列车电力传动与控制第1章交-直流传动技术

动、交-直流传动两个阶段。直-直流传动机车因技术原因已 被淘汰，交-直流传动机车/动车组技术成熟、性能可靠，保 有量很大，仍在许多国家、地区作为主型机车继续服役。 对于直流传动电力机车/EMU，没有经过直-直流传动阶 段，只经历了交-直流传动阶段。由于采用整流调压电路结构、 形式不同，先后经历了调压开关与二极管组合的有级调压、
车载受电弓为分界点，受电弓以上为供电部分，包括接触网线、
牵引变电所等；受电弓及以下为牵引动力装臵部分。这里只讨 论牵引动力装臵的传动系统，即从受电弓、高压电器、牵引变
压器、牵引变流器到牵引电动机的主电路部分。交-直流传动
的电力机车及EMU的工作原理如图1-2所示。 牵引变电所将来自于国家电网的高压三相交流电，经变压 器降压变换成25kV，并以单相形式供给接触网。通过受电
时经牵引变压器的降压作用，在二次侧绕组上产生牵引及辅 助系统所需交流电压，向牵引整流器供电，通过整流器将单 相交流电变换为直流（脉流），为直流牵引电动机提供电能。 直流牵引电动机将电能转换为机械能，产生转矩驱动轮对旋 转，在轮轨间产生牵引力，驱动机车运行。
电力机车/EMU的电力传动系统电气线路按其作用，可分 为主电路、控制电路和辅助电路三大部分。 主电路是由受电弓、主断路器、高压电流互感器、主变 压器、牵引变流装臵、牵引电动机、平波电抗器、制动电阻 及其相联接的电气设备组成，是机车产生牵引力和制动力的 主体电路，它应满足机车起动、调速及制动三个基本工作状 态的要求。
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电力传动与控制
直 - 直流传动 已淘汰 内燃机车 交 - 直流传动 在应用 直 - 直流传动 未采用 直流传动 关 二极管) 已淘汰 单拍全波整流(调压开 电力机车 压开关 晶闸管) 已淘汰 交 - 直流传动相控级间平滑调压(调 相控) 在应用 相控平滑调压(晶闸管
电力传动与控制
交-直流传动系统是指机车或动车组采用交流电源供电经 变流器变换为直流电，供给直流牵引电动机驱动机车或动车 组运行的传动系统，是直流传动系统的主要传动方式。由于 交流电源供给方式不同，有外接电源与自备电源之别，相应 的牵引动力装臵有电力机车与内燃机车之区别。 在直流传动系统中，电力传动内燃机车经历了直-直流传
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110KV/50Hz
发电厂
升压站
地区变电所
牵引变电所
25kV/50Hz
A
25kV/50Hz 分相绝缘节
B
回流线 钢轨
图1–1 电力牵引系统组成
弓等高压电器，将接触网上 25kV/50Hz 单相交流电导入机车 内牵引变压器一次绕组，电流流过一次侧绕组，经车体接地装
臵与钢轨、回流线联结，与牵引变电所形成高压供电回路。同
列车电力传动与控制
(EL/EMU)
列车电力传动控制 电力传动与控制
交-直流传动系统
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第1章 交-直流电力传动系统
1.1 电力传动系统的组成
1.2 交-直流传动电力机车/EMU速度调节 1.3 交-直流传动电力机车/EMU的调压方式 1.4 电力机车/EMU的起动与动力制动 1.5 相控调压电力机车功率因数的改善
交流 变压器
直流 平波电抗器 牵引电动机 DC 整流器 牵引
制动
制动电阻
动能变为热能
图1–2 交-直流传动电力机车/EMU工作原理
辅助电路主要由提供三相交流电的劈相装臵和各种辅助机 械拖动电动机等组成。劈相装臵将单相交流电变换为三相交流 电，供给各辅助机械拖动电动机。它是保证主电路发挥功率和 实现牵引性能所必需的电路。
本章主要介绍电力机车、EMU的直流传动系统，围绕基 本组成、牵引与制动等主要方面，进行系统分析。
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1.1 电力牵引传动系统的组成
电力牵引系统是由牵引供电部分和牵引动力装臵两大部分
组成，包括从牵引变电所到列车受电弓在内的供电部Βιβλιοθήκη Baidu和牵引
动力装臵的传动系统。牵引动力装臵主要指电力机车、电动车 组（EMU）。电力牵引系统组成如图1-1所示。一般习惯上以
控制电路就是执行司机的控制命令或意图，完成对主电 路、辅助电路的间接控制的低压电路。它由各种主令电器及 控制模块组成。 起动、调速及制动是列车运行的基本规律，它们是通过 电力机车/EMU主电路、控制电路和辅助电路共同作用实现的。 为了充分发挥机车/EMU的功率，实现多拉快跑，就要求机车 /EMU不仅能在不同的线路和载荷条件下改变牵引力，而且还 要求在相同的牵引力下得到不同的速度。由此可见，电力机 车/EMU主电路必须保证牵引电动机的转矩和转速都可作独立 的调节，而且要有宽广的调节范围。
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入交流传动时代，新造机车/动车组全部采用交流传动系统,
其交流传动机车、动车组的应用已很成熟。我国目前在线运
用的机车绝大多数属于交-直流传动机车。交流传动机车、 动车组在我国还处于起步发展阶段。我国曾研发了个别车型 的交流传动机车，但由于受关键技术、成本等因素制约，只 在机车型谱里占了一个位臵，没有形成批量。当前正在引进 的和谐系列机车、动车组均采用交流传动系统，这将确定了 我国牵引动力的发展方向，必然是走交流传动之路。 直流电力传动技术(机车)的发展概略为：
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调压开关与晶闸管结合的级间平滑调压和相控无级调压。调 压开关与二极管组合的有级调压方式，由于调压开关结构复 杂、输出电压不连续等原因，早已被淘汰。调压开关与晶闸 管结合的级间平滑调压是介于有级调压与无级调压方式之间 的一种过渡调压方式，应用较少，国产电力机车中只有SS3 型电力机车采用此电路。晶闸管相控平滑调压作为交-直流传 动电力机车/EMU的主要调压方式，技术成熟、运行可靠,仍 有大量的相控电力机车/EMU在应用。国产电力机车SS3B~ SS9G ，日本新干线100、200、400系动车组均为相控调压。 纵观电力牵引控制技术的发展历程，它随着电力电子技 术、计算机技术以及控制理论的发展而发展。西方发达国家 早在20世纪90年代已经停止了直流传动机车的制造，全面进