电力电子技术应用实例

G-
T
M-
G ~
交流牵 引电机
图8－7 “能量反馈式”交流传动试验台
直流电动机
特点：结构复杂； 不能进行恒转矩起动试验； 转速受限制； 配电容量较大。
二、互馈试验台结构
参考书： 电力电子应用技术 叶斌主编
清华大学出版社 2006
§12.1 SS4型电力机车牵引 变流器供电系统
一、 SS4型电力机车牵引变流器
1、牵引供电方 式：转向架独 立供电方式。
2、牵引电路
1 25kV 50Hz
4 5
6
a1 31
D1
b1
x1 D2
51
T1
T3
11JZ
79R
T2
T4
x 161
a2 32 D3
加馈电阻制动的主要优点是可以扩大制动范围， 在理论上可将最大制动力延伸至速度为零。
§12.2 交流传动互馈试验台
随着对大功率交流传动系统的研究、开发和生产 ，对交流传动系统的变流器、交流牵引电机、变流 器控制系统、以至机车的全车控制均需有功率相当 的试验检测设备，也就是说，需要功能齐全、控制 灵活的交流传动试验台。
76 R
T4
16 R
1L
2M M
2L
18KM 17 KM 72
图8-4 前转向架单元整流
调压简化电路（牵引工况）
2、加馈电阻制动电路
所谓加馈电阻制动 是指在电阻制动到低 速以后，为了增大制 动力，由主整流器提 供合适的整流电压与 电枢电势一起共同产 生制动电流和制动力 矩。
197C
14 R 24R 34R 44 R
一、现有试验台系统
➢ 能量消耗式（铁道科学研究院）
T 四象
直流发电机
～
限变 流器
逆变器
M~ G_
R
交流牵 引电机
图8-6 “能量消耗式”交流传动试验台
特点：耗能大； 不能进行恒转矩起动试验； 转速受限制； 配电容量较大。
➢ 能量反馈式（株洲电力机车研究所）
T 四象
～
限变
流器
逆变器
直流发电机
M ~
交流传动试验台的主要功能： ✓ 按照机车牵引特性进行不同级位的牵引运行试验 ✓ 按照机车制动特性要求进行再生制动试验； ✓ 按照机车恒转矩起动的要求进行机车起动加速试 验； ✓ 逆变器容量足够大时，能完成牵引电机的各种特 性试验和有关参数测定； ✓ 电机容量许可时，能完成逆变器装置的考核运行 试验。
29 GK
2L
39 GK
3L
49 GK
4L
82
196 R
96GK 194 R
198C 98 JD
192 R
110 V
图8-5 机车加馈电阻制动工况简化电路图
1M~4M牵引电动机 ；1L~4L主极绕组；13R~43R制动电阻；91KC~92KC、12KC~22KC 线路接触器； 193R~194R主接地继电器限流电阻；97JD~98JD主接地继电器；19GK~49GK 牵引电机隔离开关，11 ~21PK平波电抗器 。
一、 SS4型电力机车牵引变流器
输出电压波形
用三段桥整流电路实现 四段桥的整流效果，可 以提高功率因数，但由 于整流器的负载为感性 负载，在II←→III段 的开关式转换过程中必 然会引起操作过电压， 加之逻辑转换控制所带 来的系统的复杂性，使 系统的可靠性降低。
段数 绕组
a1
b1
b1
x1
a2 x2
51
61
a1 11JZ (13JZ )
x1
17 PK 91KC 92KC 95KC 96KC
18PK
M
M
19PK 93KC
97 KC
20PK
94KC
98KC
M
M
D1
a3
12 JZ
(14JZ ) D2
x3
83 R
47 R
48 R
1M ~ 4M
49 R
50 R
84 R
127 DJ
85 R
37 C 110 V
3、整流调压电 路：四段经济半 控桥整流电路。
127 DJ
128 DJ
110V 图8-1 SS4型电力机车简化主电路（牵引工况，一单元）
1-受电弓；3-主变压器；4-主断路器；5-主放电器；6-高压互感器； 1M~4M牵引电动机 ；79R~80R负载电阻；1L~4L主极绕组；31~34-过压吸 收电路；91KC~94KC线路接触器；161~164-接地电刷；11JZ~14JZ-主整流 器；127DJ~128DJ主接地继电器；111GK~114GK牵引电机隔离开关。 17PK~20PK主平波电抗器
I
II
III
IV
1
1
1
1
4
4
4
4
1
1
4
4
1
1
2
2
整流电压 Ud
1
1
3
1
4
2
4
U d 波形
晶闸管
T1、T2移相
T3、T4移相， T1、T2满开放
T1、T2移相， T5、T6满开放
T3、T4移相， T1、 T2、T5、T6满开放
控制方式
顺序移相
开关控制
顺序移相
图8-2 不对称四段经济半控桥的控制方式
一、 SS4型电力机车牵引变流器
控电路供电。
二、 SS4改进型电力机车主电路
1、与SS4的主要不同 a2
点：
① 采用三段不等分 x2
半控桥整流电路； a1
② 采用有级分路磁 b1
源自文库
场削弱；
x1
③ 采用加馈电阻制 动以提高制动性能。
71
D3
T5
70 JZ
D4
T6
11PK
12KM
75R
21PK 22KM
D1
T1
D2
T2
1M M
T3
15 R 14R
T5
13JZ
x2
D4
T6
164 前转向架供电单元 52
61
17PK 18PK 19PK 20PK
91KC 92KC 93KC 94KC
12 JZ
1M ~ 4M
80R
MM
MM
33 a3 b3
x3
1L 2L 3L 4L
113 GK
111 GK 112 GK
114 GK
14 JZ
34 a4 x4
62 后转向架供电单元
92KC
71
a2
D3
T5
70 JZ
11PK
75 R
21PK
x2
D4
T6
12KC 22KC
a1
D1
T1
b1
x1
195 R
D2
T2
95GK
193R
T3
76 R
T4
M
M
1M ~ 2M
13R
23R
72
80 JZ 第2转向架 3M ~ 4M
97 JD
110 V a5
91KC x5
191R 99 JZ
19GK
1L
1L IL
2L IL
3L IL
128DJ
4L
100 KC
IL
38 C
86R 110 V
a5 99 KC
x5
111GK 112GK
15JZ
113GK
114GK
62
4、电阻制动电路：
能耗制动（两级电阻制 动），4台牵引电机的励磁
图8-3 电阻制动工况简化主电路
绕组串联，由一台励磁半
1M~4M牵引电动机 ；1L~4L主极绕组；47R~50R制动电阻； 91KC~100KC 线路接触器；83R~84R主接地继电器限流电阻； 127DJ~128DJ主接地继电器；111GK~114GK 牵引电机隔离开关。