机车车辆传动与控制

机车车辆传动与控制

一、名词解释：

1.电阻制动

2.(相控电力机车)恒压控制

3.(相控电力机车)速度控制

4.(相控电力机车)中央控制单元

5.(相控电力机车)传动控制单元

6.(相控电力机车)逻辑控制单元

7.电压型牵引变流器

8.电流型牵引变流器

9.两电平式逆变器

10.(异步牵引电动机)恒磁通调速

11.(异步牵引电动机)恒功率调速

12.间接矢量控制

二、简答题：

1.试分析并联运行时串励牵引电动机、并励牵引电动机的负载分配情况。

2.简述直流牵引电动机的调速方式。

3.分析相控电力机车传动系统电气线路的类型及作用。

4.电力机车的相控调压方式选择原则是什么？

5.电阻制动受哪些因素影响？

6.什么是加馈制动？简述加馈电阻制动的作用与过程。

7.简述影响相控电力机车牵引特性的主要因素及牵引特性的工作范围。

8.简述我国干线相控电力机车主电路的基本技术特征。

9.简述相控电力机车辅助电路的组成及其功能。

10.简述电力牵引交流传动技术组成。

11.简述交流传动列车牵引特性及控制策略。

12.简述牵引变流器的类型及特点。

13.简述四象限脉冲整流器的基本工作原理。

14.简述电压型四象限脉冲整流器的特征。

15.简述三电平式脉冲整流器PWM控制原理。

16.简述牵引变流器中间直流储能环节的的作用和组成。

17.分析矢量控制的基本思想。

18.分析转子磁链电压模型的基本工作原理及优缺点。

19.分析直接转矩控制的基本思想及控制方法。

20.直接转矩控制(DTC)与矢量控制(VC)在控制方法上有何异同？

三、综合分析题：

1.试分析SS8型电力机车整流调压电路工作方式、调压过程及其磁场

削弱电路的工作过程。

2.试分析电动车组(EMU)的牵引特性与控制策略。

参考答案

一、名词解释：

1.电阻制动：电阻制动属动力制动，是利用电机的可逆原理，将牵引

电动机改为他励发动机运行，将列车的惯性能量转化为电能的一种非摩擦制动方式，在动力轴上产生与列车运行方向相反的阻力性转矩，阻碍列车运行，对列车实施制动。电阻制动将发电机输出的电能消耗在制动电阻上，以热能的形式散失掉。

2.(相控电力机车)恒压控制：所谓恒电压控制是指机车运行中，维持牵引电动机的端电压不变，也就是整流电压按某一指令值维持不变的控制，其控制原理如图所示。恒压控制的实质是用自动调节的办法，补偿了整流器内阻的电压降。恒电压控制方式在日本的机车上运用得比较广泛，因为恒电压控制有较硬的牵引特性，所以有较好的再黏着性能。

恒电压控制原理图

3.(相控电力机车)速度控制：速度控制是采用速度反馈，使机车速度按一定规律变化的控制。通常使用的是准恒速控制。

恒速控制原理如图1所示，恒速控制可通过电动机电压的控制和磁场削弱(仅当采用无级磁削时)来达到。

恒速控制的牵引特性如图2中的虚线所示，它是一组平行于纵轴的直线，其值随速度指令值变化。从牵引特性可知，只要速度有微小的变化，牵引力就会产生很大的波动，这是不希望的。因而往往采用图中实线的形式，即准恒速控制。

图1恒速控制原理图图2恒速与准恒速控制的牵引特性

4.(相控电力机车)中央控制单元：中央控制单元（CCU）负责机车重联控制、MVB管理、WTB控制和故障诊断。CCU根据司机的指令以及机车的

状态信息，经过逻辑处理后，形成控制命令并发布到各机车有关的控制单元；把机车运行状态以及故障信息通过司机台指示灯和显示屏反馈给司机或维护人员。

5.(相控电力机车)传动控制单元：传动控制单元（DCU）实现牵引控制、电制动控制（加馈制动）、防空转／防滑行保护等功能。

6.(相控电力机车)逻辑控制单元：逻辑控制单元（LCU）采用无触点控制方式，具备完成电力机车传统继电器有触点控制电路的控制及机车网络控制系统的网络通信功能，同时具有自诊断功能，可自检装置的输入输出通道，亦可检测输出回路的短路状态。具备与机车网络通信的接口，在正常情况下通过智

能显示单元IDU显示主断路器、受电弓和主、辅助系统等设备的运行状态参数，便于实时监控。

7.电压型牵引变流器：交-直-交流传动系统中，牵引变流器由网侧整流器、直流中间环节、电动机侧逆变器及控制装置组成。整流器的作用是把来自接触网的单相交流电压变换为直流。直流中间环节由滤波电容器或电感组成，其作用是储能和滤波，获得平直的直流电。逆变器的作用是将中间环节平直的直流电，通过一定的控制策略，变换为频率、电压可调的三相脉冲交流电，供给交流牵引电动机，通过能量转换驱动列车。

根据中间直流环节滤波元件的不同，牵引变流器可分为电压型和电流型两种。电压型变流器直流中间环节的储能器采用电容器，向逆变器输出的是恒定的直流电压，相当于电压源。

8.电流型牵引变流器：交-直-交流传动系统中，牵引变流器由网侧整流

器、直流中间环节、电动机侧逆变器及控制装置组成。整流器的作用是把来自接触网的单相交流电压变换为直流。直流中间环节由滤波电容器或电感组成，其作用是储能和滤波，获得平直的直流电。逆变器的作用是将中间环节平直的直流电，通过一定的控制策略，变换为频率、电压可调的三相脉冲交流电，供给交流牵引电动机，通过能量转换驱动列车。

根据中间直流环节滤波元件的不同，牵引变流器可分为电压型和电流型两种。电流型牵引变流器直流中间环节的储能器采用电感，相当于恒流源，向逆变器输出的是恒定的直流电流。

9.两电平式逆变器：逆变器将直流转换为交流。两电平式逆变器，把

直流中间环节的正极电位或负极电位接到电动机上，即逆变器的输出相电压为两种电平。

10.（异步牵引电动机）恒磁通调速：根据交流电动机定子绕组感应电势公式

当电源电压一定时，如果降低频率，则主磁通要增大，基频（额定频率）以下主磁通增加势必使主磁路过饱和，励磁电流增加，铁心损耗也相应增加，这是不允许的。为此调频时一定要调节电势，保持感应电势与频率的比值不变，即可保持主磁通不变。

11.（异步牵引电动机）恒功率调速：在恒磁通控制中，随着频率和转速的上升，电压U1也相应提高，牵

引电动机的输出功率增大，但电压的提高受到电动机功率或逆变器最大电压的限制。通常调节频率大于基准频率f1>f1N时，即当电压提高

到一定数值后维持不变或将不再正比于f1上升，此后电动机磁通开始减小，