牵引变流器变流器工作原理
《牵引变流器》课件
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
关于CRH2型动车组牵引变流器工作原理及常见故障分析
关于CRH2型动车组牵引变流器工作原理及常见故障分析作者：王洪涛来源：《中国科技博览》2018年第34期[摘要]本文介绍了CRH2型动车组动力单元中牵引变流器的结构及工作原理，动车组运用过程中常见故障，并详细介绍了故障处理方法。
[关键词]CRH2型动车组；牵引变流器；常见故障中图分类号：TD540 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）34-0033-01一、高压及牵引控制系统概述动车组由动车、拖车组成，其中动车含有牵引驱动系统，拖车不含牵引等高压系统。
动车组通过车顶受电弓将25kv、50Hz单相交流电引致牵引变压器，牵引变压器将单相交流电转化为牵引变流器及客室、风机、辅助控制用电设备等。
动力单元列车一般含有一台牵引变压器，每台牵引变压器供两台牵引变流器工作；每辆动车含有一台牵引变流器，每台牵引变流器驱动4台牵引电机。
牵引工况下，牵引变流器将接触网25kv、50Hz单相交流电转化为牵引电机所需电源，驱动牵引电机；制动工况下，牵引变流器将牵引电机转化的电能反馈给接触网。
牵引电机一般采用3相鼠笼型感应电机，牵引电机非传动端安装有速度传感器，传感器将采集的数据提供给牵引变流器及制动控制装置。
其中拖车通过轴端速度传感器采集速度信号，提供给本车制动控制装置。
二、牵引变流器工作原理牵引变流器包括主电路设备、控制电路、冷却系统组成，其中主电路包括电平脉冲整流模块、中间直流电路、三电平逆变模块、交流接触器、充电单元、继电器单元等；控制电路包括无触点控制装置、门极电源等；冷却设备包括主风机、辅助风机、热交换器等。
整流部分将单相交流电转化为中间直流电压，逆变部分将中间直流电压转化为三相交流电，供牵引电机使用。
2.1 整流部分整流部分包括单相3级PWM脉冲整流模块，其将牵引变压器二次侧电压1500V、50Hz整流成中间直流电压。
通过无触点控制装置的IPM选通控制，实现输出直流电压2600～3000V定电圧控制、牵引变流器原边侧电压电流功率因数1控制。
牵引变流器的原理
牵引变流器的原理
牵引变流器是一种用于电力牵引的设备，主要用于将高压交流电转换为低压直流电供给牵引电动机。
牵引变流器的工作原理可以简单描述为以下步骤：
1. 输入电源：输电系统提供高压交流电源，通常为25kV~50kV的交流电。
2. 变压器：输入电源首先通过变压器进行降压，将高压电源转换为较低的交流电压，通常为600V~1500V。
这一步骤是为了适应牵引电动机的工作电压。
3. 整流器：变压后的交流电经过整流器，将交流电转换为直流电。
整流器一般采用可控硅整流器或者IGBT整流器，通过控制电压和电流的相位角来实现电能变换。
4. 滤波电路：直流电经过滤波电路，去除高频杂波，使输出电流变得平滑。
5. 逆变器：滤波之后的直流电进一步经过逆变器，将直流电转换为交流电。
逆变器一般采用智能功率模块，通过控制开关电路来实现将直流电转换为交流电。
6. 输出电源：最后，逆变器输出的交流电供给牵引电动机，驱动车辆实现运动。
牵引变流器的主要原理是使用变压器将高压交流电降压，并通过整流器和逆变器的配合，将交流电转换为直流电然后再转换为交流电，最终将电能提供给牵引电动机进行电力牵引。
牵引变流器工作原理
牵引变流器工作原理
嘿，朋友们！今天咱来聊聊牵引变流器这玩意儿的工作原理。
你说这牵引变流器啊，就像是火车的超级能量站！
想象一下，火车要在铁轨上飞快地跑起来，那得需要多大的劲儿啊！这牵引变流器就是给火车提供强大动力的关键。
它就好比是一个大力士，能把电流这个小调皮好好地摆弄一番。
牵引变流器主要有几个部分组成呢，就像一个团队里有不同角色一样。
有整流的部分，这就像是个筛选器，把乱七八糟的电流整理得服服帖帖，变成直流电。
然后呢，还有逆变的部分，这个可厉害啦，它能把直流电又变成交流电，而且还能根据需要调整交流电的频率和电压。
这不就跟咱人跑步似的嘛，有时候要跑得快，有时候要跑得慢，得根据情况随时调整。
牵引变流器也是这样，让火车能在不同的情况下都能跑得稳稳当当。
还有啊，它还得特别可靠。
要是半路上出了啥毛病，那火车不就趴窝啦！那可不行，咱乘客还等着按时到达目的地呢。
所以啊，这牵引变流器就得像个老黄牛一样，勤勤恳恳，不能偷懒。
你说这牵引变流器是不是很神奇？它能把电玩得团团转，让火车乖乖听话。
而且它还在不断进步呢，技术越来越好，让火车跑得更快更稳。
咱生活中很多东西都离不开牵引变流器的默默奉献呢。
没有它，那些高铁、地铁啥的还能那么风驰电掣吗？那肯定不行啊！
所以说啊，牵引变流器虽然咱平时看不见它，但它可真是个大功臣啊！咱得感谢这些科技的力量，让咱的出行变得这么方便快捷。
以后坐火车的时候，可别忘了想想这个神奇的牵引变流器哦！它可是在背后拼命努力，让咱能舒舒服服地到达目的地呢！。
动车组牵引变流器应用研究
动车组牵引变流器应用研究摘要：本文主要对动车组变流器及其主电路的结构进行了阐述，同时简要分析了其两种工况下的工作原理。
关键词：变流器、结构、原理1.引言高速动车组是当今世界高新技术的集成，是高速铁路标志性设备。
我国通过技术引进和消化吸收，大大促进高速列车的国产化和再创新步伐。
动车组牵引变流器是保障列车电力能量获取的重要设备，牵引变流器能否安全可靠的工作关系到动车组列车的行车安全，因此对于牵引变流器的研究就显得尤为重要。
2.牵引变流器结构特点电力牵引用变流器的基本功能是把来自接触网的电压变换为可调频率和可调幅值的电压或电流，供给牵引电机。
对于由交流接触网供电的机车，绝大多数都是采用电压型的交—直—交变流器。
对于多流制电力机车或电动车组，在进入由直流接触网供电的区段时，变流器的电路将转换为直—交变流器。
我国的交—直—交主电路基木上是认可并采用电压型变流器供电的笼型异步电动机系统。
该系统的基木结构为：网侧四象跟脉冲整流器+中间直流环节+脉宽调制电压源逆变器+笼型异步电动机。
对于电压型变流器供电的笼型异步电动机系统，根据网侧四象限脉冲整流器、中间直流环节、脉宽调制电压源逆变器等各环节的灵活配置和接线方式不同而演化出多种不同结构的主电路形式。
如根据变流器联接方式不同，目前就有三点式与二点式之分。
3.牵引变流器主电路结构牵引变流器采用两电平主电路拓扑结构，通过合理设计支撑电容值以取消二次谐波滤波装置，利用牵引变压器绕组的等效电感代替整流器交流侧连接电感。
牵引工况下，脉冲整流器将牵引变压器二次测输出的单相交流电变换成直流，电经中间直流电路将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驱动牵引电机,牵引电机的转矩和转速通过齿轮变速箱和万向轴传递给轮对，驱动列车运行。
在制动工况下，进行回馈制动时，通过控制牵引逆变器，使牵引电机处于发电状态，将发出的三相交流电传送给处于整流状态的牵引逆变器，经中间直流回路稳压后，被处于逆变工况的脉冲整流器变为单相交流电，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，实现能量再生，当列车处于分相区及速度过低时，便可以启用能耗制动，此时通过控制斩波器将能量消耗在制动电阻器上。
牵引变流器产品介绍
16
精选课件
16
动车产品介绍
自主高速6500V水冷平台
项目
变流 器型 号
中间 电压
更高速度 TGA16 3500
等级试验
V
列车（
500km）
永磁高速 TGA28 3500
动车组
V
功率
2961K VA
2632K VA
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精选课件
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机车产品介绍
“和谐”系列货运电力机车
车型
系列 机车轴 机车功 设计速
式
率
度
HXD1
西门子
2（BO- 9600KW 120km/
BO）
h
HXD1B 西门子
CO-CO 9600KW 140km/ h
HXD1C 时代电气 CO-CO 7200KW 120km/ h
HXD2
阿尔斯通 2(BO- 10000K 120km/
0-2400V 输出电流：
350—497A
变流器数量
400台 80台 160台 360台 240台 1400台 7台 104台 54台 1374台 1084台 40台 6台 8台
PS：上述参数适用于所有表中车型
精选课件
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动车产品介绍
四方中标动牵引变压器
输入电压 AC1900V 输入电流 2x814A 直流电压 3600V 输出电流 2x314A 电机功率 4x625kw 辅助容量 260kVA 冷却方式 强迫水冷
路特 流等级 等级 级
量
征
18 出口澳大利
DC160 1200 120km 台 亚
牵引变流器变流器工作原理
牵引变流器变流器工作原理牵引变流器（Traction Converter）是一种用于电力机车和列车的设备，用于将电网供电转换成适合牵引电机的电力。
牵引变流器的工作原理是将输入的电能进行变换和控制，以满足电机的工作要求并实现速度和转向的调节。
牵引变流器通常由以下几个主要部分组成：整流单元（Rectifier）、逆变单元（Inverter）、滤波单元（Filter）、控制单元（Control Unit）和保护单元（Protection Unit）。
首先，电能从电网输入整流单元，整流单元将交流电转换为直流电，并通过滤波单元进行滤波处理，以减少电流的纹波成分。
整流单元可以采用不同的拓扑结构，如单向整流桥、三相桥式整流等，根据不同的应用需求进行选择。
经过整流和滤波处理后，直流电被逆变单元转换为适合驱动电机的交流电。
逆变单元一般采用高频开关器件（如IGBT、MOSFET 等）来实现电能的逆变过程。
逆变单元通过控制开关器件的开关时间和频率，可以控制输出的电流和电压特性，实现对电机的速度和转向的调节。
为了保证电能的质量和稳定性，牵引变流器中要加入滤波单元。
滤波单元用于减少逆变输出产生的高频成分，以提高电流质量，并减少对电动机的干扰。
滤波单元通常由电感、电容和电阻等元件组成，可以通过调节滤波元件的参数来满足不同的滤波要求。
牵引变流器的控制单元起着核心作用，用于监测和控制整个系统的运行。
控制单元负责实时监测输入电压、输出电流、温度等参数，并根据预设的控制算法对整流和逆变单元进行精确的调节和控制。
控制单元还可以接收车辆的指令信号，实现对车辆的速度和转向的精确控制，并通过反馈系统进行闭环控制。
为了确保设备的安全运行，牵引变流器还需要加入保护单元。
保护单元通常采用电路保护器、过流保护器、过温保护器等来实现对整个系统的监测和保护。
一旦出现电流过大、温度过高等异常情况，保护单元会及时切断电路，以防止设备的损坏和事故的发生。
总结起来，牵引变流器通过整流、滤波、逆变和控制等过程，将电网供电转换为适合牵引电机的电力，并实现对车辆速度和转向的调节。
tag9 牵引变流器基本结构
TAG9 牵引变流器基本结构
牵引变流器是列车关键部件之一，安装在列车动车底部，主要由供电环节、PWM逆变器、电阻制动电路、制动电阻组成。
1.供电环节：主要功能是将输入的直流电转换为交流电，为整个
牵引变流器提供电源。
2.PWM逆变器：是牵引变流器的核心部分，通过控制开关的占空
比，实现电压和频率的调节，从而控制牵引电机的转速和转矩。
3.电阻制动电路：用于在制动时将电机产生的能量消耗在制动电
阻上，从而降低牵引变流器的负荷，延长使用寿命。
4.制动电阻：用于吸收制动时产生的能量，并将其转化为热能散
发出去。
此外，根据不同的应用场景和需求，牵引变流器还有可能包含其他辅助部件，如输入滤波器、输出滤波器、传感器等。
牵引变流器的结构复杂且精细，是列车正常运行的重要保障。
如需更多关于牵引变流器的信息，可以咨询相关领域的专家或查阅相关文献资料。
牵引变流器变流器工作原理
牵引变流器变流器工作原理1，概述交流异步电动机的同步转速与电源频率的关系:⑴变频调速就是利用电动机的同步转速随电机电源频率变化的特性，通过改变电动机的供电频率进行调速的方法。
利用半导体功率开关器件如IGBT等变频装置构成变频电源对异步电动机进行调速。
同步转速随电源频率线性地变化，改变频率时的机械特性是一组平行的曲线，类似于直流电机电枢调压调速特性。
因此，从性能上来讲，变频调速是交流电机最理想的调速方法。
异步电机电压U1与磁通Φ的关系：⑵有⑵式知，若不变，与成反比，如果下降，则增加，使磁路过饱和，励磁电流迅速上升，导致铁损增加，电机发热及效率下降，功率因数降低。
如果上升，则减小，电磁转矩也就跟着减小，电机负载能力下降。
由此可见，在调节的同时，还要协调地控制，即给电机提供变压变频电源，才可以获得较好的调速性能。
由变压变频装置给笼型异步电机供电所组成的调速系统叫做变压变频调速系统，它可以分为转速开环恒压频比控制、转速闭环转差频率控制系统，可以满足一般要求的交流调速系统。
若调速系统对调速系统静、动态性能要求不高的场合，比如风机、水泵等节能调速系统，可以采用转速开环恒压频比带低频电压补偿的控制方案，其控制系统结构简单，成本也比较低。
若要提高静、动态性能，可以采用转速反馈的闭环控制系统。
若调速系统对静、动态性能的要求很高，则需要采用模拟直流电机控制的矢量控制系统。
矢量控制系统是高动态性能的交流调速控制系统，但是需要进行大量复杂的坐标变换运算，而且控制对象参数的变化将直接影响控制精度。
直接转矩控制系统是近十几年来继矢量控制系统之后发展起来的另一种高动态性能的交流调速系统。
它避开了矢量控制的旋转坐标变换，而是直接进行转矩“砰—砰”控制。
地铁列车和电动车组的调速系统，对静、动态性能的要求很高，采用矢量控制系统或直接转矩控制系统。
地铁列车的牵引系统为直-交变频器，电动车组的牵引系统为交-直-交变频器。
随着电力半导体器件的发展，变频器的发展也经历了几个阶段。
动车组牵引系统的组成原理
动车组牵引系统的组成原理
动车组牵引系统的典型组成和工作原理如下:
1. 牵引变流器- 将电网交流电转换为交流电动机所需的三相交流电。
2. 牵引电动机- 接收牵引变流器的电能,将其转换为机械能输出转矩。
常用鼠笼式异步电动机。
3. 齿轮传动装置- 将电动机输出的高速低扭矩转化为轮对所需的低速高扭矩。
4. 轮对- 将最终驱动力传给轨道,使整列动车运动。
5. 微机控制系统- 控制牵引系统的工作,优化各部件协调运转。
6. 电阻制动系统- 将电动机变为发电机使用,实现制动目的。
7. 电子供电系统- 为牵引系统各组件提供电力供应。
8. 轴挂装置- 将轮对悬挂在转向架构架上。
9. 车钩缓冲装置- 用于连接动车组车厢传递牵引力。
10. 辅助传动系统- 为轮对冷却润滑和通风等辅助工作提供动力。
综上设备和控制系统的配合,实现了动车组的牵引传动功能。
关于CRH2型动车组牵引变流器工作原理及常见故障分析
关于 CRH2型动车组牵引变流器工作原理及常见故障分析摘要：CRH2 动车组通常会出现闪报错误。
所谓的闪报错误是指在运行过程中发生的错误，这些错误在日常的检查或测试过程中不会再次出现。
为了处理和分析这些错误，可以对动车组内相关产品的工作原理进行深入了解，并与MON屏幕上显示的错误参数结合起来，以做出准确的判断。
还可以下载和分析错误历史记录数据，并根据错误历史记录数据做出合理的推断，找出故障原因。
关键词：CRH2型动车组；牵引变流器；常见故障引言牵引变流器是CRH_2 动车组的重要组成部分，由四个牵引电动机电源控制，由脉冲整流器、直流平滑电路、逆变器、真空交流电、接触器主电路设备和非接触式控制单元组成，控制整个电路设备的操作。
牵引变流器属于动车组的传动单元，其在牵引电路中的主要功能是在直流和交流之间转换电能，并控制和调节各种牵引电动机车的运行。
1牵引变流器的结构概述1.1主电路主电路系统通常以两辆车为单位。
电源为单相交流电，引入受电弓，主电路在一次侧断开和闭合。
牵引变压器的绕组受VCB的控制，与此同时，电流与另一个一起流入牵引转换器的脉冲整流器。
M1和M2两辆车都配备有牵引力转换器，并且除了控制这两辆车的电源和制动系统外，还具有车辆保护功能。
通过根据车辆的驾驶信息控制设备来实现。
脉冲整流器载波的载波相位差操作减少了电流影响对动车运行的干扰。
1.2牵引传感器主要由一个单相交流对直流脉冲积分器组成。
直流与三相交流逆变器可以实现电流控制。
滤波电容器吸收电压波动和输出直流恒定电压的相互作用对牵引变流器产生积极影响，可以管理和控制其工作。
1.3变频器滤波电容器的电压输出是设备主电路的电源。
根据非接触式控制装置，控制键用于选择输出电压和频率，并控制四个并联感应电动机的速度。
通过再生制动系统改变输出，三相交流是输出滤波电容器的输出直流电压。
通过电压控制方法独立控制电流，可以提高转矩控制精度，响应速度和电流控制精度。
CR300AF型动车组牵引辅助变流器原理分析
CR300AF型动车组牵引辅助变流器原理分析摘要：随着我国经济的飞速发展，人们对出行有了更高的要求。
高速，便捷，安全成为了人们考虑的首要因素。
作为金名片的中国高铁动车组是如何做到安全可靠，便捷高速的。
动车组的牵引系统起到了关键作用。
本文主要介绍了CR300AF型动车组牵引系统中牵引辅助变流器的结构功能和工作原理。
关键词：牵引变流器；整流；逆变；中间直流1引言CR300AF 动车组的牵引系统主要由牵引变压器，牵引变流器和牵引电机组成。
牵引变流器起到承上启下的作用，它通过整流和逆变等功能获得牵引电机及各种车载用电设备所需的电能。
包括tPower-TI31 ，TKD510C和 YGZN2Q282A三种型号的牵引变流器。
下面我们以tPower-TI31型牵引变流器为例进行说明。
2牵引系统的工作流程及结构特点高铁动车组牵引系统相当于它的心脏，其中的主要部件包括牵引变压器，牵引辅助变流器和牵引电机。
而牵引辅助变流器作为核心负责把接触网的电能转换为牵引电动机及列车辅助负载所需电能。
首先接触网 25kV高压电从受电弓引向高压设备箱，经过高压设备箱中的保护元件后到达牵引变压器。
牵引变压器的主要功能是将25kV高压电降压为1900V交流电供给牵引变流器。
牵引变流器通过整流和逆变将电能再次转化为列车所需电能实现动车组的牵引制动和速度调节等功能[1]。
以1-4车这一个牵引单元为例（3车安装一台牵引变压器；2,4车各安装一台变流器，同时每台变流器向本车4台牵引电机供电），其单牵引变流器关联图如图 1所示。
同时CR300AF型动车组变流器内部集成了辅助变流器的功能，可以获得 3 相 AC380V/50Hz 电压，为动车组辅助系统提供电源[2]。
牵引变压器安装在3、6车的车下设备舱内；牵引变流器安装在 2、4、5、7 车的车下设备舱内；2、4、5、7 车为动车其每台转向架都安装有两台牵引电机。
图1 牵引传动系统图3牵引变流器的结构及功能3.1牵引变流器概述作为牵引系统的核心部件牵引变流器采用了主辅一体式的结构设计。
牵引变流器
牵引变流器牵引变流器从负载来看可分为电压型和电流型两种。
由于电压型变流器相对于电流型变流器具有较大的优势，所以在交流传动领域大多采用电压型逆变器。
电压型变流器的驱动一般采用“四象限变流器＋中间直流电路＋电压型逆变器＋异步牵引电动机”的方式。
根据变流器输出交流侧相电压的可能取值可将电压型变流器分为两点式和三点式。
在交流传动领域，当中间电路直流电压kV kV U d 8.2~7.2>时，主电路中通常采用两点式结构；当kV U d 3>时，宜采用三点式结构。
下面将分别介绍两点式变流器和三点式变流器的工作原理。
一、两点式牵引变流器图3.1为两点式牵引变流器的一种典型电路。
它主要由两点式四象限脉冲整流器、中间直流电压回路和两点式PWM 逆变器组成，由牵引变压器的二次绕组供电。
图3.1 两点式变流器电路原理图逆变器把中间回路直流电压变成幅值和频率可调的三相交流电压，供给异步牵引电机。
在起动范围内，逆变器按脉宽调制模式进行控制，当逆变器输出达到规定值时，转入方波模式。
有时，在逆变器和异步牵引电机之间串入平波电抗器，用以抑制起动过程电动机电流中的谐波分量，改善转矩脉动状况，并减少损耗。
起动完成后，通过接触器把它短接。
当机车进行再生制动时，整个系统的工作原理及方式没有发生什么变化，主电路结构也不发生任何变化。
为了使牵引电动机能够进入发电机状态，控制系统应使异步牵引电动机工作在负的转差频率。
在交流传动电力机车发展的初期，为保证电气制动的可靠性和安全性，还装有制动电阻和转换开关。
如果电网不能接受再生能量或网侧整流器故障，应立即在无电流状态下接入制动电阻。
1.两点式四象限脉冲整流器及中间储能环节1) 两点式四象限脉冲整流器在交流传动领域，网侧变流器现大多采用四象限脉冲整流器，它具有以下优点：(1)能量可以双向流动；(2)从电网侧吸收的电流为正弦波；(3)功率因数可到达1；(4)减低了接触网的等效干扰电流，减少对通讯的干扰；(5)可以保证中间回路直流电压在允许偏差内。
电力机车控制-牵引变流器组成及原理
牵引变@流@器@组@成@及@原理
牵引变流器组成及原理
1 牵引变流器的功能及特点 2 牵引变流器组成 3 电压型四象限脉冲整流器 4 中间直流电路 5 电压型逆变器
1 牵引变流器的功能及特点 1.基本功能
牵引变流器是交流传动电力机车的核心部件之一，用于直 流和交流之间进行电能的变换。为了满足机车启动、调速和制 动的需求，要求牵引变流器能够四象限运行。牵引变流器的基 本功能是将来自接触网的交（直）流电压，变换为频率、幅值 可调的三相交流电压，供给交流牵引电动机，将电能转换为机 械能，在轮轨间产生牵引力，驱动列车前进。
电流路径：Uf -Rf -Lf -VD1 -直流环节-VD4 - Uf 此时，Ud =Uf + ULf来自2）当Uf<0时(自行分析）
3 电压型四象限脉冲整流器
3、逆变状态 两电平电路工作在全控桥电路，即由VT1 VT2 VT3 VT4
组成。 正半周：直流环节-VT3-Uf -Rf-Lf-VT2-直流环节 负半周：直流环节-VT1-Lf-Rf-Uf -VT4-直流环节
2 牵引变流器组成 在交-直-交传动系统中，牵引变流器主要由四象限脉冲 整流器（4qc）、直流中间环节（DC-Link）和逆变器（PWMI） 组成。典型的两电平牵引变流器电路如下图所示。
2 牵引变流器组成
1．整流器单元 电源侧变流器采用四象限脉冲整流器（4qc），构成
交-直变换部分，通过PWM斩波控制方式，可以调节从接触网 输入的电流相位，使机车所取的电流波形接近于正弦波形， 并能在宽广的负载范围内使机车功率因数接近于1，等效谐波 电流减小，有利于提高机车功率因数，降低谐波干扰。此外， 四象限脉冲整流器能方便的实现牵引和再生制动的能量转换， 可取得显著地节能效果。
HXD1型牵引变流器工作原理及故障处理
高水温
主变流器冷却水温（入口）在55℃≤水温≤58℃之间， 线性降力矩到50%（最大）
高网压、低网压
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第三部分： 故障分析及处理来自10.冷却水温保护 低温保护： 水温低于-40℃
高温保护： 55℃≤水温≤58℃之间，线性降力
矩到50%
水温高于60 ℃
牵引封锁
温差保护： 水温差大于7℃
逆变输出电流大于1500A
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第三部分： 故障分析及处理 5. 充电超时
当充电接触器吸合时超过Δt时间后，中间直流电压低于25 0V（取VH2、VH3最小值）
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第三部分： 故障分析及处理 6.模块故障
包括模块过热、IGBT管子故障等，由变流模块发送给
TCU执行保护。 模块过热主要由内置温度继电器的开关量来判断；
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主回路接地分析
1．升弓、合主断即报主回路接地
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第三部分： 故障分析及处理 8. 中间电压故障
中间直流电压过压 电压过超2000V（取VH2、VH3最大值） 中间直流电压欠压 电压低于1650V，超过0.5s（取VH2、VH3最小值）
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第三部分： 故障分析及处理 9. 保护性减功率
IGBT管子故障主要有：管子过流、管子开、关量故障等
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IGBT管子故障定义
IGBT故障排查方法
15V电源模块， 为门极驱动板提 供15V工作电源 门极驱动板 脉冲分配板
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第三部分： 故障分析及处理 7. 主回路接地
1500V<VH1，或VH1<300V
牵引变流器
电压型交直交变流器 中间环节的作用
电压型中间直流回路除了保证中间电压的基本恒 定以外，还有以下两个功能，一个是利用C2和L1 组成的二次谐振回路消除100Hz的二次谐波；二 是保持中间电压的恒定，这个功能包括两个部分， 一个是由C1组成的支撑电容组，用来保持中间电 压的稳定，使的中间回路对于逆变器部分相当于 是一个恒压源，二是有CHOP模块和R2组成的过 压斩波模块，当中间电压过高时，斩波模块开通， 将过高的中间电压通过放掉。
四象限脉冲整流器工作原理
做为四象限脉冲整流器，首先，对其牵引变 压器是有一定要求的。它必须具有比较大的 漏抗。所以，我们可以理解为在牵引变压器 里集成了一个大的电抗器。
四象限脉冲整流器工作原理
电源短接回路开通时，牵引变压器内的电流没有 经过负载，直接从变压器的正极流入负极，相当 于讲电源短接了。此时变压器内的能量向电抗器 内转移，即流过电抗器的电流越能来越大。
交替开通三相的上、下桥臂，就可以得到 三组方波组，这三组相电压方波叠加，就 形成了互差120°的方波组线电压。
这个方波组通过傅立叶公式展开，得到的 基波就时一个正弦波。
我们可以通过控制逆变器开关元器件的开 通角度和时间，来控制这三个线电压的电 压、频率和三者之间的相序。从而达到控 制交流电动机转矩、转速和牵引、制动状 态的目的。
电压型交直交变流器电压型交直交变流器中间环节的作用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保持电压稳定放掉过高电压三相三相vvvfvvvf逆变器工作原理逆变器工作原理两点式两点式交替开通三相的上下桥臂就可以得到三组方波组这三组相电压方波叠加就形成了互差120的方波组线电压
牵引变流器
精品jing
当控制相应的开关元器件关断时，电抗器两端就 感应出一个很高的电压，这个电压和变压器的电 压叠加起来，通过整流回路向中间回路充电。
牵引变流器
要了解牵引变流器,要从以下几个方面入手: 1.为什么要使用牵引变流器; 2.牵引变流器基本构造与基本模块; 3.工作原理;
为什么要使用牵引变流器
目前世界大部分国家的动车组都是用交—— 直——交电力传动系统.即受电弓通过电 网接入25kV的高压交流电,输送给牵引变 压器,降压成1500V的交流电.降压后的 交流电再输入牵引变流器,通过一系列的 处理,变成电压和频率均可控制的三相交 流电,输送给牵引电机,通过电机的转动 而牵引整个列车.
牵引变流器的基本构造
动车组设有四个牵引变流器,分别在2 号,3号,6号和7号车下.两个牵引变流器 为一组,由一个牵引变压器提供电源.牵 引变流器与牵引变压器一样,用螺栓悬挂 于车下. 牵引变流器在M1车,M2车上分别装载脉冲 整流器,逆变器各1台,运行时除实施牵引 电机电力供应和制动时的再生制动外,还 具备保护功能
开关元器件IGBT 开关元器件IGBT
IGBT的开关作用是通过施加正向栅极电 压形成沟道,给PNP晶体管提供基极电流, 使IGBT导通.反之,加反向门极电压消除 沟道,流过反向基极电流,使IGBT关断. IGBT的驱动方法和MOSFET基本相同,只 需控制输入极 N沟道 MOSFET ,所以具有 高输入阻抗特性. 当MOSFET的沟道形成 后,从 P+ 基极注入到 N 一层的空穴(少 子),对N一层进行电导调制,减小N一层 的电阻,使IGBT在高电压 时,也具有低的 通态电压.
(八)接点控制装置 (九)脉冲整流器控制功能 1.主电路控制方式: 3点式PWM方式. 2.脉冲整流器输出频率:50Hz. 2 50Hz 3.直流电压:DC2600V～DC3000V(按速度 范围变化可调). 4.载波频率:1250Hz. 5.功率因数:97%以上. 6.控制功能:(1)发生直流电压模式;(2)电 源相位同步控制;(3)PWM控制
CRH5G型动车组牵引变流器的工作原理研究
CRH5G型动车组牵引变流器的工作原理研究
CRH5G型动车组牵引变流器的工作原理研究主要包括以下几
个方面：
1. 变流器结构和组成：CRH5G型动车组牵引变流器由直流侧、交流侧和控制系统组成。
直流侧包括整流器和逆变器，用于将供电系统提供的直流电转换为交流电。
交流侧包括
牵引变压器和牵引逆变器，用于将变频交流电转换为适合
驱动电机的电能。
控制系统用于控制变流器的运行和保护。
2. 工作原理：当牵引变流器接通电源后，直流侧的整流器
将交流电转换为直流电，并通过滤波电路进行滤波处理，
以提供稳定的直流电源。
直流电供给逆变器，逆变器将直
流电转换为变频交流电，并通过牵引变压器进行升压和降
压处理，最后输出给牵引逆变器。
牵引逆变器将变频交流
电转换为适合驱动电机的电能，并通过控制系统控制电机
的转速和转向。
3. 控制策略：牵引变流器的控制系统采用先进的数字信号
处理技术和控制算法，实时监测和控制变流器的运行状态。
控制系统根据动车组的牵引需求和运行状态，通过调节逆
变器的输出电压和频率，控制电机的转速和转向。
同时，
控制系统还对变流器的温度、电流和电压等参数进行监测
和保护，确保变流器的安全运行。
总之，CRH5G型动车组牵引变流器通过整流和逆变的过程，
将供电系统提供的直流电转换为变频交流电，并通过控制
系统实现对电机的精确控制。
这种工作原理能够满足动车组的牵引需求，提高牵引效率和运行稳定性。
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牵引变流器变流器工作原理1，概述交流异步电动机的同步转速与电源频率的关系:⑴变频调速就是利用电动机的同步转速随电机电源频率变化的特性，通过改变电动机的供电频率进行调速的方法。
利用半导体功率开关器件如IGBT等变频装置构成变频电源对异步电动机进行调速。
同步转速随电源频率线性地变化，改变频率时的机械特性是一组平行的曲线，类似于直流电机电枢调压调速特性。
因此，从性能上来讲，变频调速是交流电机最理想的调速方法。
异步电机电压U1与磁通Φ的关系：⑵有⑵式知，若不变，与成反比，如果下降，则增加，使磁路过饱和，励磁电流迅速上升，导致铁损增加，电机发热及效率下降，功率因数降低。
如果上升，则减小，电磁转矩也就跟着减小，电机负载能力下降。
由此可见，在调节的同时，还要协调地控制，即给电机提供变压变频电源，才可以获得较好的调速性能。
由变压变频装置给笼型异步电机供电所组成的调速系统叫做变压变频调速系统，它可以分为转速开环恒压频比控制、转速闭环转差频率控制系统，可以满足一般要求的交流调速系统。
若调速系统对调速系统静、动态性能要求不高的场合，比如风机、水泵等节能调速系统，可以采用转速开环恒压频比带低频电压补偿的控制方案，其控制系统结构简单，成本也比较低。
若要提高静、动态性能，可以采用转速反馈的闭环控制系统。
若调速系统对静、动态性能的要求很高，则需要采用模拟直流电机控制的矢量控制系统。
矢量控制系统是高动态性能的交流调速控制系统，但是需要进行大量复杂的坐标变换运算，而且控制对象参数的变化将直接影响控制精度。
直接转矩控制系统是近十几年来继矢量控制系统之后发展起来的另一种高动态性能的交流调速系统。
它避开了矢量控制的旋转坐标变换，而是直接进行转矩“砰—砰”控制。
地铁列车和电动车组的调速系统，对静、动态性能的要求很高，采用矢量控制系统或直接转矩控制系统。
地铁列车的牵引系统为直-交变频器，电动车组的牵引系统为交-直-交变频器。
随着电力半导体器件的发展，变频器的发展也经历了几个阶段。
电力电子器件的可控性、模块化、控制手段的全数字化，利用了微机的强大信息处理能力，使软件功能不断强化，变频器的灵活性和适用性不断增强。
随着网络时代的到来，变频器的网络功能和通信不断增强，它不仅可以与设备网的现场总线直接相连，还可以与信息交换实时数据。
2，牵引变流器工作原理牵引变流器将直流电变成电压和频率可变的交流电，并采用采用正弦脉宽调制（SPWM）方法，使输出波形近似正弦波，用于驱动异步电机，实现无级调速。
2.1，电压型PWM变频器主电路的原理图图1 电压型PWM变频器主电路的原理图2.2，变频器的调制方式正弦波脉宽调制（SPWM）。
2.2.1，开关器件的门极驱动信号的产生由三角波载频信号uc与三相正弦波参考信号ur相比较的方法产生。
如图2所示。
图2 开关器件的门极驱动信号2.2.2，开关器件IGBT 的开关状态当U Ｇ为正时，V 1导通，V 2截止；U Ｇ为负时，V 1截止，V 2导通；当V Ｇ为正时，V 3导通，V 4截止；V Ｇ为负时，V 3截止，V 4导通；当W Ｇ为正时，V 5导通，V 6截止；W Ｇ为负时，V 5截止，V 6导通。
V 1～V 6共有8种开关状态。
其中：6种是工作状态，特点是三相负载接在不同电位上；2种是0开关状态，特点是三相负载接在相同电位上，同时接电源正极，或同时接电源负极。
6种是工作状态为：①V1、V3、V6导通，V2、V4、V5截止，A、B接电源正极，C接电源负极；②V1、V4、V5导通，V2、V3、V6截止，A、C接电源正极，B接电源负极；③V2、V3、V5导通，V1、V4、V6截止，B、C接电源正极，A接电源负极；④V2、V4、V5导通，V1、V3、V6截止，A、B接电源负极，C接电源极正；⑤V2、V3、V6导通，V1、V4、V5截止，A、C接电源负极，B接电源极正；⑥V1、V4、V6导通，V2、V3、V5截止，B、C接电源负极，A接电源极正。
2种是0开关状态为：①V1、V3、V5导通，V2、V4、V6截止，A、B、C都与电源正极接通；②V1、V3、V5截止，V2、V4、V6导通，A、B、C都与电源负极接通。
2.2.3，A、B、C三点的电位波形以直流电源负极（0V线）为参考电位。
当UＧ为正时，V1导通，V2截止，U A为正；UＧ为负时，V1截止，V2导通, U A 为0；当VＧ为正时，V3导通，V4截止，U B为正；VＧ为负时，V3截止，V4导通, U B 为0；当WＧ为正时，V5导通，V6截止，U C为正；WＧ为负时，V5截止，V6导通, U C 为0。
A、B、C三点电位的波形如图3所示图3 A、B、C三点电位的波形2.2.4，正弦波脉宽调制（SPWM）的特点这种调制方式的特点是：输出的PWM脉冲波形等幅、变宽，脉冲宽度变化呈正弦分布，各脉冲面积之和与正弦波下的面积成比例。
因此，其调制波形接近于正弦波，谐波分量减少。
当改变参考信号ur的幅值时，脉宽随之改变，从而改变了主回路输出电压的大小。
当改变ur的频率时，输出电压频率即随之改变。
2.2.5，载波比载波与基准波的频率比定义为载波比N，N=fc/fr>1，它决定一个周期内电压的脉冲个数。
按照载波比不同的处理方式，变频器有同步调制、异步调制和分段调制三种（1）同步调制在变频调速时，载波频率与基准波频率同步变化，即载波比N 为常数，因此，在逆变器输出电压的一个周期内调制脉冲数是固定的。
若取N等于三的倍数，则同步调制能保证逆变器输出的正、负半波对称，也能保证三相平衡。
但是，当输出频率很低时，相邻两脉冲的间距增大，谐波分量增加。
这会使电机产生较大的转矩脉动和噪声，低速时运转不平稳。
（2）异步调制在变频器的变频范围内，载波比N不等于常数。
在改变基准波频率时保持载波频率不变，因此提高了低频时的载波比，这样变频器输出电压在一个周期内的脉冲个数可随输出频率的降低而增加，相应地可以减少电机的转矩脉动，改善低速性能。
但是，随着载波比的变化，很难保证三相输出间的对称关系，也会影响电机的平稳运行。
（3）分段同步调制将同步调制和异步调制结合起来，相互取长补短，形成分段同步调制。
把变频器的整个变频范围划分成若干个频段，在每个频段内固定载波比。
在不同的频段，N的取值不同，频率越低N越大。
用同步调制保证输出波形对称，用分段调制可以改善低速性能，这就是这种方法的优点，也是它广泛采用的原因。
2.3，变频器的控制方式2.3.1电压频率协调控制如果变频调速过程中，磁通过大，会使铁心饱和，励磁电流过大会使绕组过热，严重时会烧坏电机；磁通过小时，电机出力不足，输出转矩小，电机的铁心不能充分利用，造成浪费。
所以，变频调速时还要同时改变定子电压，以保证电机调速时保持每极磁通量为额定值。
由关系式可知，为了保持Φ恒定，改变频率时，就要相应地改变定子感应电势，使按照上式确定的控制方法称为恒定电势频率比的控制方式。
然而，绕组中的感应电势一般是难以直接测量和控制的。
为了便于实现，我们通常采取近似的方法：当电势较高的时候，忽略定子绕组中的电阻压降和漏抗压降，用定子电压代替定子电势，使这就是恒定压频比的控制方式。
不论是恒定电势频率比还是恒定电压频率比都只能在基频以下运行。
如果要在基频以上调速运行，频率可以大于额定频率，但是电压却不能大于额定电压，只能保持= 。
如果继续增大，这将使磁通与频率成反比地下降。
如图4所示。
图4 恒压频比控制特性如果电动机在不同转速下都有额定电流，则电机能在温升容许的情况下长期运行，这时转矩基本上随磁通变化。
在基频以下属于恒转矩调速的性质，在基频以上属于恒功率调速的性质。
高频高压时, 定子电压远大于定子阻抗压降, 定子阻抗压降可忽略不计，U1≌E1；但低频低压时，定子阻抗压降已经不能忽略，U1≠E1，此时的压频比恒定已经不能保证磁通恒定。
因此，低速时时引起电势和磁通的明显降低，将发生严重励磁不足和转矩减少的问题。
为了改善低速时机械特性，需要对电压给定进行补偿，即在低速时抬高压频比值，两种典型的改善压频比特性如图5中的曲线2和曲线3所示。
在非线性特性中，与在高频时是成正比的，但是随着频率趋于零，电压逐渐被提高。
在偏置特性中，电压补偿量与频率比分量共同决定定子电压，故：⑷式中:值根据不同负载的需要进行调整。
2.3.2 转差频率控制从异步电动机的转矩方程式和稳态电路图可以看到，当S很小时，很小，一般为的2％～5％，可得近似的转矩与转差角频率的关系式：⑸上式表明：在S很小的范围内，只要能够维持气隙磁通不变，异步电动机的转矩近似地与转差角频率成正比。
也就是说在异步电动机中控制，能够达到间接控制转矩的作用。
控制转差频率就代表了控制转矩，这就是转差率控制地基本概念。
“保持磁通恒定”是基于稳态等效电路和稳态转矩公式而得到的结论。
在动态过程中，磁通不可能保持恒定。
加之在实际中，磁饱和和温度变化等引起的电机参数的变化都将导致气隙磁通的变化，使驱动性能降低，这是稳态的函数关系所不能自适应解决的稳态，所以转差率控制的精度保证是困难的。
转差频率控制的基本要点之一是保持磁通恒定，为此需要对定子电流进行调节。
这种策略加强了对磁场的控制，有利于系统响应的快速和稳定性。
但是对定子电流进行调节的规律是在稳态的情况下得到的，在动态过程中，一般说，并不能依此来保证磁通恒定。
另外，转差频率控制仍然没有对电流的相位进行控制，这也会影响它对转矩的控制能力。
同恒压频比控制一样，转差频率控制所依赖的规律--不管是转矩与转差的关系，还是保持恒磁通时,定子电流与转差的关系，都是在稳态条件下得出的，不能反映动态特性，因而仍然不能保证最优的动态性能。
2.3.3 矢量控制的变频调速系统异步电机的数学模型是一个高阶、非线性、强耦合、多变量的系统，通过坐标变换，可以使之降阶并解耦，但是并没有改变其非线性、多变量的本质。
在标量控制中，动态性能不够理想，调节器的参数很难设计，究其原因在于仍采用单变量系统的控制思想，而没有从根本上解决非线性、多变量的特殊问题。
矢量控制，又称磁场定向控制。
从原理上说，矢量控制方式的特征是：它把交流电动机解析成直流电动机一样的转矩发生机构，按照磁场与其正交电流的积就是转矩这一基本的原理，从理论上将电动机的一次电流分离成建立磁场的励磁分量和磁场正交的产生转矩的转矩分量，然后进行控制。
其控制思想就是从根本上改造交流电动机，改变其产生转矩的规律，设法在普通的三相交流电动机上模拟直流电动机控制转矩的规律。
矢量变换控制的基本思路，是以产生同样的旋转磁场为准则，建立三相交流绕组电流、两组交流绕组电流和在旋转坐标上的正交绕组直流电流之间的等效关系。
由电动机结构及旋转磁场的基本原理可知，三相固定的对称绕组A、B、C，通过三相正弦平衡交流电流ia、ib、ic时，即产生转速为的旋转磁场，如图5（a）所示。