电力机车牵引变流器讲义课件
合集下载
电力机车牵引变流器讲义课件
电力机车牵引变流器讲义课件1. 引言电力机车作为现代铁路运输中的重要组成局部，其牵引变流器的设计和运行原理成为了工程师和技术人员的关注焦点。
本讲义课件将介绍电力机车牵引变流器的根本知识和工作原理，帮助读者了解和掌握这一关键装置。
2. 牵引系统概述牵引系统是电力机车的核心局部，负责提供动力和 traction 控制。
牵引变流器作为牵引系统的重要组成局部，将直流电源转换为可变频率和可变电压的交流电源，以满足不同负载和运行条件下的牵引力要求。
3. 牵引变流器的分类牵引变流器按照不同的拓扑结构和控制策略可以分为：逆变式、半控制式和全控制式牵引变流器。
本节将详细介绍各种类型的特点和应用场景，帮助读者全面了解牵引变流器的分类。
3.1 逆变式变流器逆变式变流器是最常用的牵引变流器，通过逆变电路将直流电源转换为可调制的交流电源，其输出波形可以通过调整开关频率和占空比来控制。
该种类型的变流器结构简单，运行可靠。
3.2 半控制式变流器半控制式变流器在逆变式的根底上增加了一些开关元件，以提供更多的控制自由度。
例如，在逆变桥中引入了逆并联三相桥，以实现对输出电流的片段控制，提高了系统的输出性能和稳定性。
3.3 全控制式变流器全控制式变流器是最灵巧和功能最强大的牵引变流器，通过控制所有开关元件的触发时刻和角度来实现对输出电流和电压的精确控制。
该种类型的变流器在特殊的工况下具有更好的调节性能和响应速度。
4. 牵引变流器的工作原理牵引变流器的工作原理是将输入的直流电源转换为可变频率和可变电压的交流电源，为电力机车的牵引系统提供所需的电力。
本节将分别介绍逆变式、半控制式和全控制式变流器的工作原理，并且附有相应的示意图和数学推导。
5. 牵引变流器的控制策略牵引变流器的控制策略直接影响着电力机车的牵引性能和能效。
本节将介绍常见的控制策略，包括感应电动机控制、直流电动机控制、矢量控制等，帮助读者了解这些策略的原理和应用。
6. 牵引变流器的故障诊断与维护牵引变流器作为电力机车的核心部件之一，其故障对电力机车的运行平安和稳定性具有重要影响。
《牵引变流器》课件
采用先进的控制算法和智 能化技术，提高牵引变流 器的性能和稳定性。
3 新材料应用
使用新型材料提高牵引变 流器的散热性能，降低体 积和重量。
总结和展望
牵引变流器在轨道交通中的作用不可忽视。随着技术的不断发展，牵引变流 器将变得更加高效、智能化，并为未来的城市交通发展做出重要贡献。
《牵引变流器》PPT课件
本课件将介绍牵引变流器的概念、作用及其在轨道交通领域的应用案例。同 时讨论牵引变流器的主要构成部分、工作原理、优点和局限性，以及未来的 发展和趋势。
概念和作用
牵引变流器是一种在轨道交通中用于控制电力传输的装置。它将高压交流电转换为适合电动机使 用的电能，以提供动力。
电力传输
应用案例
牵引变流器在轨道交通领域有广泛应用，以下是一些具体案例：
高铁列车
牵引变流器用于控制高铁列车的 电力传输和驱动电动机，实现高 速运行。
地铁
地铁系统中的牵引变流器控制电 车的动力输入和制动效果，保证 安全运行。
有轨电车
有轨电车的牵引变流器将电能转 换为驱动电机所需的电能，实现 城市交通的便利与绿色出行。
工作原理
牵引变流器的工作原理可以简单概括为以下几个步骤：
1
采集
传感器采集轨道交通工具的运行状态和电力需求。
2
控制
控制电路根据采集到的信息，控制整流器和逆变器的工作，调节输出电流和电压。
3
转换
整流器将交流电转换为直流电，逆变器电动机，提供动力给轨道交通工具。
优点和局限性
优点
• 能量高效利用 • 灵活控制 • 减少环境污染 • 提高行驶安全性
局限性
• 成本较高 • 技术要求高 • 故障难以排查 • 受环境条件影响
3 新材料应用
使用新型材料提高牵引变 流器的散热性能，降低体 积和重量。
总结和展望
牵引变流器在轨道交通中的作用不可忽视。随着技术的不断发展，牵引变流 器将变得更加高效、智能化，并为未来的城市交通发展做出重要贡献。
《牵引变流器》PPT课件
本课件将介绍牵引变流器的概念、作用及其在轨道交通领域的应用案例。同 时讨论牵引变流器的主要构成部分、工作原理、优点和局限性，以及未来的 发展和趋势。
概念和作用
牵引变流器是一种在轨道交通中用于控制电力传输的装置。它将高压交流电转换为适合电动机使 用的电能，以提供动力。
电力传输
应用案例
牵引变流器在轨道交通领域有广泛应用，以下是一些具体案例：
高铁列车
牵引变流器用于控制高铁列车的 电力传输和驱动电动机，实现高 速运行。
地铁
地铁系统中的牵引变流器控制电 车的动力输入和制动效果，保证 安全运行。
有轨电车
有轨电车的牵引变流器将电能转 换为驱动电机所需的电能，实现 城市交通的便利与绿色出行。
工作原理
牵引变流器的工作原理可以简单概括为以下几个步骤：
1
采集
传感器采集轨道交通工具的运行状态和电力需求。
2
控制
控制电路根据采集到的信息，控制整流器和逆变器的工作，调节输出电流和电压。
3
转换
整流器将交流电转换为直流电，逆变器电动机，提供动力给轨道交通工具。
优点和局限性
优点
• 能量高效利用 • 灵活控制 • 减少环境污染 • 提高行驶安全性
局限性
• 成本较高 • 技术要求高 • 故障难以排查 • 受环境条件影响
第3章电力牵引交流传动与控制ppt课件
定子铁心及冲片示意图
（a）铜排转子
（b）铸铝转子
笼形式转子绕组
16
篮球比赛是根据运动队在规定的比赛 时间里 得分多 少来决 定胜负 的，因 此，篮 球比赛 的计时 计分系 统是一 种得分 类型的 系统
定子三相绕组由三个彼 此独立的绕组组成，且每个 绕组又由若干线圈连接而成。 每个绕组即为一相，每相绕 组在空间相差120°电角度。 线圈由绝缘铜导线或绝缘铝 导线绕制。中、小型三相电 动机多采用圆漆包线，大、 中型三相电动机的定子线圈 则用较大截面的绝缘扁铜线 或扁铝线绕制后，再按一定 规律嵌入定子铁心槽内。定 子三相绕组的六个出线端都 引至接线盒上，一般首端分 别标为U1, V1, W1 ，末端分 别标为U2, V2, W2 。这六个 出线端在接线盒里的排列如 图所示。三相绕组可接成星 形或三角形。
14
篮球比赛是根据运动队在规定的比赛 时间里 得分多 少来决 定胜负 的，因 此，篮 球比赛 的计时 计分系 统是一 种得分 类型的 系统
三相笼型异步电动机结构图
15
篮球比赛是根据运动队在规定的比赛 时间里 得分多 少来决 定胜负 的，因 此，篮 球比赛 的计时 计分系 统是一 种得分 类型的 系统
功率场效应管（Power MOSFET） (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor) 压控器件，输入阻抗高，开关速度高，损耗小 目前水平：200A/1000V
6
篮球比赛是根据运动队在规定的比赛 时间里 得分多 少来决 定胜负 的，因 此，篮 球比赛 的计时 计分系 统是一 种得分 类型的 系统
日本 1975 直流 80%，交流 20% 1985 直流 20%，交流 80%
第1讲 牵引供电系统PPT课件
牵引变电所的主要设备
AC220kV组合电器
SWJTU
OCS 2014.02.28
Page 31
牵引变电所的主要设备
AC25kV组合电器
SWJTU
OCS 2014.02.28
Page 32
牵引变电所的主要设备
控制柜
SWJTU
OCS 2014.02.28
Page 33
直流牵引供电系统
直流电传动
SWJTU
弓网系统的组成
SWJTU
OCS 2014.02.28
弓网系统是由相互作用相互依赖的受电弓和接触网结合而成的、具有向电力 牵引车辆输电功能的有机整体，又是它从属的牵引供电系统的组成部分。
Page 36
弓网系统的分类
接触网系统
SWJTU
OCS 2014.02.28
架空接触网系统
接触轨系统
架空接触网
架空接触轨
牵引 变电所
I 吸流变压器 I
I
I
吸流变压器
回流线 接触网
25kV I
I
I
I
钢轨
目标： ①长回路中钢轨电位降为0；②长回路磁场完全平衡，电磁干扰降至最低。
Page 13
牵引供电系统的供电方式
SWJTU
OCS 2014.02.28
带回流线的直接供电方式（TRNF） 回流线与接触网同杆架设，两组导线
之间有互感，部分电流由回流线回流。
Page 2
牵引供电系统电流制式
电流制式
SWJTU
OCS 2014.02.28
DC：
750V 1.5kV 3.0kV
北京地铁等 上海、广州、成都等地铁 意大利、前苏联等
AC：
装用自主研发牵引变流器和网络控制系统的HXD1型机车总体介绍 ppt课件
装用自主研发牵引变流器和网络控制 系统的HXD1型机车总体介绍
Page 2
目录
概述 机车主要特点 技术参数 设备布置 子系统简介 机车主要屏柜 生活设施及新增设备
装用自主研发牵引变流器和网络控制系统的HXD1型电力机车
Page 3
装用自主研发牵引变流器和网络控制系统的HXD1型电力机车
装用自主研发牵引变流器和网络控制系统的HXD1型电力机车
架控方式
式
；变流器模块在HXD1C
型机车上有成熟应用
4 控制系统采用进口的 西门子SIBAS32系统
控制系统采用国产 DTECS 网络控制系统
在HXD1C型机车上有成 熟应用
5 车体纵向压缩载荷和拉 车体纵向压缩载荷为 伸载荷均为2500kN 3000kN，纵向拉伸载 荷为2500kN
车体强度提高
6 操纵台采用西门子传统 采用符合规范化司机室 全新司机室
压力释放阀
、有压力释放阀保护 器安全保护功能，在
HXD1B、HXD1C型机车
上有成熟应用
8
DC24V头灯
DC110V 2×50W 双 已在HXD1B、HXD1C型
氙气灯
机车成熟运用
9 紧急放风阀为按钮式， 安装在副司机侧窗下
10
无司机室风扇
紧急放风阀采用机械 式，安装在司机室后
墙。
安装司机室风扇
更符合运用习惯，已在 HXD1B、HXD1C型机车
辆限界》的要求
车钩中心线距轨面高度为(新轮) 880mm 10 mm
Page 18
机车主要技术参数
受电弓降下时距轨面高度
4690mm(新轮)
受电弓工作高度满足
Page 14
机车主要特点
Page 2
目录
概述 机车主要特点 技术参数 设备布置 子系统简介 机车主要屏柜 生活设施及新增设备
装用自主研发牵引变流器和网络控制系统的HXD1型电力机车
Page 3
装用自主研发牵引变流器和网络控制系统的HXD1型电力机车
装用自主研发牵引变流器和网络控制系统的HXD1型电力机车
架控方式
式
；变流器模块在HXD1C
型机车上有成熟应用
4 控制系统采用进口的 西门子SIBAS32系统
控制系统采用国产 DTECS 网络控制系统
在HXD1C型机车上有成 熟应用
5 车体纵向压缩载荷和拉 车体纵向压缩载荷为 伸载荷均为2500kN 3000kN，纵向拉伸载 荷为2500kN
车体强度提高
6 操纵台采用西门子传统 采用符合规范化司机室 全新司机室
压力释放阀
、有压力释放阀保护 器安全保护功能，在
HXD1B、HXD1C型机车
上有成熟应用
8
DC24V头灯
DC110V 2×50W 双 已在HXD1B、HXD1C型
氙气灯
机车成熟运用
9 紧急放风阀为按钮式， 安装在副司机侧窗下
10
无司机室风扇
紧急放风阀采用机械 式，安装在司机室后
墙。
安装司机室风扇
更符合运用习惯，已在 HXD1B、HXD1C型机车
辆限界》的要求
车钩中心线距轨面高度为(新轮) 880mm 10 mm
Page 18
机车主要技术参数
受电弓降下时距轨面高度
4690mm(新轮)
受电弓工作高度满足
Page 14
机车主要特点
牵引变流器PPT课件
•
牵引变流器采用电压型3点式电路，由脉冲整流器、中间直流电路、逆变器构成。模块具有互换性。
•
功率半导体采用：
•
IGBT或IPM：3300V、1200A。
• 钳位半导体：3300V、1200A。
第6页/共13页
控制方法
•
脉冲整流器部分：牵引变压器牵引绕组输出的
AC1500V、50Hz输入脉冲整流器。脉冲整流器由单相
第12页/共13页
感谢您的观看！
第13页/共13页
•
（四）额定参数
•
1．输入：1285kVA (单相交流1500V，857A，50Hz)。
•
2．中间直流电路：1296kW (直流3000V，432A)。
•
3．输出：1475kVA (三相交流2300V，424A，0～220Hz)。
•
4．效率：96％以上（在额定载荷条件下，除辅助电路外）。
•
5．功率因数：97%以上（在额定载荷条件下，除辅助电路和控制电
较困难，所以迟迟不能在电力机车上广泛应用。 如今，随着电子技术和大功率晶闸管变流装置得到迅速的发展，采用三相交 流电机的先进电力机车和动车组应运而生。交—直—交电力机车或动车组从接触网上 引入的仍然是单相交流电，它首先把单相交流电整流成直流电，然后再把直流电逆变 成可以使频率变化的三相交流电供三相异步电动机使用。这种传动方式具有优良的牵
•
（4）逆变器功率单元：1250μF/台 × 3台＝3750μF 。
第9页/共13页
开关元器件IGBT
•
I G BT 的 开 关 作 用 是 通 过 施 加 正 向 栅 极 电 压 形 成 沟 道 ， 给 P N P 晶 体 管 提 供 基 极 电 流 ， 使 I G BT 导 通 。 反
牵引变流器技术培训-第6章 7200W(HXD1C)电力机车牵引变流器
单相交流50Hz
25kV
%
29kV
19kV
31kV
功 率
发
17.5kV
挥
网压
网压在17.5kV～31 kV范围内，机车功率发挥情况曲线图
-6-
4.基本技术条件
4.2 轮径 新轮: 半磨耗:
4.3轴式 4.4轴重
轴重: 加压车铁后轴重: 4.5齿轮传动比 4.6电传动方式
1250mm 1210mm C0-C0
DCU的主要控制功能
• 四象限整流控制 • 牵引变流系统的逻辑控制 • 牵引和制动的特性计算 • 直接转矩控制 • 粘着控制 • 变流系统的保护、故障记录、诊断 • 与多功能机车车辆总线MVB接口及通讯
-35-
DCU的特点（一）
• 采用四象限整流器控制软件、异步牵引电机直接 转矩控制软件、粘着控制软件实现完全微机化、 数字化的实时控制。通过通讯接口板对外联接MVB 总线，与中央控制单元联系起来，形成控制与通 讯系统，内部则借用单板机管理并行总线。实现 网络化、信息化控制。
对外联接MVB总线，将电传动系统与微机网络控制系统联系起来，形成 控制与通讯系统。
31
-31-
传动控制单元（DCU）机箱
DCU机箱插件布置图
-33-
DCU的核心任务
交流传动控制系统（或称传动控制单 元，简称DCU（Drive Control Unit）的核心 任务是：根据司机指令完成牵引特性控制、 逆变器及交流异步牵引电动机的实时控制、 高性能粘着控制等，同时具备完整的故障保 护功能、模块级的故障自诊断功能和轻微故 障的自复位功能 。
机车最大制动力： 23t轴重: 25t轴重:
≥ 370 kN ≥ 400 kN
HXD3牵引变流器4
4、冷却1）整流器单元、逆变器单元的冷却冷却方式：强制循环水冷方式冷却介质：纯水45％－亚乙基二醇55％溶液概要构成（参照图4-1～4-2）冷却液通过设置在变流装置内的泵（WP）进行循环。
通过在变流装置外部的复合冷却器冷却的冷却液从变流装置左侧的入水口流回变流装置，沿配管进入存储容器（ST－TANK）。
通过存储容器的冷却液，在经过泵之后被分为三路，分别流入1至3组的分流管。
每路冷却液在每一组再分成7个分支，通过与散热片交换热量来冷却半导体元件。
冷却半导体元件的冷却液在一根总管内汇集，从装置左侧面的出水口流出变流装置，返回复合冷却器，再冷却。
通过冷却液反复的循环，来冷却半导体元件。
2）APU整流器单元和APU逆变器单元的冷却冷却方式：强制风冷方式概要构成：（参照图4-3）冷却风通过设置在变流装置内的送风机（APBM）来提供。
从变流装置天棚侧进入的冷却风，被装置右下部的电动送风机吸入，向左侧吹出，按照APU整流器单元散热片→APU逆变器单元散热片的顺序冷却，从装置中央内底面的排风口吹出装置外部。
在各散热板上，直接安装IGBT，起防止温度上升的作用ＭＴｒへ向M T r5、作业时的要求在进行装置的安装拆卸作业时，请在严格遵守各个注意事项的基础上，按照所规定的顺序进行实施。
（１） 切断高压电路在进行试验・作业前，请必须切断高压电路。
切断主断路器、降下受电弓后，闭合主变流器试验开关，通过显示屏确认装置内电容器 放电（15V 以下）。
（２）防止触电为了机器内部的散热，要在本装置背面上部的外壳及背面下部外壳上，设置12X12 的方口。
因为有高压触电的危险，所以在高压充电中要充分注意绝对禁止将突出物等物件插入 方孔的行为。
（３）装置吊起时的注意事项装置的质量为3700kg 。
在吊起装置时，要使用指定的吊环螺钉（M30），使用有足够强度的钢丝绳。
（４）高温部位的注意事项机器・装置停止后，有暂时处于高温的机器，接触会有烧伤的可能性。
《牵引变流器》PPT课件
精选ppt
11
电压型交直交变流器 中间环节的作用
中间环节的作用
消除二次谐波
保持电压恒定
精选ppt
保持电压稳定
放掉过高电压 12
三相VVVF逆变器工作原理（两点式）
三相VVVF逆变器由三个桥臂组成， 由于钳位电容的作用 当上桥臂开通时，就输出中间电压的正1/2； 当下桥臂开通时，就精选输ppt出中间电压的负1/2。 13
制交流电动机转矩、转速和牵引、制动状
态的目的。
精选ppt
14
三相VVVF逆变器工作原理(三点式)
精选ppt
15
三相VVVF逆变器工作原理(三点式)
三点式交直交逆变器与两点式逆变器相比，每个 桥臂上都多了一倍的开关元器件，还多了两钳位 二极管，各桥臂间多了一根中间零电位线。
精选ppt
16
三相VVVF逆变器工作原理(三点式)
精选ppt
17
三电平逆变器的优点
与二点式变流器相比,三点式逆变器有两个突出优
点,即主管耐压降低一半和输出波形好。
精选ppt
18
三相VVVF逆变器工作原理
当机车要进而制动状态时，电动机就成了 发电机，逆变器就成了整流器，其整流的 工作原理和上面讲的相同；同时，原来的 四象限整流器就成了逆变器，相工网回馈 50Hz的电能。
4.真空交流接触器
5.电阻单元 过载电压抑制电阻･放电电阻
6.交流电压传感器
霍尔型CT
7.交流电流传感器
ACPT
8.无触点控制装置
9.控制电源单元
10.电动送风机
主电动通风机･辅助电动通风机(密闭室冷却用)
精选ppt
22
IGBT
• 简介 • 原理 • 导通 • 关断 • 反向阻断 • 正向阻断 • 闩锁 • 正向导通特性 • 动态特性
牵引变流器技术培训-第6章 7200W(HXD1C)电力机车牵引变流器
5.4冷却系统
变流器模块采用水冷散热，冷却液由纯水和乙二醇 按比例混合而成。
水冷管路全部采用快速接头连接，方便快捷插拔， 不需要排放冷却系统中的冷却液
变流器安装有一个水-气热交换器，用于变流器柜
体内部的空气循环与降温，防止出现局部过热点。
30
斩波电阻冷却由底部两个小风机风冷。
-30-
7.总体设计
7.5传动控制单元
三重四象限互相错开一定的相位角度，减小对 电网的谐波污染，降低直流回路的纹波。
20
-20-
6.技术说明
6.3电路组成
6.3.1充电回路 牵引变压器牵引绕组输入电压经由充点接触器、充
电电阻组成的充电回路对直流回路的支撑电容充 电，充电完成后闭合短接接触器。
21
-21-
6.技术说明 6.3电路组成
6.3.2滤波 二次谐振电抗器、滤波电容组成二次谐振回
23 t 25 t 106/17=6.2353 交-直-交传动
7
-7-
4.基本技术条件
4.7 电力牵引性能
机车轮周牵引功率（持续制）
7200 kW
机车起动时粘着牵引力（0～5 km/h速度范围内半磨耗的轮周平均牵引
力）
23t轴重时:
≥520 kN
25t轴重时:
≥570 kN
机车持续制牵引力：
23t轴重时:
13
-13-
5.技术参数
5.2中间直流环节 标称直流电压： 二次谐振电感： 二次谐振电容：
DC1800V 0.27mH 9.39mF
14
-14-
5.技术参数
5.3 VVVF逆变器 标称输入电压： 输出电压： 额定输出电流： 最大输出电流： 开关频率： 控制方式：
kW电力机车牵引变流器.ppt
一个变流柜由三组相同的四象限变流器组成，每 组由1个充电电阻、1个充电接触器、1个短接接触器、 1个输入电流传感器及1个四象限变流器构成(每个臂 由两个IGBT模块并联组成)。 2、 工作原理
在牵引工况下进行交-直变换，为中间直流电路 提供电能；在再生制动工况时，对中间直流电路能量 进行直-交变换，将电能回馈给电网。
三重四象限互相错开一定的相位角度，有利于减 小对电网的谐波污染，降低直流回路的纹波。
13
主电路简介
三个主电路单元的直流回路通过隔离开关（K1、 K2、K3）并在一起，正常工作时隔离开关闭合， 三个单元共用中间直流回路和二次谐振回路。当 其中任意一个主电路单元故障时，断开相应的隔 离开关和充电短接开关，将该故障单元切除，其 余两个单元正常工作，机车只损失1/6的动力，从 而将故障造成的影响降至最低。
额定输入电压： 额定输入电流： 中间电压： 额定输出电压： 额定输出电流： 最大输出电流： 控制电压： 辅助电源： 外形尺寸： 质量：
970V/50Hz 3×1390A DC 1800V 3AC 1375V 3×598A 3×814A DC 110V 三相440V/60Hz (3100×1060×2000)mm 2500kg
30
五、冷却系统组成
温度传感器
模块冷却 热交换器
压力传感器
31
牵引变流器水流图
出水方向
32
进水方向
冷却系统简介
主变流器冷却方式：强迫水循环冷却(通过加 入添加剂乙二醇以适合–40°C的环境工作)
模块入口水温：≤ +55°C 模块出口水温：≤ +61°C
散热功率：80kW 冷却水流量：286 L/min 斩波电阻底部安装有两个小风机，从变流器柜
在牵引工况下进行交-直变换，为中间直流电路 提供电能；在再生制动工况时，对中间直流电路能量 进行直-交变换，将电能回馈给电网。
三重四象限互相错开一定的相位角度，有利于减 小对电网的谐波污染，降低直流回路的纹波。
13
主电路简介
三个主电路单元的直流回路通过隔离开关（K1、 K2、K3）并在一起，正常工作时隔离开关闭合， 三个单元共用中间直流回路和二次谐振回路。当 其中任意一个主电路单元故障时，断开相应的隔 离开关和充电短接开关，将该故障单元切除，其 余两个单元正常工作，机车只损失1/6的动力，从 而将故障造成的影响降至最低。
额定输入电压： 额定输入电流： 中间电压： 额定输出电压： 额定输出电流： 最大输出电流： 控制电压： 辅助电源： 外形尺寸： 质量：
970V/50Hz 3×1390A DC 1800V 3AC 1375V 3×598A 3×814A DC 110V 三相440V/60Hz (3100×1060×2000)mm 2500kg
30
五、冷却系统组成
温度传感器
模块冷却 热交换器
压力传感器
31
牵引变流器水流图
出水方向
32
进水方向
冷却系统简介
主变流器冷却方式：强迫水循环冷却(通过加 入添加剂乙二醇以适合–40°C的环境工作)
模块入口水温：≤ +55°C 模块出口水温：≤ +61°C
散热功率：80kW 冷却水流量：286 L/min 斩波电阻底部安装有两个小风机，从变流器柜
《电力机车控制》教学课件—04交流传动技术
异步牵引电动机的牵引性能主要取决于逆变器的控制。提高逆变器的 开关频率，采用磁场定向控制和直接转矩控制等高动态性能控制技术，有 利于提高异步电动机的牵引性能。牵引逆变器一般采用电压型，按照输出 特性，分为六阶波形和PWM型。PWM型按输出电平数目的不同分为两电 平(两点式）和三电平（三点式）两种。以目前普遍使用的两电平式电路为 例进行分析。
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。
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。
电力机车牵引变流器讲义课件(ppt 56页)
严谨的作风 合作的态度 舒心的服务 祝您工作愉快
原边接地
判断原边接地原理： 原边电流和回流电流
的差值大于50A，并时间 ＞2S 应急处理方法：
若为某架检测电路故障 时，应甩开故障架中电流检 测板中的X2插头，切除故障架原边保 护。
变流器库内动车功能
通过R、S端子外接DC600V库内电源输入变流器，经二 极管整流、逆变后输出三相VVVF电压驱动牵引电机。足以 驱动机车以约5km/h的速度运行。
J1
14 A1
KM1
13
J2
14 A1
KM2
13
J3
14 A1
KM3
A2
A2
A2
X93:22
110V－
DCU－XD14
6 78
3 4 5 12 13 14
31 31 31
1
1
1
KM1 KM2 KM3 KM4 KM5 KM6
32 32 32
2
2
2
1
1
1
K1 K2 K3
2
2
2
110V+
第一部分：产品介绍
第一部分：产品介绍
1.产品说明 2.原理介绍 3.功能配置 4.接口连接
第一部分：产品介绍
1.产品说明 2.原理介绍 3.功能配置 4.接口连接
第一部分：产品介绍
1.产品说明 2.原理介绍 3.功能配置 4.接口连接
充电1 短接1 充电2 短接2 充电3 短接 3 短接1状态 短接2状态 短接3状态 充电1状态 充电2状态 充电3状态 隔离开关1状态 隔离开关2状态 隔离开关3状态
UTBL
充
电
电
阻 单
KM3 KM2 KM1
原边接地
判断原边接地原理： 原边电流和回流电流
的差值大于50A，并时间 ＞2S 应急处理方法：
若为某架检测电路故障 时，应甩开故障架中电流检 测板中的X2插头，切除故障架原边保 护。
变流器库内动车功能
通过R、S端子外接DC600V库内电源输入变流器，经二 极管整流、逆变后输出三相VVVF电压驱动牵引电机。足以 驱动机车以约5km/h的速度运行。
J1
14 A1
KM1
13
J2
14 A1
KM2
13
J3
14 A1
KM3
A2
A2
A2
X93:22
110V－
DCU－XD14
6 78
3 4 5 12 13 14
31 31 31
1
1
1
KM1 KM2 KM3 KM4 KM5 KM6
32 32 32
2
2
2
1
1
1
K1 K2 K3
2
2
2
110V+
第一部分：产品介绍
第一部分：产品介绍
1.产品说明 2.原理介绍 3.功能配置 4.接口连接
第一部分：产品介绍
1.产品说明 2.原理介绍 3.功能配置 4.接口连接
第一部分：产品介绍
1.产品说明 2.原理介绍 3.功能配置 4.接口连接
充电1 短接1 充电2 短接2 充电3 短接 3 短接1状态 短接2状态 短接3状态 充电1状态 充电2状态 充电3状态 隔离开关1状态 隔离开关2状态 隔离开关3状态
UTBL
充
电
电
阻 单
KM3 KM2 KM1
ss9电力机车讲义牵引电器(PPT)
ss9电力机车牵引 电器(PPT)
精品
SS9型电力机车
SS9型电力机车车体总图
受电弓
2021/1/20
4
l）受电弓：机车顶部 装有两套单臂受电弓，受电 弓紧压接触网导线滑行摩擦 从电网上取得电流。机车运 行时机车只需升起一套受电 弓，另一受电弓作为备用。 接触网上送来的25千伏工频 单相交流电就由此引入机车。 (图3-57)
2021/1/20
TBY1-25型高压电压互感器 11
转换开关
ss9型电力机车采 用TKH10840/1020型转换 开关，它是用来转 换接通电路，一是 改变牵引电动机电 枢电流方向，也是 改变机车运行方向， 二是实现机车由 牵引工况改为制动 工况。
➢ 转换开关由骨架，转 鼓，触指杆，传动气 缸，联锁触头等组成
2021/1/20
14
为了防止可能产生的误操作，确保机车设备及机车运行安全，调速手 柄和换向手柄之间设有机械联锁装置，主司控器的调速手柄和换向手 柄之间的联锁关系要求如下： （1）换向手柄在“0”位时，才能插入和取出手柄。 （2）换向手柄在“0”位时，调速手柄被锁住（“0”位区）而不能推动。 （3）换向手柄在“前”或“后”位时，调速手柄只可推向“牵引”区 域。 （4）换向手柄在“制”位时，调速手柄只可推向“制动”区域。 （5）调速手柄在“0”位时，换向手柄可在“后”“0”“前”“制”位之 间转换。 （6）调速手柄在“牵引”区域时，换向手柄被锁在“前”或“后”位。 （7）调速手柄在“制动”区域时，换向手柄被锁在“制”位。 以上机械联锁要求是通过机械联锁装置来实现的。
2021/1/20
20
谢谢观看
图3-57 TSG3－630/25受电弓
2021/1/20
ATO系统
精品
SS9型电力机车
SS9型电力机车车体总图
受电弓
2021/1/20
4
l）受电弓：机车顶部 装有两套单臂受电弓，受电 弓紧压接触网导线滑行摩擦 从电网上取得电流。机车运 行时机车只需升起一套受电 弓，另一受电弓作为备用。 接触网上送来的25千伏工频 单相交流电就由此引入机车。 (图3-57)
2021/1/20
TBY1-25型高压电压互感器 11
转换开关
ss9型电力机车采 用TKH10840/1020型转换 开关，它是用来转 换接通电路，一是 改变牵引电动机电 枢电流方向，也是 改变机车运行方向， 二是实现机车由 牵引工况改为制动 工况。
➢ 转换开关由骨架，转 鼓，触指杆，传动气 缸，联锁触头等组成
2021/1/20
14
为了防止可能产生的误操作，确保机车设备及机车运行安全，调速手 柄和换向手柄之间设有机械联锁装置，主司控器的调速手柄和换向手 柄之间的联锁关系要求如下： （1）换向手柄在“0”位时，才能插入和取出手柄。 （2）换向手柄在“0”位时，调速手柄被锁住（“0”位区）而不能推动。 （3）换向手柄在“前”或“后”位时，调速手柄只可推向“牵引”区 域。 （4）换向手柄在“制”位时，调速手柄只可推向“制动”区域。 （5）调速手柄在“0”位时，换向手柄可在“后”“0”“前”“制”位之 间转换。 （6）调速手柄在“牵引”区域时，换向手柄被锁在“前”或“后”位。 （7）调速手柄在“制动”区域时，换向手柄被锁在“制”位。 以上机械联锁要求是通过机械联锁装置来实现的。
2021/1/20
20
谢谢观看
图3-57 TSG3－630/25受电弓
2021/1/20
ATO系统
电力牵引变流器 PPT
3、相控整流调压的缺点： 交直型整流机车的最大缺点之一是功率因
数较低和谐波分量较高。 ＃功率因数低，系统的利用率低，引起电
网压降，引起无功损耗。电网压降与负载 的无功功率大小成正比。 ＃谐波电流对通讯造成干扰，引起继电保 护误动作。
第三章 电力牵引变流器
一、单相半波可控整流电路(Single Phase Half Wave
第三章 电力牵引变流器
第三章 电力牵引变流器
（2）整流输出电压 U d
ud
2U2 sin wt2np 2U2 sin wt2np
t
p
2np p
t 2np
2p
Ud
1
p
p
0
ud
dwt
1
p
p
0
2U 2
sin wtdwt
2
p
2 U2
2U 2
2p
(1
cosa )
0.45U 2
1
cosa
2
(3-1)
VT的a 移相范围为180
通过控制触发脉冲的相位来控制直流输出电压 大小的方式称为相位控制方式，简称相控方式。
第三章 电力牵引变流器
2、带阻感负载的工作情况
u 2
阻感负载的特点：电感 b)
0
wt
p
2p
wt
1
u
对电流变化有抗拒作用， g
续流二极管
当u2过零变负时，VDR导通，ud a)
为零，VT承受反压关断。 u2
L储存的能量保证了电流id在L-R- b) uOd wt1
wt
VDR回路中流通，此过程通常称 c) O
数较低和谐波分量较高。 ＃功率因数低，系统的利用率低，引起电
网压降，引起无功损耗。电网压降与负载 的无功功率大小成正比。 ＃谐波电流对通讯造成干扰，引起继电保 护误动作。
第三章 电力牵引变流器
一、单相半波可控整流电路(Single Phase Half Wave
第三章 电力牵引变流器
第三章 电力牵引变流器
（2）整流输出电压 U d
ud
2U2 sin wt2np 2U2 sin wt2np
t
p
2np p
t 2np
2p
Ud
1
p
p
0
ud
dwt
1
p
p
0
2U 2
sin wtdwt
2
p
2 U2
2U 2
2p
(1
cosa )
0.45U 2
1
cosa
2
(3-1)
VT的a 移相范围为180
通过控制触发脉冲的相位来控制直流输出电压 大小的方式称为相位控制方式，简称相控方式。
第三章 电力牵引变流器
2、带阻感负载的工作情况
u 2
阻感负载的特点：电感 b)
0
wt
p
2p
wt
1
u
对电流变化有抗拒作用， g
续流二极管
当u2过零变负时，VDR导通，ud a)
为零，VT承受反压关断。 u2
L储存的能量保证了电流id在L-R- b) uOd wt1
wt
VDR回路中流通，此过程通常称 c) O
《电力机车控制》教学课件—05 HXD3电气线路
4 辅助电路的保护系统
3．辅助变流器中间直流回路电压保护 辅助变流器中间直流回路设有两组电压监测环节， 其中DCPT4 是用于四象限整流器的控制，DCPT5 是用于 逆变器的控制：当DCPT5 监测到中间回路电压大于等于 825 V 或小于等于580 V 时，中间回路电压保护环节动 作，逆变器门极被封锁，逆变器停止输出；当DCPT4 监 测到中间回路电压大于等于825 V 或小于等于270 V 时， 四象限整流器门极被封锁，四象限整流器停止输出。
2、主变流器由四象限整流器、直流环节、逆变器组成。 采用IGBT元件。主变流器的性能适应货运机车大牵引力的 特点。
3、主变流器采用水冷技术，具有冷却效果好、无污染、 重量轻、结构上维修方便等特点，是国际上流行的冷却方 式。
1 HXD3型电力机车牵引变流器简介
■ 开关元件：
■ 冷却方式：
■ 四象限脉冲整流器
辅助变流器 UA11 的输出，经过辅助滤波器LC，通过 输出接触器KM1给牵引风机电动机MA11、MA12、MA13、 MA14、MA15、MA16和冷却塔风机电动机MA17、 MA18供电。
2 辅助变流器供电电路
3 辅助电动机电路
机车上的各辅助电动机均通过各自的自动开关与辅助 变流器连接，除2台空气压缩机外，均不设电磁接触器，使 得辅助电动机电路更简化、更可靠。当辅助变流器采用软 起动方式进行启动，除空气压缩机电动机外，其他辅助电 动机也随之起动。空气压缩机的起动受电磁接触器的控制， 电磁接触器受机车司机控制扳键开关和总风缸空气压力继 电器的控制。
4 辅助电路的保护系统
1．辅助系统主电路接地保护 在辅助变流器UA11、UA12内部，分别设有1套接地保 护装置，进行辅助系统的接地保护。当对应辅助回路发 生接地故障且确认只有一点接地时，可以将控制电器柜 内对应的接地故障转换开关置“中立”位，继续维持机 车运行，回段后再作处理，也可将故障的辅助变流器切 除，机车维持一组辅助变流器供电，回段后再作处理。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
X5为6芯插座
第一部分：产品介绍
1.产品说明 2.原理介绍 3.功能配置 4.接口连接 X1插头
引脚 终端
信号定义 引脚 终端 信号定义 引脚 终端 信号定义
1 X93:1
110V+
8 X93:2 110V+ 25 JCB/X1:1 IF1+
2 X93:7
110V-
9 X93:8 110V- 26 JCB/X1:2 IF1-
X 9 3 :D
DCU－ XD13
2
8
4
10
6
12
110V+
3 13
3 13
3 13
A1
KM4
A2
21
B1
KM1
22
A1
KM5
A1 A2
J1
21
B2
A2
KM2
22
A1
KM6
A1 A2
J2
21 B 3
A2
KM3
22
KM 4 KM 1 KM 5 KM 2 KM 6 KM 3
4 14
4 14
4 14
13 A1
四象限整流模块和逆变器模块在结构上完全相同，可以互换。
第一部分：产品介绍
1.产品说明 2.原理介绍 3.功能配置 4.接口连接 斩波电路
过压斩波（直流放电）保护电路：由过压斩波电阻、电流传感器及 斩波管组成。当中间直流侧电压过高时，开通斩波电路，将能量通过电 阻以热能的方式消耗
第一部分：产品介绍
第一部分：产品介绍
1.产品说明 2.原理介绍 3.功能配置 4.接口连接 主电路接地保护电路
该电路由接地电阻R12、R13、中间半电压传感器HV1、中间全电 压传感器VH2构成。
第一部分：产品介绍
1.产品说明 2.原理介绍 3.功能配置 4.接口连接 逆变流器电路
一个变流柜由三个相同的逆变器模块，每个逆变器模块由过压斩波 桥臂和逆变器构成。
第一部分：产品介绍
1.产品说明 2.原理介绍 3.功能配置 4.接口连接
传动控制单元(TCU)主要由：
TCU控制单元
脉冲转换板（2）
模拟输入A板（1）、模拟输入B板（1）
网侧信号板（1）、LCC板（1）
电机信号板（1）、MCC板（3）
SMC板（1）
1块通讯接口板（1）
1块数字入出板（1）
1块开关电源板（1）
第一部分：产品介绍
1.产品说明 2.原理介绍 3.功能配置 4.接口连接 机车产品配置
每台机车配置有两台牵引变流器。每台变流器作为一台完整的组装 设备，所有内部元器件安装于一个柜体内。
第一部分：产品介绍
1.产品说明
A相
X51 X52
4QS3 (变流器模块) IBBM120S2
B相 C相 D相
2.原理介绍
LH9 LH6
XP
（DCHRS）
XN
XC1 XC2
第一部分：产品介绍
1.产品说明
三重四象限
2.原理介绍 3.功能配置 4.接口连接
TCU T1、电压传感器、变流器结构(正面)
电流检测板
一重四象限
一重逆变器
三重逆变器
热交换器
二重四象限
主接触器
充电接触器
隔离闸刀 电抗器连接
二重逆变器 固定放电电阻
充电电阻
主要内容 第一部分：产品介绍 第二部分：保护参数 第三部分：常见故障处理 第四部分：产品维护说明
第一部分：产品介绍
1.产品说明 2.原理介绍 3.功能配置 4.接口连接
适用 功能 传输方式 控制方式 冷却方式 装车数量
HXD1C机车： 7200kW六轴货运电力机车 为机车牵引传动装置提供三相交流电源 交-直-交 轴控 水冷+风冷 2套/台；（ C0-C0 ）
1.产品说明 2.原理介绍 3.功能配置 4.接口连接 变流器模块互换性
第一部分：产品介绍
1.产品说明 2.原理介绍 3.功能配置 4.接口连接 变流器模块
第一部分：产品介绍
1.产品说明 2.原理介绍 3.功能配置 4.接口连接 接触器逻辑
充电1 短接1 充电2 短接2 充电3 短接 3 短接1 状态 短接2 状态 短接3 状态 充电1 状态 充电2 状态 充电3 状态 隔离开关1 状态 隔离开关2 状态 隔离开关3 状态
2 XD6:14 （M1）PS- 9 XD6:18 （M2）PS- 16 XD6:20 （M3）PS-
3 XD6:13 （M1）SIG+ 10 XD6:12 （M2）SIG+ 17 XD6:11 （M3）SIG+
4 XD6:25 （M1）SIG- 11 XD6:24 （M2）SIG- 18 XD6:23 （M3）SIG-
第一部分：产品介绍
1.产品说明
2.原理介绍 3.功能配置 4.接口连接
冷却系统
出水方向
进水方向
第一部分：产品介绍
1.产品说明 2.原理介绍 3.功能配置 4.接口连接
冷却系统简介
➢ 冷却方式：
强迫水循环冷却
(通过加入冷却剂以适应–40℃的环境工作)
➢ 模块入口水温： 模块出口水温：
≤ +55°C ≤ +65°C
传动控制单元
T1 VH1 VH2 VH3Βιβλιοθήκη 3.功能配置 4.接口连接
柜体内部正视图
D相
A相
C相
4QS1
(变流器模块) X12
B相 IBBM120S2
A相
X11
INV1
B相
X21 (变流器模块)
IBBM120S2 C相
X22
D相
A相
X61 X62
INV3 (变流器模块) IBBM120S2
B相 C相 D相
5 汇流排
E
12 汇流排
E
19 汇流排
E
22 XD8:1 (主变)PS+ 25 XD8:15 (主变)SIG- 40 X92:5 (手柄)15V+
23 XD8:14 (主变)PS1- 26 汇流排
E
41 X92:19
GND
24 XD8:2 (主变)SIG+ 39 XD10:7 Mref(力矩给定) 42 汇流排
1.产品说明 2.原理介绍 3.功能配置 4.接口连接 牵引变流器参数
➢ 额定输入电压： ➢ 额定输入电流： ➢ 中间电压： ➢ 额定输出电压： ➢ 额定输出电流： ➢ 最大输出电流： ➢ 控制电压： ➢ 辅助电源： ➢ 外形尺寸： ➢ 质量：
970V/50Hz 3×1390A DC 1800V 3AC 1375V 3×598A 3×814A DC 110V 三相440V/60Hz (3100×1060×2000)mm 2500kg
30 XD9:9 1架/TCU同步- 32 XD9:4 2架/TCU同步+ 34 汇流排
E
第一部分：产品介绍
1.产品说明 2.原理介绍 3.功能配置 4.接口连接 X3插头
引脚 终端
信号定义 引脚 终端 信号定义 引脚 终端
信号定义
1 XD6:1 （M1）PS+ 8 XD6:5 （M2）PS+ 15 XD6:7 （M3）PS+
➢ 散热功率：
80kW
➢ 冷却水流量：
≥210L/min
➢ 斩波电阻底部安装有两个小风机，从变流器柜体左下方吸风，通 过柜体顶部排出，对斩波电阻进行冷却
第一部分：产品介绍
1.产品说明 2.原理介绍 3.功能配置 4.接口连接 变流器控制级
变流器控制级的核心任务 四象限整流器的实时控制（功率因素接近1） 逆变器及交流异步牵引电机的实时控制 粘着利用控制 具备完整的牵引传动系统故障保护功能 牵引变流器级状态监视与故障保护功能 与机车网络控制系统通信
E IF2+ IF2-
E
第一部分：产品介绍
1.产品说明 2.原理介绍 3.功能配置 4.接口连接 X2插头
引脚 终端
信号定义 引脚 终端 信号定义 引脚 终端
信号定义
1 XD10:2
V1-A
8 XD10:3
V2-A
15 XD10:4
V3-A
2 XD10:15
V1-B
9 XD10:16 V2-B
16 XD10:17
第一部分：产品介绍
1.产品说明 2.原理介绍 3.功能配置 4.接口连接 主电路工作原理
第一部分：产品介绍
1.产品说明 2.原理介绍 3.功能配置 4.接口连接 四象限整流电路
该电路由预充电电路、四象限整流器、输入电流传感器等部件构成 (每个臂由两个IGBT模块并联组成)
第一部分：产品介绍
1.产品说明 2.原理介绍 3.功能配置 4.接口连接 中间直流电路
XD11:7 B组MVB负线（A_GND） 7
母插头
终端
信号定义
XD12:1 A组MVB正线（A_P）
XD12:2 A组MVB负线（A_N）
XD12:4 B组MVB正线（B_P）
XD12:5 B组MVB负线（B_N）
XD12:6 A组MVB地线（A_GND）
XD12:7 B组MVB负线（A_GND）
X1 LH1
3W
3U LH10
2U LH7
1W
1U LH4
R
S
L1:1
A3 A2 A1
3V 2V LH11 LH8
2W
1V LH5
库用电源 二次谐振
接口
电抗器接口
四象限输入 端子
逆变器输出 端子
第一部分：产品介绍
1.产品说明
温度传感器
2.原理介绍 3.功能配置 4.接口连接 冷却系统