斐主编，《电牵引基础》, 中国铁道出版社, 1994。
CRH5动车组牵引传动系统
臂间，这种结构使滑板在机车运行方向上移动灵活，而且能够缓冲各方向上的冲击，达到保 护滑板的目的。
对于不同型号和不同速度等级的机车，受电弓的空气动力可以通过安装弓头翼片来进行 调节（如果选装）。自动降弓装置可以监测到滑板的使用情况，如果滑板磨耗到限或受冲击 断裂后，受电弓会迅速自动降下，防止弓网事故进一步扩大。
断路器将列车过控 制电磁铁和其感应线圈动作来完成。电磁励磁是在切换之后（由设备内部的一个接触器 完成），给设备内的电容充电大约1秒钟。打开电路断路器可以通过给其感应线圈断电来 完成。
关闭时：电磁铁向第 2 个作动杆提供机械力。第 2 个作动杆使用传动杆推动第 1 个作动 杆（比率为 3）。作用在真空断路器触点水平位置的力确保 DJ 可以断开。施加的力约为 260kg， 对于 9.1mm 触点间隙的关闭速度为 0.5m/s。 打开时：当电磁铁断电时，复位弹簧将打开主触点。打开速度约为 0.55m/s。阻尼器用于平 稳打开，并可以避免真空断路器波纹管的任何机械损伤。
受电弓
接触网
高压 电缆
牵引电 机
变压 器
变流 器
图4-1 牵引传动系统工作原理示意图
CRH5 型动车组牵引系统主变压器使用油冷方式。异步牵引电机的功率为 550kW，采用体 悬方式，由万向轴传递牵引力。动车组有两个相对独立的主牵引系统，每个牵引单元配备一 个完整的集电、牵引及辅助系统，以实现所需的牵引和辅助电路冗余，其中一个单元由 3 辆动车加 1 辆拖车构成（M-M-T-M），另一个单元由 2 辆动车加 2 辆拖车构成（T-T-M-M）。见 图 4-2。
6-安全阀；8-绝缘管；12-气囊驱动装置； 14-电控阀；15-车顶；16-阀板
的升弓装置压力下降，这时，压缩空气会从快速 图4-6 受电弓气囊驱动装置供气原理图
电力机车控制第四章 电力牵引交流传动技术
1．旋转电动机驱动的地铁、城轨列车
2. 直线电动机驱动的城轨列车 （1）直线电动机基本结构。 （2）直线电动机工作原理。 3．中低速磁悬浮列车 （1）推斥型磁悬浮列车。 （2）吸力型磁悬浮列车。
第二节 交流传动机车的工作原理
第二节 交流传动机车的工作原理
第二节 交流传动机车的工作原理
三、直接转矩控制
直接转矩控制的思路是将逆变器和电动机作为一个整体来考 虑，它包含两层含义：一是保持定子总磁链基本恒定；二是对电
机转矩进行直接控制。通过对逆变器的开关控制，一方面实现磁
链的幅值控制，另一方面实现电动机转矩控制。
第五节 交流传动电力机车的调速控制
第六节 交流传动机车的牵引特性与控制策略
第四节 变流装置的结构组成及冷却
二、辅助变流器的结构组成 三、牵引变流器的冷却
1．冷却系统的组成
2．冷却系统的保护
四、辅助变流器的冷却
第五节 交流传动电力机车的调速控制
一、转差频率控制
第五节 交流传动电力机车的调速控制
第五节 交流传动电力机车的调速控制
二、矢量控制
随着现代控制理论和控制技术的发展六节 交流传动机车的牵引特性与控制策略
第六节 交流传动机车的牵引特性与控制策略
第六节 交流传动机车的牵引特性与控制策略
变换装置结构紧凑，便于安装。图4.14及图4.15为三组牵引变流
器各部件在电源变换装置中的配置图。
第四节 变流装置的结构组成及冷却
第四节 变流装置的结构组成及冷却
第四节 变流装置的结构组成及冷却
2．牵引变流器的主要构成部件
牵引变流器的主要构成部件如表4.3所示。
第四节 变流装置的结构组成及冷却
CRH2C型动车组牵引传动系统
第四章牵引传动系统第一节动车组牵引传动方式CRH2C型动车组采用交流传动系统，动车组由受电弓从接触网获得AC25kV/50Hz电源，通过牵引变压器、牵引变流器向牵引电机提供电压频率均可调节的三相交流电源（如图4-1所示）。
图4-1 牵引传动系统简图一、牵引工况：受电弓将接触网AC25kV单相工频交流电，经过相关的高压电气设备传输给牵引变压器，牵引变压器降压输出1500V单相交流电供给牵引变流器，脉冲整流器将单相交流电变换成直流电，经中间直流电路将DC2600~3000V的直流电输出给牵引逆变器，牵引逆变器输出电压/频率可调的三相交流电源（电压：0~2300V；频率：0～220Hz）驱动牵引电机，牵引电机的转矩和转速通过齿轮变速箱传递给轮对驱动列车运行（如图4-2所示）。
图4-2 牵引工况传动简图二、再生制动：一方面，通过控制牵引逆变器使牵引电机处于发电状态，牵引逆变器工作于整流状态，牵引电机发出的三相交流电被整定为直流电并对中间直流环节进行充电，使中间直流环节电压上升；另一方面，脉冲整流器工作于逆变状态，中间直流回路直流电源被逆变为单相交流电，该交流电通过真空断路器、受电弓等高压设备反馈给接触网，从而实现能量再生（如图4-3所示）。
图4-3 再生制动工况传动简图三、牵引电机采用三相鼠笼式牵引电机，其轴端设置速度传感器，实时检测电机转速（转子频率），对牵引和制动进行实时控制。
M1车和M2车传动系统独立控制，某动车故障时，故障动车将被隔离，无故障动车可以继续为列车提供动力；当某个基本单元故障时，可通过VCB切除故障单元，而不会影响其它单元工作。
图4-4 为牵引系统主电路原理图。
第二节牵引系统构成及工作原理CRH2C型动车组牵引传动系统主要由特高压电器设备和主牵引电气系统组成，特高压电器主要作用是完成从接触网到牵引变压器的供电，主要包括：受电弓、主断路器、避雷器、电流互感器、接地保护开关等；主牵引电气系统主要作用是完成交流变频、直流调压、调整牵引电流的大小及相序、输出牵引力等，主要由牵引变压器、四象限变流器、牵引逆变器和牵引电机组成。
电力牵引交流传动及其控制系统(第二章)专硕
2
× 100％
2.7 电机负载分配不均匀问题的探 讨
T
架控并联电机功率偏差的分析
由电机等值电路可得
μM
=
2ΔD(1− s1) ΔD + s1(D2 + D1)
μM －平均转矩偏差
ΔD－轮径偏差
s1 －电机1转差率
本章小结
变频调速时异步电机的基本原理
¾ 等值电路、参数与频率的关系、转矩公式等
变频调速时异步电机的控制方式
¾ 恒磁通控制（特点、问题、解决方案） ¾ 恒电压/频率控制（特点、问题、解决方案） ¾ 恒功率控制（两种恒功控制的特点比较）
机车牵引中变频调速系统的调节特性 电机负载分配不均匀原因分析
6
7
= α f X lsN
X lr =
fs f sN
X lrN
= α f X lrN
Xm
=
fs fsN
X mN
= α f X mN
Rm
=
RmN (
fs f sN
)1.5
=
α R 1.5 mN f
转矩公式
电磁功率： Pe = mEg Ir cosϕr
电磁转矩：T
=
Pe Ωs
=
mnp 2π fs
Eg Ir
cosϕr
恒压频比控制带来的问题
低频时，恒电压频率比控制方式受定子电阻压 降的影响较大而不能保持气隙磁通不变，其最 大力矩和起动力矩都急剧下降，限制了传动系 统的带负载能力。
解决方法：在低频范围内提高逆变器的输出电 压以补偿定子压降下降的影响。
2.4 恒转子全磁通
Er = 4.44 fs Ns kNsΦrm Er = const fs
马昕教授电力拖动与运动控制课件5--交流调速基础
CSSSE
直流电动机的固有缺点： • 工艺复杂，成本高； • 换向器的换向能力限制了直流电动机的容量和速度； • 电枢火花限制了直流电动机的安装环境； • 转子发热，电机效率低； • 可靠性较差，增加了维护和保养的工作量
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3
（1）交、直流调速系统的比较
CSSSE
比较内容
直流电动机
交流电动机
适用范围：大容量低速传动
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17
变频器的基本构成
CSSSE
② 交－直－交变频器
AC
DC
AC
50Hz
整流
逆变
CVCF
中间直流环节
VVVF
电压型逆变器：直流侧是电压源 电流型逆变器：直流侧是电流源
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18
比较内容
变频器的基本构成
电压型逆变器
CSSSE
电流型逆变器
直流回路滤波环节 电容器
38
（3）变频器举例
CSSSE
端子号
标识符
功能
1、2 3、4 5、6、7、8
9 10、11 12、13 14、15 16、17 18、19、20 21、22 23、24、25 26、27
28 29、30
ADC1+/1DIN1/2/3/4
ADC2+/2DAC1+/1PTCA/PTCB
DIN5/6 DOUT1 NC/NO/COM
输出跟踪指令信号 又称为瞬时值控制型逆变器
定义
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28
① 电流跟踪型PWM控制
CSSSE
实质：bang-bang控制
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应用领域：高性能单电动机交流传动
电力牵引控制技术_4_相控调压
a1
x1 10 b1
9 D4 T4 2 3 4 5 6 T3 D3 D2 D1
4 → 5过渡时：触头 断开 过渡时： 过渡时 触头7断开 触头9闭合 触头8断开 闭合， 触头 闭合，触头 断开
b2
5级以后：触头1断开 级以后：触头 断开 级以后 触头10闭合 闭合， 触头 闭合，固定绕组 和可调绕组正接串联
半控桥与全控桥式整流电路
• 请画出
– 对应电路图 – 交流输入电压，交流输入电流，输入电流基波 波形图 – 整流输出电压、电流波形图
电传动控制技术 电传动控制技术 王立德
不可控整流电路：SS1 不可控整流电路：SS1
i~ u~ i~ u~ Id M id Id ωt ωt
电传动控制技术 电传动控制技术 王立德
电传动控制技术 电传动控制技术 王立德
a1
Ud α
D4 T4 2 3 4 T3 D3 D2 D1
x1 1 10 b1 b2
1 → 2过渡时：触头 闭合 过渡时： 过渡时 触头3闭合 触头2断开 触头4闭合 断开， 触头 断开，触头 闭合 2位时：触头1、3、4闭合 位时：触头 、 、 闭合 位时 1 + cosα α Ud = 0.9 ∆U 1 + 2
电传动控制技术 电传动控制技术 王立德
SS3机车调压特点：
调压开关无电弧级间转换 功率因数高，对通讯干扰小 功率因数高， 平滑无级调压电流冲击小， 平滑无级调压电流冲击小，粘着利用好 起动牵引力提高了
电传动控制技术 电传动控制技术 王立德
6G型电力机车主电路 6G型电力机车主电路
一、特点 • 桥式整流：变压器的容量发挥充分，结构简化 • 两段半控桥相控无级调压：起动、调速平滑 • 半集中式供电：电机之间负载分配较均匀 • 取消了调压开关：主电路简单、开关电器动作减 少
《电力机车控制》教学课件—04交流传动技术
2 牵引变流器组成 2．直流中间环节
中间环节（DC-Link）为支撑电容和二次滤波环节， 根据直流中间环节的不同牵引变流器可分为电压型和电流型 两种。电压型变流器储能元件采用电容，向逆变器输出的是 恒定的直流电压，相当于电压源。电流型变流器储能元件采 用电感，向逆变器输出的是恒定的直流电流，相当于电流源。 电压型变流器转矩脉动小，对电网的反作用力也小，适合于 大功率的干线机车。电流型变流器可以为同步电动机供电或 在一些城市轨道交通运输中使用。
3 三相逆变电路
3 三相逆变电路
三相逆变电路采用PWM控制技术，电路中VT1～VT6各元件每隔 60°轮换导通。其导通顺序为：VT1、VT2、VT3→VT2、VT3、 VT4→VT3、VT4、VT5→VT4、VT5、VT6→VT5、VT6、 VT1→VT6、VT1、VT2。在每一时刻都有三个开关元件同时导通。
交流机车控制策略
一、机车牵引控制特性 牵引运行三个区域：
二、不同控制方式下的牵引特性 1. CRH5型动车组
二、不同控制方式下的牵引特性 2. CRH2、CRH3、CRH5型动车组
二、不同控制方式下的牵引特性 3. HXD1、HXD2型电力机车
二、不同控制方式下的牵引特性 4. HXD3型电力机车
上图为两电平电压型四象限脉冲整流器构成原理图， 其中，RF为主变压牵引绕组电阻，LF为主变压器牵引绕组 漏电抗，Cd为支撑电容，L2、C2为谐振电感和电容。
电气工程概论第四章电力电子技术和电力传动PPT课件
电气无级变速器
通过改变电机的输入电压 或电流实现无级变速的传 动装置，具有平滑变速和 高效节能的优点。
05
电力传动控制技术
开环控制技术
总结词
通过简单的输入信号控制输出，不涉及反馈调节。
详细描述
开环控制技术通常采用简单的输入信号来控制输出，不涉 及对输出结果的反馈调节。这种控制方式结构简单，但抗 干扰能力较差，精度不高，适用于一些对精度要求不高的 场合。
可再生能源
节能与环保
用于将太阳能、风能等可再生能源转换为 可用的电能，如光伏逆变器、风电变流器 等。
用于节能和环保领域，如无功补偿器、有 源滤波器等，用于提高电能质量和降低能 源消耗。
电力电子技术的发展趋势
高效、紧凑、可靠的新型电力电子系统的 研究与开发。
宽禁带半导体材料在电力电子领域的应用 研究。
直流电机
利用直流电能转换为机械能的电动机，具 有调速性能好、启动转矩大等优点。
直流调速
通过改变电机的输入电压或电流，调节电 机的输入功率，实现电机的速度控制。
直流电源
为直流电机提供电源的装置，通常由电池 、整流器和滤波器组成。
交流传动系统
交流电机
利用交流电能转换为机械 能的电动机，具有效率高
、结构简单等优点。
03
电力电子电路
整流电路
总结词
将交流电转换为直流电的电路
详细描述
整流电路是电力电子电路中的一种基本电路，其作用是将交流电转换为直流电。整流电路通常由二极管或晶体管 构成，利用其单向导电性实现交流到直流的转换。整流电路广泛应用于各种电源供应、电机控制和电网系统中。
逆变电路
总结词
将直流电转换为交流电的电路
详细描述
7电力牵引论文 电力牵引交流传动系统
石家庄铁道大学研究生课程论文培养单位电气与电子工程学院学科专业电气工程课程名称电力牵引交流传动及其控制系统任课教师学生姓名学号研究生学院HXD3B型交流传动电力机车综述摘要：HXD3B型机车是大连机车车辆有限公司自主开发的六轴大功率交流传动货运电力机车。
本文主要就HXD3B型机车的主辅电路，空气制动系统，辅助电源，防滑技术以及撒沙装置进行简要介绍。
关键字：交流电力机车；电气系统；制动特性；防滑技术引言HXD3B型机车主要有通风系统，电气系统，微机网络控制系统，制动及供风系统。
1通风系统1.1牵引通风机冷却系统整车共有两台牵引通风机，每一台牵引通风机用来冷却转向架的三台牵引电机，冷却空气由顶部风腔进入，经过风机后，在进入牵引电机前分成三个通风道，分别通过软管和牵引电机的入口相连接，然后进入牵引电机，最后由牵引电机的出风口排出车外。
1.2油水冷却塔通风系统每台机车设有2台油水冷却塔，通过各自的回路分别与变流器和变压器连接。
变流器回路中，使用水和乙二醇的混合物作为传热介质；变压器回路中，传热介质为矿物油。
整体的散热器由2个隔开的流体回路组成，变压器的热量通过油循环回路进入冷却塔散热器下层，变流器的热量通过水循环回路进入冷却塔散热器上层。
在冷却风机的作用下，冷却空气过车顶风腔进入，先吸收水回路的热量，再吸收油回路的热量，然后由车底排向大气。
1.3机械间辅助通风系统机车设有2个车体通风机，分别安装在两端的顶盖上。
冷却空气由车顶风腔进入机械间，向空气压缩机、变流器控制模块提供风源，并保证机械间内部的微正压。
1.4空调通风系统在机械间内靠近两端司机室的后墙位置各设有1个空调机组，空调的入风口设置在车体侧墙开口处，空气经过机组处理后，通过布置在司机室地板下面的风道送到司机室前端部。
空调系统具有通风、制冷、制热等功能，由于新风风机的作用，送入司机室的新风使司机室保持一定的正压，保证司机室的卫生要求。
[1]2电气系统2.1主电路主变压器的6组牵引绕组分别经过3组变流柜，实现对机车牵引系统和辅助系统的供电。
电力牵引传动与控制_西南交通大学中国大学mooc课后章节答案期末考试题库2023年
电力牵引传动与控制_西南交通大学中国大学mooc课后章节答案期末考试题库2023年1.关于交流异步电机矢量控制描述错误的是参考答案:矢量控制系统实现比较简单2.下列关于两电平牵引逆变器说法错误的是参考答案:两电平逆变器共有7种非零开关状态组合3.异步电机直接转矩控制时，电磁转矩的调节一般选择调节参考答案:负载角4.异步电机控制过程中，当定子磁链矢量发生变化时，转子磁链矢量的变化总是定子磁链矢量的变化？参考答案:滞后5.关于电流滞环跟踪PWM描述错误的是参考答案:当参考电流与实际电流差值的绝对值大于设定环宽时，变流器保持当前状态6.关于CRH2型动车组牵引变流器矢量控制描述错误的是参考答案:动车组采用SPWM调制7.从控制的角度看，下述特点中不是交流异步电动机系统特点的是参考答案:易实现转矩和磁通的解耦控制8.关于空间电压矢量描述正确的是参考答案:空间电压矢量是将逆变器和交流电动机视为一体，按照跟踪圆形旋转磁场来控制逆变器的工作9.关于圆形的旋转磁场描述错误的是参考答案:通过线性组合方式计算得到各电压矢量的作用时间后，工程上可以按照任意顺序形成作用序列10.在坐标变换中，下列（）项一般不是需要遵守的变换原则。
参考答案:幅值不变原则11.关于三电平逆变器方波控制说法不正确的是参考答案:当控制角α=30°时，输出电压谐波含量最小12.关于SVPWM描述错误的是参考答案:由于每个小区间作用时间T0越短，旋转磁场越接近圆形，因此T0越小越好13.关于转差频率矢量控制描述不正确的是参考答案:该方法属于磁通反馈控制14.关于三电平逆变器SVPWM调制说法不正确的是参考答案:同一电压矢量可以对应不同的开关状态，越往内层，对应的冗余开关状态越少15.实现交流异步电机磁通和转矩解耦控制的是在（）进行的。
参考答案:两相旋转坐标系16.下列关于三电平牵引逆变器说法错误的是参考答案:三电平牵引逆变器主要采用电容钳位型17.下列哪项不是电流模型计算定子磁链的缺点参考答案:低速时误差增大18.下列哪项不是电压模型计算定子磁链的缺点参考答案:易受电动机转子参数影响19.异步电机控制过程中，若要增大电磁转矩，则施加参考答案:正向工作电压矢量20.下列关于牵引逆变器说法正确的是参考答案:电压源型牵引逆变器一般可分为两电平和三电平两种21.基于定子电压电流和转速的磁链观测模型（u-i-n模型）说法正确的是参考答案:该模型在全速范围内得到较好的观测精度22.基于定子电流和转速的磁链观测模型（i-n模型）说法正确的是（）。
电力牵引交流传动的控制1(控制系统)
还具有以下功能：
限制冲击，提高运行舒适性
监视主要设备的过电流、过电压、欠电压、过 热，必要时切断主断路器
限制一次电流，防止接触网不稳定 对所测量的实际值（如电压、电流、速度、制动 压力等）进行处理
上海工程技术大学
一、电力牵引电子控制系统的分级管理模式
3、传动级控制
传动级控制实现对每个动力单元的开环和闭环控制， 包括电动机的调节和变流器的控制，从而保证提供合适 的牵引力和速度。
上海工程技术大学
车门控制器原理框图
上海工程技术大学
一、VCU系统
5、BECU系统 微处理器制动控制单元控制空气制动。能主动（常用 制动）或被动（停车制动）地控制空气制动系统。主动和 被动空气制动器各自独立操作，不能同时进行，因此可避 免制动过量。 主动空气制动由安装在每台车上的制动电子控制单元 进行无极调控。
上海工程技术大学
一、电力牵引电子控制系统的分级管理模式
由交流传动的电动车组的电子控制系统一般可以分 为：
列车级控制
动车级控制
传动级控制
形成三级控制格局
上海工程技术大学
电力牵引控制系统分级管理
层面 功能
列车级控制 特性控制；速度控制；目标制动 运行状态选择、显示 列车安全防护诊断 重联控制 指令传输；状态反馈
上海工程技术大学
2024年《电力机车牵引与控制》考试复习题库(含答案)
2024年《电力机车牵引与控制》考试复习题库(含答案)一、单选题1.每台机车装有。
台变流装置，每台变流装置内含有()组主变流器和一组辅助变流器()A、——B、一三C、二二D、三一参考答案：B2.HXD3型电力机车牵引电机过载保护的动作值为()A。
A、1000B、1400C、1600D、1800参考答案：B3.HOV充电模块输出电流的额定值为()A。
A、32B、30C、25D、55参考答案：A4.当总风缸风压在750~825KPa时只有()端压缩机可以投入工作。
A、操纵B、非操纵C、两端D、以上都不对参考答案：A5.辅助变流器故障转换接触器()具有把发生故障的辅助变流器的负载切换到另一套辅助变流器上的作用。
A、K MllB、K M12C、K M13D、K M20参考答案：D6.发生辅助变流器过载，导致辅助变流器被锁死后，可通过()方法解锁。
A、断开主断路器B、切断辅助变流器的控制电源C、按SB61复位D、切断辅助变流器工作接触器参考答案：B7.电力机车按供电电流制-传动形式分类，不包括以下哪项。
()A、交一直型B、直-交型C、交-直-交型D、交-交型参考答案：B8.韶山型电力机车主要采用（）制动，和谐型电力机车主要采用（）制动。
OA、电阻能耗B、再生回馈C、电阻再生D、再生电阻参考答案：C9,交直型电力机车牵引时采用直流（）牵引电动机。
（）A、串励B、并励C、它励D、他励参考答案：A10.关于改变励磁绕组电流的方法，不包括以下哪项。
（）A、电阻分路法B、磁感应分路法C、电感分路法D、无极磁场削弱法。
参考答案：CIL辅助电动机过载时，逆变器的门极均被封锁，同时向微机控制系统发出跳主断的信号。
该故障消除后IOS内自动复位，如果此故障在2min 内连续发生()，该辅助变流器将被锁死，必须切断辅助变流器的控制电源，才可解锁。
A、2次B、4次C、6次D、8次参考答案：C12.辅助变流器(APU)采用()方式。
电力牵引交流传动及其控制系统(第三章)专硕
5
网 侧 电 源 电 压 Us/(V)和 电 流 is/(A)
4、仿真结果
1、牵引工况下
3000
3000
Us
is
2000
2500
1000
2000
0 1500
-1000 1000
-2000 500
-3000
1
1.02
1.04
1.06
1.08
1.1
0
时 间 t/s
0
0.5
udc/V
1
时间 t/s 1.5
3、 四象限脉冲整流器的控制策略
四象限脉冲整流器的常用电流控制策略有： ①间接电流控制 ②滞环直接电流控制 ③定时瞬时值电流控制 ④瞬态直接电流控制 ⑤预测直接电流控制 在交流传动列车的脉冲整流器中，瞬态 直接电流控制是一种较常用的控制策略。
整流器控制的目标
1.保证直流侧电压稳定在允许偏差范围内； 2.使输入电流正弦化，单位功率因数运行,减小对z 电路有3种工作模式 NhomakorabeaLN
工作模式1：
z SASB=00或11即:下桥臂开关或上桥臂开关全部通
LN RN
uN
iN
满足如下关系式:
uN
=
LN
diN dt
LN
iN uN
RL Cd io
工作模式2
z SASB=01 uab=-Ud
LN RN
uN
iN
满足如下关系式:
LN
di N dt
= uN
+Ud
LN
iN uN
U N = jω LN IN + Uab
jωLN IN U N IN U ab
jωLN IN
电力牵引交流传动系统
第一章 绪论电力传动诞生于19世纪，20世纪初被广泛应用于工业、农业、交通运输和日常生活中。
执行机构由直流电动机驱动，则称为直流电气传动系统，执行机构由交流电动机驱动，则称为交流电气传动系统。
根据负载对象的运行要求，电气传动可分为恒速系统和调速系统。
受当时科学技术的制约，直流电传动用于高性能的调速系统，而交流传动多用于恒速系统。
长期以来，在调速传动的生产领域内，大多采用直流电动机传动系统，因为直流电动机的磁场电流和电枢电流可以独立控制，其起动、调速性能和转矩控制特性都比较理想，并容易获得良好的动态响应。
但是，直流电动机在结构上存在接触式的机械换向器，它不仅工艺复杂、价格昂贵，而且在运行中很容易产生换向火花和发生环火故障。
另外，由于换向问题的存在，要求电动机各换向片之间的电压不能过高，这样，使得直流的设计容量和高速时的利用功率都受到限制。
远远不能适应现代生产向高转速、大容量化方向发展的要求。
三相交流电动机，特别是鼠笼型异步电动机，由于其转子上没有机械换向器和没有带绝缘的绕组，不存在换向火花和环火现象等问题，因此，它的结构简单、惯量小、运行可靠，可以更高的转速运转。
但交流电动机调节速度比较困难，至今绝大部分都是应用在恒速运转的场合。
异步电动机调速方法基本上可分为变极调速、变转差调速和变频调速三类。
变极调速是有级的，变转差调速不能改变电动机的同步速度，其调速范围有限，同时还存在损耗大、效率低的缺点。
变频调速是通过改变电源的供电频率s f 来改变转速s 以达到调速的目的，在调速范围内无论是低速区还是高速区，都能保持很小转差率，因而具有效率高、调速范围广、调节精度高等优点。
在20世纪30年代，人们已经认识到变频调速是交流电动机一种最理想的调速方法。
但是为了改变供电频率，它需要一套变频电源。
过去采用的旋转变频机组或离子变流器，由于设备笨重庞大，可靠性差，故变频调速技术的发展很缓慢，真正投入实际运行的装置很少。
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两电平逆变器主电路图
简化等效开关电路
电压与磁链空间矢量的关系
三相的电压平衡方程式相加，即得用合成空间矢量表示的定子电压方程式为
t
d d s
Ψ定子三相电压合成空间矢量；
定子三相电流合成空间矢量；定子三相磁链合成空间矢量。
开关状态表
态
开关代码
100 110 010
011 T 6
001
6 T 5 T 6 T 1 101 111
000
每个周期的六边形合成电压空间矢量
逼近圆形时的磁链增量轨迹
电压空间矢量的线性组合
可根据各段磁链增量的相位求出所需的作用时θθsin cos s s u u j +d
s sin 31U θ
u ⋅θ应由旋转磁场所需的频率决定， T 0
未必相等，其间隙时间可用零矢量 u 7 或 来填补。
为了减少功率器件的开关次数，一般各占一半时间，因此
)210t t −−≥ 0
在实际系统中，应该尽量减少开关状态变化时引起的开关损耗，因此不同开关状态的顺序必须
每次切换开关状态时，只切换一
个功率开关器件，以满足最小开关损耗。
第Ⅰ扇区内一段区间的开关序列与逆变器三相电压波形
小 结
归纳起来，SVPWM 控制模式有以下特点：
逆变器的一个工作周期分成6个扇区，每个扇区相当于常规六拍逆变器的一拍。
为了使电动机旋转磁场逼近圆形，每个扇区再分成若干个小区间 ， T 0 越短，旋转磁场越接近圆形，但
短受到功率开关器件允许开关频率的制约。
两电平逆变器中相电压
0.5U d 、-0.5U d ，三电平逆变器中相电压0.5U d 、0和-0.5U d 。
两电平逆变器中线电压为U d 、0-U d 。
三电平逆变器中线电压为U d 、0.5U d 、-0.5U d 和-U d 4.3 三电平电压型三相逆变器原理
三电平逆变器主电路图
等效开关电路。