CRH3牵引传动系统分析的ppt

• 由于效率特性很难用精确的数学模型描 述，因此在容量计算中功率因数与效率 假定为常数，计算中统一采用额定值近 似计算。做了简化处理，有待于具体深 入的研究 。
致谢
大学的学习即将结束。在此，我向所有曾 经教导过我的老师和关心过我的同学表示感 谢，他们在我成长过程中给予了我很大的帮 助。本文能够顺利完成，要特别感谢我的导 师张喜全老师，感谢机电工程学院各位老师
整流器
五、牵引变流器控制策略
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列车交流传动调速系统是一个多变量、非 线性、强耦合的系统，输入量通常为电压和频 率，输出量则是转矩、转速和位置。他们彼此 之间以及气隙磁链、转子磁链、转子电流等内 部量之间都是非线性耦合关系 。
矢量变换控制的基本思路是，磁通与有功 电流解耦。通过坐标变换，将交流电机三相各 参量变换到旋转坐标系上的两相垂直量，从而 可以按照直流电动机的控制规律来控制交流电 动机，使系统具有良好的动态性能。
牵引特性要求
高速列车牵引特性 一般分为2个区:从 启动到额定速度的 恒力矩区;从额定速 度到最高速度的恒 功率区。
四、牵引传动系统容量计算
牵引传动系统中牵引变压器、牵引变流器、牵引 电机的容量计算是非常重要的设计依据。首先应根 据列车的牵引特性、再生制动特性的最大值求解出 列车轮缘的输出功率，其次根据列车阻力、牵引功 率、牵引力、启动加速度、列车启动平均加速度及 列车最高速度等进行列车牵引特性设计
兰州交通大学毕业设计答辩
题目：CRH3型动车组牵引传动系统分 析与验证计算

导师：张喜全 班级：车辆096班 学生：万鹏鹏 学号：200910116
课题研究对象
CRH3动车组简介
CRH3动车组为4动4拖8辆编组，采用电力 牵引交流传动方式，由2个牵引单元组成，每 个牵引单元按两动两拖构成。动车组具有良好 的气动外形，其载客速度为350km\h，最高试 验速度为404km\h。两端为司机室，正常运行 时由前端司机室操纵。两列动车组可以联挂运 行。 CRH3动车组设置一等座车一辆、二等座 车6辆和一辆带厨房的二等座车。一等车厢座 席采取2＋2布置，二等车车厢座席采取2＋3布 置，除带厨房的二等座车采用固定座椅外，其 余车型均采用了可旋转座椅，全车定员557人
在CRH3动车组上装有四个完全相同且互相独 立的动力单元。每一个动力单元有一个牵引变 流器和一个控制单元、8台牵引电机组成。
牵引变流器模块化设计实现了四象限运行，输 入端使用两个桥臂模块，电机侧逆变器为了脉 宽调制运行，使用3个桥臂模块。
能量传递示意图
司机控制器 受电弓 1 主断路器 2 11 4 5 9 触发脉冲发生器
二、参数计算
根据CRH3动车组技术性能，对其牵引传动 系统各单元进行验证性设计计算。通过逆向工 作，掌握牵引传动系统设计过程及元件选型， 设计计算牵引传动系统各单元电路参数
论 文 内 容
• 对CRH3 型动车组牵引传动系统中的变 流器主电路结构和各主要部件工作原理 进行了分析 。 • 对CRH3 动车组牵引传动系统组成部分 进行了介绍，对CRH3 交流传动控制与 牵引特性进行了分析。 • 对列车的牵引系统容量进行了计算，对 主要参数进行了验证性设计。 • 牵引变流器控制策略。
电子控制装置 10
12
传动齿轮
牵引变压器 3 6 7 交流牵引 电动机 8
整流器
中间回路
逆变器
CRH3基本动力单元
受电弓 真空断路器 牵引变流器 牵引电机 逆 变 器 滤波电容器 脉 冲 整 流 器 脉 冲 整 流 器 牵引变流器 滤波电容器 逆 变 器 牵引电机
X4
X4
牵引变压器
传动系统高压侧电气
高压电气指的是车顶安装高压设备，包括受电弓 、高压断路器、避雷器、网压检测装置、高压电 缆、车顶绝缘予、接地装置、高压隔离开关。高 压设备按照AC 25 kV 50 Hz设计。 （1）CRH3型动车组采用SS400高速受电弓，受电弓最高运用 速度350 km／h，受电弓安装在2号、7号车车顶，采用单弓受 流。 （2）带接地开关的高压断路器安装在车顶，用于断开每个动 力单元的交流25 kV电路。 （3）高压互感器。 （4）避雷器和主断路器一起对接触网导入的过压进行保护。 （5）车顶线路隔离开关可以使两个动力单元在故障的情况下 隔离。
的关心和帮助。
谢谢！
2013年6月10日
高压侧器件
车间高 压电缆 电流互 感器
快速断 路器
接地开 关
避雷器
高压互 感器
隔离开 关
受电弓
绝缘子
变流器系统分析
牵引变流器主要有2个四象限脉冲整流器(4QC)， 一个带有串联谐振电路的中间直流回路，过电电 压限制电阻(MUB)和一个PWM逆变器组成。 主变流器
控 制 单 元 主电路
电 气 连 接 器
T3
D3T5
D5
uD
T2
M
T4
D4
T6
D6
D2
异步牵引电机
牵引电机可根据牵引 变流器输出三相交流电 的幅值和频率的变化， 来改变动车组的牵引力 和速度。 牵引电动机 CRH3型动车组每个牵引变流器 驱动4个牵引电动机，电动机并 联，整列动车组16个牵引电动机 。牵引电机型号：ITB2019，额 定功率562 kW，最高转速 5 900 r／min。
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异步电机的坐标变换结构图

iA A iB B i C C i
3/2 i VR
it
等效直流 im 电机模型

异步电动机
异步电动机的坐标变换结构图 3/2——三相/两相变换; VR——同步旋 转变换; ——M轴与轴（A轴）的夹角
论文研究的不足之处总结 • 由于作者研究水平有限，加之时间和具 体实验条件有限，本论文只是简要的分 析了牵引传动系统的工作原理，没有进 行具体的电路搭建，模拟验证牵引传动 系统的工作过程，缺少对变流器工作过 程的仿真分析。
0.40m/s2
300 km/h速度下的剩余加速度 >0.60m/s2 辅助供电电源系统 持续运营速度 最高运营速度 采用冗余设 计 300km/h 350km/h
8
9
最高试验速度
爬坡能力（ 牵引动力时）：
400km/h
30‰
CRH3动车组牵引传动系统组成 每个基本的动力单元主要包含以下关键器件： 受电弓、主变压器、牵引变流器、牵引电机、 及其辅助器件。
牵引传动系统图（动车）
容量计算过程
• 1 牵引功率的确定:列车牵引功率主要与列车运行速 度、列车质量、最高速度时的列车运行阻力和剩余 加速度相关。
• 2 牵引电机：为保证起动加速度，不小于0.4m/s2 ， 整车启动轮缘牵引力设置为520 KN进而求得，牵引 电机的启动转矩和功率、最大工作电流、最高转速
一、4QC参数
T1 D1 L
AC
T3
D3 L2 C4 Ud
负载
R Uab
uN
iN
T2 D2
T4
D4
C2
二、中间回路滤波电容器
中间直流环节中有滤波电容。主要作 用：一是与脉冲整流器、逆变器交换无 功功率和谐波功率，二是滤波中间回路 电压，使其保持稳定。
三、PWM逆变器
两电平电压源型逆变器
T1
D1
• 3 逆变器容量：牵引逆变器负载为每个动车的4个牵 引电机，故由牵引电机容量得逆变器的容量，然后 求出整流器的容量参数。 • 5 确定中间直流环节电压，滤波电容的大小。 • 6 确定变压器二次侧的容量和电压值。
牵引功率
牵引电机
逆变器
牵引变流器元器 件设计选型时，首先 进行元器件的基本参 数计算，再根据元器 件的特性和工程经验 选择合适的产品，最 后通过仿真和试验来 验证和修正参数。 中间直流环节 其他主要器件 直流环节电 的选型方法 压确定
目前、CRH3动车组在沪宁、沪杭高铁线 路及京津、武广城际铁路上运行。高速动 车组具有重量轻，粘着利用好，启动加速 度快等特点。
设计任务及预期目的
一、系统分析
通过分析全面分析CRH3动车组牵引传动控 制系统各主要环节，熟悉从受电工受电、变压 器传输分派电能、变流器电能变换、供给牵引 电机实现机电能量转换，通过传动机构产生牵 引力的过程，及各环节的工作过程及控制要求
1、动车组配置 采用4动4拖的动力配置，动车组具有良好的气动外形， 其载客速度为350km/h，最高试验速度为404km/h。两列 动车组可以联挂运行，自动解编。
牵引传动系统主要Baidu Nhomakorabea数
序号 1 2 参数名称 起动牵引力约 起动加速度 参数值 300KN 0.50m/s2
3
4 5 6 7
0—200km/h的平均加速度