《牵引变流器》PPT课件
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• 2. 过压抑制可控硅单元 过压抑制可控硅栅级驱动电路･直流变压器(DCPT)
• 3.充电单元
滤波电容器预充电用接触器･变压器･整流器
• 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
牵引变流器主要构成
• 主要构成
• 1.功率单元
• （1）主开关元件IGBT或者IPM(因形式不同其使用的元件数量亦不同)
• （2）滤波电容器
合计：8000μF/装置
» （甲）整流器功率单元 2125μＦ/台 × 2台 ＝ 4250μＦ » （乙）逆变器功率单元 1250μＦ/台 × 3台 ＝ 3750μＦ
动车组车体技术
动车072班 第九组
李相瑶 马挺超 郑晨 丁灵俊 熊炜 朱文清 王剑
高速列车牵引技术之
牵引变流器(CI)
电压型交直交变流器一般 都包含有三个部分：
四象限脉冲整流器 电压型的中间直流环 节 VVVF逆变器
牵引变流器（CI）介绍
形式: 单相电压3点式PWM整流＋3相电压3点式VVVF逆变 输入：1285kVA (单相交流1500V，857A，50Hz) 中间直流电路：1296kW (直流3000V，432A) 输出：1475kVA (三相交流2300V，424A，0～220Hz) 体积：3100×2400×650 mm 重量：1900 kg
• 10.电动送风机 用)
主电动通风机･辅助电动通风机(密闭室冷却
• • 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
IGBT
感谢下 载
感谢下 载
• 三点式逆变器的一个突出特点就是输出波形更好。此外， 由于三点式逆变器比两点式逆变器每个桥臂多一倍的开关 元器件，所以桥臂开通是，元器件承受的电压也只有两点 式的一半。
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。
三相VVVF逆变器工作原理
三相VVVF逆变器工作原理(三点式)
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。
三相VVVF逆变器工作原理(三点式)
• 其输出就不再是正负1/2中间 电压两种了，而是正负中间 电压和零。此时我们再来分析输 出的相电压时，就发现它不再是 一个方波组而是一个阶梯波了。 假如我们的逆变器不是三点式而 是四点甚至更多，那么输出的相 电压的阶梯波的阶梯数就会更多，当这和阶梯增加到无 穷多个时，就成了正弦波了。
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
保持电压稳定 放掉过高电压
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，就输出中间电压的负1/2。
三相VVVF逆变器工作原理（两点式）
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。
• 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。
wk.baidu.com 变流器用电源单元
凝结器 滤波电容
缓冲电路
IGBT(IPM) 分层母线
逆变器用电源单元
凝结器
门极接口电路 滤波电容
IGBT(IPM) 缓冲电路
• 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。
• 这就是为什么变压器的次边电压等级低于中间回 路，却能向中间回路充电的原因。
• 这样做虽然增加了控制难度，但却比相控整流对 电网的不利影响要小的多，更重要的是可以方便 的实现回馈制动。
动车组牵引变流器概要
• 上述设备整合于１只箱体中，减小了总装空间， 箱框采用铝制结构，减轻了重量。安装于牵引电 机搭载车地板下面。
动车组牵引变流器概要
• 200公里动车组牵引变流器为４台牵引 电机电源的控制设备。
• 它由脉冲整流器、中间直流电路、逆 变器、真空交流接触器等主电路设备 和无触点控制装置、控制电源等控制 电路设备和风机等冷却装置构成。
• 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 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。
• 3.充电单元
滤波电容器预充电用接触器･变压器･整流器
• 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
牵引变流器主要构成
• 主要构成
• 1.功率单元
• （1）主开关元件IGBT或者IPM(因形式不同其使用的元件数量亦不同)
• （2）滤波电容器
合计：8000μF/装置
» （甲）整流器功率单元 2125μＦ/台 × 2台 ＝ 4250μＦ » （乙）逆变器功率单元 1250μＦ/台 × 3台 ＝ 3750μＦ
动车组车体技术
动车072班 第九组
李相瑶 马挺超 郑晨 丁灵俊 熊炜 朱文清 王剑
高速列车牵引技术之
牵引变流器(CI)
电压型交直交变流器一般 都包含有三个部分：
四象限脉冲整流器 电压型的中间直流环 节 VVVF逆变器
牵引变流器（CI）介绍
形式: 单相电压3点式PWM整流＋3相电压3点式VVVF逆变 输入：1285kVA (单相交流1500V，857A，50Hz) 中间直流电路：1296kW (直流3000V，432A) 输出：1475kVA (三相交流2300V，424A，0～220Hz) 体积：3100×2400×650 mm 重量：1900 kg
• 10.电动送风机 用)
主电动通风机･辅助电动通风机(密闭室冷却
• • 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
IGBT
感谢下 载
感谢下 载
• 三点式逆变器的一个突出特点就是输出波形更好。此外， 由于三点式逆变器比两点式逆变器每个桥臂多一倍的开关 元器件，所以桥臂开通是，元器件承受的电压也只有两点 式的一半。
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。
三相VVVF逆变器工作原理
三相VVVF逆变器工作原理(三点式)
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。
三相VVVF逆变器工作原理(三点式)
• 其输出就不再是正负1/2中间 电压两种了，而是正负中间 电压和零。此时我们再来分析输 出的相电压时，就发现它不再是 一个方波组而是一个阶梯波了。 假如我们的逆变器不是三点式而 是四点甚至更多，那么输出的相 电压的阶梯波的阶梯数就会更多，当这和阶梯增加到无 穷多个时，就成了正弦波了。
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
保持电压稳定 放掉过高电压
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，就输出中间电压的负1/2。
三相VVVF逆变器工作原理（两点式）
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。
• 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。
wk.baidu.com 变流器用电源单元
凝结器 滤波电容
缓冲电路
IGBT(IPM) 分层母线
逆变器用电源单元
凝结器
门极接口电路 滤波电容
IGBT(IPM) 缓冲电路
• 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。
• 这就是为什么变压器的次边电压等级低于中间回 路，却能向中间回路充电的原因。
• 这样做虽然增加了控制难度，但却比相控整流对 电网的不利影响要小的多，更重要的是可以方便 的实现回馈制动。
动车组牵引变流器概要
• 上述设备整合于１只箱体中，减小了总装空间， 箱框采用铝制结构，减轻了重量。安装于牵引电 机搭载车地板下面。
动车组牵引变流器概要
• 200公里动车组牵引变流器为４台牵引 电机电源的控制设备。
• 它由脉冲整流器、中间直流电路、逆 变器、真空交流接触器等主电路设备 和无触点控制装置、控制电源等控制 电路设备和风机等冷却装置构成。
• 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 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。