城市轨道交通车辆电气控制项目二 城轨车辆主传动系统【拓展任务】

②动态特性：
描述GTR开关过程的瞬态性能，又称开关特性。
图2-72 开关过程中ib和ic的波形
GTR在导通和关断状 态下损耗都很小。
在关断和导通的转换 过程中，电流和电压都较 大，随意开关过程中损耗 也较大。
当开关频率较高时， 开关损耗是总损耗的主要 部分。
（2）GTR的极限参数
①最高工作电压 ②集电极最大允许电流IcM ③集电极最大耗散功率PcM ④最高工作结温TJM
电力牵引控制
定义：在轨道交通车辆中，用电动机驱动实现车辆牵引的传动控制方式（电传 动系统）。
作用：它是以牵引电机作为控制对象，通过控制系统对电动机的速度和牵引力 进行调节，满足车辆牵引和制动特性的要求。
类型：直流传动系统：采用直流（脉流）牵引电动机。 交流传动系统：采用交流（同步、异步）牵引电动机。
项目导入：
项目内容：
主要介绍城轨交通车辆各种牵引传动系统组成及控制原理。全 面介绍了主传动设备——直流牵引电动机、三相异步牵引电机和直 线牵引电机的结构、工作原理及其特性。简要介绍了单轨牵引传动 系统的组成特点及应用案例。
详细分析了主传动系统牵引、制动、保护电路。
知识拓展：
介绍城轨交通车辆使用的主要电力电子器件的类型、工作原理 及应用场合，分析城轨车辆整流、斩波和逆变电路的工作原理。
在使GTR关断时，应向基极提供足够大的反向基极电流。
应有较强的抗干扰能力，并有一定的保护功能。
②基极驱动电路
图2-75 实用的GTR驱动电路
③集成化驱动
态。 给GTR的基极施加幅度足够大的脉冲驱动信号，它将工作
于导通和截止的开关工作状态。
2．GTR的特性与主要参数
（1）GTR的基本特性： ① 静态特性
截止区：Ib≤0，Ube≤0，Ubc＜0
放大区：Ib＞0，Ube＞0，
Ubc＜0， Ic =βIb
饱和区：
Ube＞0，Ubc＞0
图2-71 GTR共发射极接法的输出特性
（1）基本结构
图2-69 GTR结构、电气图形符号和内部载流子流动 (a)GTR结构 (b）电气图形符号 （c）内部载流子流动
图2-70 常见大功率三极管外形
（2）工作原理
在电力电子技术中，GTR主要工作在开关状态。 晶体管通常连接成共发射极电路，NPN型GTR通常工作在正
偏（Ib>0）时大电流导通、反偏（Ib<0）时处于截止高电压状
安全工作区是在一定的温度条件下得出的。
4．GTR的驱动与保护 （1）GTR基极驱动电路
①对基极驱动电路的要求：
实现主电路与控制电路间的电隔离。
图2-74 GTR基极驱动电流波形
在使GTR导通时，基极正向驱动电流应有足够陡的前沿，并有一定幅度的
强制电流。
GTR导通期间，在任何负载下，基极电流都应使GTR处在临界饱和状态。
电传动系统主电路
定义：一般是指一个车辆单元的牵引动力电路。 组成：受流器、牵引箱（PA）、牵引电机、制动电阻箱、电抗器、电气开关等。
图2-1 主牵引逆变器外形结构
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任务1 常用电力电子器件类型、原理与应用
（一）门极关断晶闸管（GTO） 1．GTO的结构及工作原理：
（a）GTO外形
（b）GTO图形符号与工作原理图
图2-65 门极关断晶闸管（GTO）外形及原理图
图2-66 门极关断晶闸管（GTO）内部结构图
2．GTO的驱动电路：
理想的门极驱动信号（电流、电压）波形
•
图2-67 GTO门极驱动信号波形
其中实线为电流波形，虚线为电压波形。
图2-68 门极驱动电路
（二）大功率晶体管GTR
1．大功率晶体管的结构和工作原理
1.
学习目标
2.
项目导入
3.
学习任务
任务1 直流主传动控制
任务2 交流主传动控制
任务3 直线电机主传动控制
任务4 单轨牵引传动系统
4.
拓展任务
任务1 常用电力电子器件类型、原理与应用
任务2 电流电压变换电路
任务3 轨道交通车辆电磁兼容
学习目标
1．掌握牵引传动控制的类型； 2．掌握电气制动的类型； 3．掌握直流、交流传动的控制原理； 4．能正确分析牵引和电制动电路； 5．能正确分析高压回路电路； 6．掌握主传动控制系统中的保护方式； 7．了解城轨车辆使用的电力电子器件类型、工作原理和应用； 8．了解城轨车辆整流、斩波和逆变电路工作原理和应用； 9. 掌握单轨牵引传动系统的构成及主要电气结构作用； 10. 了解城匭车辆的电磁兼容技术应用。
因素。 击穿原因：集电极电压升高到一定值（未达到极限值）
时，发生雪崩效应造成的。 防止办法：
①应使实际使用的工作电压比反向击穿电压低得多。 ②必须有电压电流缓冲保护措施。
（2）安全工作区：
为了防止二 次击穿，要选用 功率足够大的管 子，实际使用的 最高电压通常比 管子的极限电压 低很多。
图2-73 GTR安全工作区
GTR上所施加的电压超过规定值时，就会发生
击穿。 集电极最大耗散功率是在最高
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向击穿工电作压 温度下允许的耗散功率。它
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BUceo低得多。
3．GTR的二次击穿和安全工作区
（1）二次击穿问题： 实践证明：二次击穿是影响GTR安全可靠工作的一个重要