第三章 电力机车交-直-交传动系统主电路
电力机车牵引与控制
电力机车牵引与控制作业汇总一、填空题1、SS9型电力机车主电路包含网侧高压电路、整流调压电路、牵引电机电路、制动电路、磁场削弱电路和主电路保护电路。
2、SS9型电力机车转向架采用的供电方式为独立供电，并设有2 套主电路的接地保护装置，采用三段不等分桥式电路进行整流调压。
3、SS9机车制动时，位置转换开关转至制动位，电枢绕组与制动电阻串（串/并）联，电机1M～6M的励磁绕组全部串（串/并）联。
形成电枢和励磁两个独立电路。
4、HXD3型电力机车牵引变流器中间直流电路主要由支撑电容、接地保护和瞬时电压组成。
5、HXD3型电力机车牵引变流器从内部结构看，由整流电路、中间直流和逆变3个独立的环节组成。
6、HXD3型电力机车主变流器装置的控制电路基本一致，I端主变流器UM1的装置识别设定为110 V，Ⅱ端主变流器UM2的装置识别设定为0 V。
7、HXD3电力机车中，DC110V电源装置可以分为4部分，分别是电源输入电路、充电电路、DC 110V输出电路和控制电路。
8、HXD3电力机车DC 110V控制电源采用的是高频电源模块与蓄电池并联，共同输出的工作方式。
9、TCMS系统包括一个主控制装置和2个显示单元，其中主控制装置设有2套控制环节，一套为主控制环节、另一套为热备控制环节。
1、HXD3型电力电力机车电传动系统采用( 交-直-交)电传动方式及轴控技术。
2、HXD3型电力机车每台机车装有( 2 )台主变流装置，每台变流装置内含有( 3 )组牵引变流器3、受电弓要实现升起，除电路的控制外还受( 气路)的控制。
4、SS9型电力机车单相电源通过(劈相机)变成三相电源供电，通过( 扳键开关404 )控制它的运转、停止。
5、SS9型机车控制电路中，将操纵台钥匙开关合上，导线401有电，若将627AC1手柄置“牵引向前”位，则导线( 402-404-407 )电。
6、HXD3型电力机车电流互感器TA1主要用作(原边)电流的检测，是保护用互感器，用以驱动( KC1原边过流保护继电器)动作。
SS4改型电力机车主电路
由真空接触器（电磁式）、无触点晶闸管开关、滤波电容、滤波电抗和故障隔离开关等电器组成。
在PFC装置中设有故障隔离开关119QS、129QS、159QS、169QS，当PFC故障或者不需使用而切除时将隔离开关打至“故”位。并通过其辅助联锁切断真空接触器的电磁线圈得电电路，使真空接触器处于分断状态，从而使PFC电路与牵引绕组完全隔离。与此同时，隔离开关的主刀对电容器进行放电。
--电机电枢（制动）电流（A）。
常规电阻制动中，当电机主励磁最大恒定后，制动电流将随机车速度的降低而减小，轮周制动力也随之而变化，为了克服在低速区时制动力的减小，加馈电阻制动是从电网吸收电能，通过相控主整流器向电机电枢补足 并保持恒定，以此获得理想的最大轮周制动力恒定值。
SS4改型电力机车电制动时电枢与励磁回路
（二）整流调压电路（Ⅰ架）
采用转向架独立供电：a1-b1-x1，a2-x2供电给整流器70V，70V给并联的第1、2位牵引电机供电；a3-b3-x3，a4-x4供电给整流器80V，80V给并联的第3、4位牵引电机供电。
额定网压时：
பைடு நூலகம்不等分三段半控桥式整流电路工作顺序（Ⅰ架为例）：
电力机车电路(共39张PPT)
SS9型电力机车主电路的特点
4．牵引电动机供电方式——采用转向架独立 供电方式，即每台转向架有三台并联的牵引 电动机，由一组整流器供电。优点是当一台 转向架的整流电路故障时，可保持1／2的牵 引能力，实现机车故障运行；前后两个转向 架可进行各架轴重转移电气补偿，即对前转 向架减荷后转向架增荷，以充分利用黏着， 发挥最大牵引能力；实现以转向架供电为基 础的电气系统单元化供电控制系统，装置简 单。
• 牵引绕组01—b1—x1、02—x2电压有效值均为686．8 v， 其中a1—b1、b1—x1为343．4v，与相应的整流器构成三 段不等分整流桥。先开放由牵引绕组a2—x2供电的整流桥 的晶闸管T5、T6，顺序移相，整流电压由零逐渐升至 1/2Ud。整流电流由二极管D1、02和D5、D6续流。在电 源正半周时，电流由牵引绕组a2T5D2D1导线71 平波电抗器牵引电动机电枢主极绕组导线 T2D5D4x2a2，当电源负半周时，电流由牵引绕 组x2D3D2D1导线71平波电抗器牵引电动机电 枢主极绕组导线72D6T6a2x2。这时第二段桥的
电力机车电路
• 主电路
一、机车电路的分类
整流器电力机车的电气线路通常都由三部分组 成，分别是主线路、辅助线路和控制线路。各 种保护设在各线路之中，在电方面不独立存在。
– 主线路 (或动力电路)，是产生机车牵引力的制动 力的主体电路。又按电压级分为网侧高压电路、 调压电路和牵引制动电路三级。
– 辅助电路是专向各辅助机械供电的电路，按电压 等级可分为380V、220V两个部分。
转换，并保证电气制动的电气稳定性和机械 稳定性。 • 应有使机车入库的低压电源入库线路。
三、电力机车主电路的组成
• 变压器一次侧线路。 • 变流调压电路。 • 负载电路。 • 保护线路。
交直型电力机车电气线路—电力机车电气线路概述
机车采用重联运行可以减少乘务人员，在干线电力机车上，一般
二、过电压保护 过电压是指对电气设备绝缘有危险的电压 升高，它是由系统的电磁能量发生瞬间突变 所引起的。机车过电压有大气过电压和操作 过电压两种，见图1。为了防止大气过电压 带来的危害，在机车顶部装有放电间隙或氧 化锌避雷器；为了防止操作过电压带来的危 害在变压器二次侧绕组并联阻容吸收装置。
图1 过电压保护
采用两台机车重联，由于一台机车故障后，会对整列列车运行产生较
大影响，所以采用一组乘务人员操纵本务机车，而在重联机车上设专
人进行监视，发现故障时及时予以处理。
三、控制电路
机车控制电路是一种逻辑线路，属于低压直流小功率电路，主要 由司机控制器、低压电器、主电路与辅助电路中的各电器电磁线圈和 联锁、开关等构成，通过司机台上的按键开关和司机控制器手柄位置 操纵，完成对主电路、辅助电路中各电气设备工作的控制，从而实现 机车牵引、制动的操纵和控制。
控制电路是机车三大线路中最复杂的部分，就机车运行中出现的 故障而言，控制电路中故障也较多。因此，熟练地掌握控制电路原理 ，就能在平时对机车进行全面保养，在发生故障时能迅速准确的进行 分析与处理，以确保行车安全。
电力机车电气线路概述
1
电气线路的组成及功能
2
机车电气线路中的保护
3
电气线路常用的联锁
4
电力机车的重联运行
1 电气线路的组成及功能
第三章 电力机车交-直-交传动系统主电路
u AB
t
1 Ud 3 2 Ud 3
0
t
u BO
0
u BC
0
Ud
t
t
u CA
u CO
0
t
0
0
t
0
/3
2 / 3
4 / 3
5 / 3
2
/3
2 / 3
4 / 3
5 / 3
2
图3-5 交－直－交1800导通型逆变器输出电压波形图(a)相电压(b)线电压
由图3-5可知： （1）1800导通型逆变器输出相电压为交流阶梯形电压波，正负 半周对称共6个台阶。故1800导通型逆变器也称为六阶梯波逆变 器。每个台阶代表一个功率元件的轮替为一拍，一个周期共6拍， 输出电相压也称六拍波； （2） 1800导通型逆变器输出线电压为矩形交流电压波； （3）三相相电压和三相线电压互差1200的对称； （4）逆变器输出电压的频率，可通过调整S1 ~ S6的导通周期 时间来改变。
图３-6是PWM变频器的主电路原理图，图中以IGBT全控 功率元件VT1、VT4，VT3、VT6，VT5、VT2 构成A、B、C三相桥臂，为简 化图形，与各开关元件并联的续流二极管未画出，三相电阻负 载‘Y’接。
Ud
Ud / 2
O
VT1
VT3
VT5
A
VT4
B
C
O
Ud / 2
VT6
VT2
若调整逆变器输出电流的频率，使电机磁场同步转速 n1 下 降，当 n1 n 时，转为异步发电机运行状态，逆变器成为整流器， 由电机向直流环节输出电能，对于电流型逆变器，电流方向不变， 900 只需调整整流器控制角 ，使直流环节电压反向，为上“－” 下“＋”，使发电机能量再转变为交流电能回馈电网，对电机而 言是制动过程，称为回馈制动，或“再生制动”，可见用电流型 逆变器实施再生制动简单、方便。 电压型逆变器由于直流回路中的并联电容，使得整流器输出 直流电压极性不能改变，因此不能象电流型逆变器那样调整控 制角方便地实现回馈制动。
最新交直型电力机车主电路与辅助电路
M1 M2 M3
o2
9 x2
48
45 43 41
39
46 44 42 40
D5 Lp2 M4 M5 M6
D6 D2
图１-２ SS1机车主电路原理
一、SS1型机车主电路（续2）
1. 调压过程 QKT-18组合开关和TK26反向开关组合，使 变压器的不变绕组和可调绕组分段正接和反 接，改变整流器的输入电压，从而实现了33 级整流电压。
四、调速方式（续４)
由上可知： 有级调速分有级调压调速和有级弱磁调节速两 种；无级调速也分为无级调压和无级弱磁两种。
二者比较： 无级调速可实现牵引电流和牵引力的连续调节； 有级调速在级间变换时有电流冲击和机械冲击。
五、电气制动
两类制动：
① 机械制动：常备制动，低速时投入；
② 电气制动：一般高速时投入效果好； ➢ 电阻制动
• 能耗电阻制动：稳定可靠，多用。SS1-SS4 • 加馈电阻制动：在低速时可获大的制动力.SS5
➢ 再生制动
向电网回馈能量，功率因数低控制复杂。8K（２台）、 SS5、SS7。
习题
１、机车主电路设计时要考虑那几方面的因数？ 主要涉及机及主电那些方面？
２、画出串激直流电机和并激直流电机牵引时的 牵引力（Ｆ）与速度力（Ｖ）关系曲线，并说 明其特点。
二、供电方式（续２）
③ 部分集中（架控） 同一转高架上的电机由一套整流器供电。 特点：简化了电路和变化器结构，粘着利用
较为充分，同时实现一定的冗余。
实际应用：SS1、SＳ3机车采用集中供电；其它部分 机车由部分集中供电，其中6K机车上有一个转
向架上两台电机分别由两套不同的整流器供电；
没有交直型车采用独立供电。
电力机车主电路和辅助电路
补充1：各种励磁方式直流牵引电动机的特性分析
一、串励和并励牵引 电动机的特性比较
（比较速度特性） 1、自调节性能 串励：转速随负载的
增加下降很多。 并励：转速随负载的
增加下降很少。
结论：串励电动机的牵引力和速度 能够按机车运行条件自动进行调节， 在重载或上坡时，随机车速度的降 低，转矩自动增大，使机车发挥较 大牵引力；在轻载或平道运行时， 机车牵引力减少，使机车具有较高 的速度。
５、空转过程（28页）
空转—— 牵引时，牵引力大于轮 轨间的粘着力，轮轨间 发生相对滑动的现象。
滑行—— 制动时，制动力大于轮 轨间的粘着力，轮轨间 发生相对滑动的现象。
空转过程分析：
初始工作点为A，对应转速
为n1，AB为其自然机械特
性。当偶然原因使粘着系数
下降时，粘着牵引力曲线变为
① 电器控制
功能：完成电路和气路的开关及逻辑互锁；
特点：电动或气动的逻辑开关．
包括：继电器、电控阀、气动开关等。
近年来生产机车上的逻辑联锁已由逻辑控制 单元（LCU)完成。
② 电子控制
功能：配合主辅助电路完成机车的控制；
特点：弱电控制、控制复杂；
包括：给定积分器、特性控制、防空转／防 滑、移相控制、功率放大、脉冲变压器等 控制单元。
再生制动
定义：制动时将牵引电动机作发电机运行， 发出的电回馈给电网。
优点：具有巨大的节能效益。
缺点：功率因素低；谐波增加，对电网干 扰大；控制系统比较复杂；再生制动必须 采用全控桥，对触发系统的可靠性要求高； 电气制动时制动力集中作用于动轮，车辆 上将会产生横向作用力，对线路和机车提 出了更高的要求。
（1）集中供电
交直交型电力机车电气线路—交直交型电力机车主线路
网侧电路
1 网侧电路的组成 2 网侧电路的电流路径 3 网侧电路主要高压设备的功能 4 网侧电路的保护
1 网侧电路的组成
HXD3型电力机车网侧电路由受电弓AP1、AP2， 高压隔离开关QS1、QS2，高压电流互感器TA1，高 压电压互感器TV1，主断路器QF1，高压接地开关 QS10，避雷器F1，主变压器原边绕组AX，低压电流 互感器TA2 和回流装置EB1～6 等组成。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
3 牵引变压器
牵引变压器主要电气参数：
（1）原边绕组
（3）辅助绕组
额定容量/kVA ：8 900
额定容量/kVA ：600
额定电压/kV ：25
额定电压/V：470
额定电流/A ：356
额定电流/A ：2×638
（2）牵引绕组
短路阻抗 ：5%
额定输出容量//kVA ： 6×1 383 （4）谐振电抗器
0 0
6N 5N
4N 3N
2N
1N
20
40
7N 8N
9N
13N
10N
11N
12N
60
80
100
120
n 电力机车特性及其特性曲线
2. HXD3电力机车制动特性控制曲线（23t轴重）
600
500
400
300
200
100
0
0
20
40
60
80
100
120
n 电路分析
电路（课件）、部件（位置）图片
Ｐａｎｔｏｇｒａｐｈ
1 主电路结构
2 网侧电路
网侧电路由受电弓1AP、2AP，车顶高压隔离开关1QS、 2QS，主断路器QF（带接地装置）、避雷器1F、高压电压互感 器TV、原边电流互感器1TA、回流电流互感器2TA、接地装置 1E～6E和能耗表等组成，如图6.2所示。
HXD3运用保养(一)_第三篇 机车电气线路.
第三篇机车电气线路HX D3型交流传动货运电力机车的电气线路主要由主电路、辅助电路、控制电路、行车安全综合信息监控系统电路和空气管路系统电路组成。
1 主电路机车主电路主要由网侧电路、主变压器、主变流器及牵引电动机等组成,具体电路附后,见Traction Circuit 3W3RA217R11。
1.1 网侧电路网侧电路由2台受电弓AP1、AP2、2台高压隔离开关QS1、QS2、1个高压电流互感器TA1、1个高压电压互感器TV1、1台主断路器QF1、1台高压接地开关QS10、1台避雷器F1、主变压器原边绕组AX、1个低压电流互感器TA2和回流装置EB1~6等组成。
接触网电流通过受电弓AP1或AP2进入机车,经高压隔离开关QS1或QS2和主断路器QF1,通过高压电流互感器TA1进入车内,经25kV高压电缆与主变压器原边1U端子相连,经过主变压器原边,从1V端子流出,通过6个并联的回流装置EB1~EB6,从轮对回流至钢轨。
1.1.1 受电弓AP1、AP2采用DSA200型受电弓。
该弓采用原装德国进口件,在国内组装。
各项性能指标均高于国内同类产品,弓内装有自动降弓装置,当弓网故障时,可自动降弓保护。
1.1.2 高压隔离开关QS1、QS2采用2台BT25.04型高压隔离开关,该开关是采用电空控制方式进行转换的。
当一台受电弓发生故障接地时,可通过控制电器柜上的隔离开关SA96,将其打至对应隔离位,通过TCMS发出指令来控制相应的电空阀,实现高压隔离开关的开闭操作,以切除故障的受电弓,同时使用另一台受电弓维持机车正常运行,减少机破,提高机车运用可靠性。
1.1.3 高压电压互感器TV1采用干式高压电压互感器,其次边输出通过保护用的自动开关QA1,分别送到主变流器UM1和主变流器UM2的控制单元,作为主变流器控制的同步信号使用,还可为原边电压的检测和电度表的计量提供电压输入,其变比为25000V/100V。
1.1.4 主断路器QF1采用1台BV AC N99.205型真空断路器。
3、交直电力机车
成都机务段职教科
成都机务段职教科
第三章 电力机车概述
一、电力机车的基本组成：
主电路部分 电气 部分 电力机车
：高电压、大电流
压缩机
（升弓压缩机）外均
辅助电路部分：380V、220V交流、除辅助
为三相异步电动机
控制电路部分：110V直流 机械部分：车体、转向架、车体支撑装置、牵引缓冲装置。 空气管路部分：风源系统、辅助管路系统、控制管路系统、
交—直电力机车的传动控制
梁成鹰
成都机务段职教科
第一部分 交直电力机车传动
交流电气化线路 交直电力机车（直流车） 电力机车主电路系统
成都机务段职教科
交流电气化铁路
一、电气化铁路基本组成：
牵引网
牵引供电装置 变电所 电力机车
成都机务段职教科
成都机务段职教科
成都机务段职教科
成都机务段职教科
成都机务段职教科
成都机务段职教科
1、改变牵引电机端电压UD ： 可通过改变一次侧、二次侧电压的方式进行有 级调速（调压开关）或利用晶闸管整流元件，通 过改变晶闸管移相角（触发角）的方法改变整流 输出电压，从而进行平滑无级调速。
2、改变磁通量ф ： 即磁削弱调速，也称励磁调节。
成都机务段职教科
二、交直、交直型电力机车基本工作原理：
成都机务段职教科
1、中抽式全波整流（图a）
工作原理： 当变压器二次侧电压正半周a点高电位时： a→VD1→PK→M→O，此时VD2承受反向电压 而截止。 当变压器二次侧电压负半周b点高电位时: b点→Vd2→PK→M→0，此时VD1反向截止。
成都机务段职教科
轨电车采用。
成都机务段职教科
2、交—直传动：
交直型电力机车电气线路—主电路保护电路
2 主接地保护电路
主牵引回路正常时，由于只有1 点接地，接地保护电路 中流过的电流为零，接地信号检测传感器无信号输出。
当主电路某一点接地时则形成回路，接地检测回路有故 障电流流过，传感器输出电流信号，使保护装置动作，其动 作保护值为10A。保护发生时，四象限脉冲整流器和逆变器 的门极均被封锁，输入回路中的工作接触器断开，同时向微 机控制系统发出跳主断信号。
此时司机可将故障支路的变流器切除，机车还剩5/6 的 牵引动力，继续维持机车运，回段后再作处理。若确认只有 一点接地，也可将控制电器柜上对应的接地开关打至“中立 位”，继续维持机车运行，回段后再作处理。
3 牵引电动机过流保护
在每组牵引变流器的输出回路中，设有输出电流互感 器CTU、CTW，对牵引电机过载及牵引电机三相不平衡起控 制和监视保护作用。牵引电机过载保护的动作值为1400 A 。
5 库内动车
库内电源通过单相插座送到二、五位牵引电动机的牵 引变流器环节，进行库内动车作业。机车共设置2 个主电 路入库插座和2 个主电路入库转换开关，方便库内动车需 要。当需要用牵引电动机M2 动车时，在主电路入库插座 XSM1 处接入库内动车电源引线，转换主电路入库转换开关 QS3，再闭合地面电源，通过操纵司机控制器机车便可以向 前、后移动；当需要用牵引电动机M5 动车时，在主电路入 库插座XSM2 处接入库内动车电源引线，转换主电路入库转 换开关QS4，再闭合地面电源，通过操纵司机控制器机车便 可以向前、后移动。
当保护发生时，四象限脉冲整流器和逆变器的门极均 被封锁，输入回路中的工作接触器断开，同时主变流器控 制单元向微机柜TCMS 发出CI 过流信息，实施跳主断。
4 牵引变流器的检修安全联锁保护
在检查或操作牵引变流器之前，须断开真空主断路 器，降下受电弓，然后闭合主变流器的试验开关，通过 司机台上的微机显示屏确认设备内的电容器已放电完毕 （小于36V）或观察故障显示灯中的“预备”灯灭后，才 能进行检查操作，否则中间回路的支撑电容上有很高的 电压，未及时放完会危及人身安全。
电力机车控制第三章 交-直型电力机车电气线路
第六节 SS4改型电力机车控制电路
（五）信号控制电路（见附图5） 1．主显示屏的显示
2．辅显示屏的显示
（六）照明控制电路（见附图6） 1．前照灯控制 2．辅照灯控制 3．标志灯控制
4．各室照明控制
5．仪表照明控制 6．电风扇控制
第二节 电力机车的保护
保护的方式则根据故障对机车电路、电气设备及列车运行的影 响大小而不同，主要有： （1）切断机车的总电源。
（2）切断故障电路的电源。
（3）仅给司乘人员以某种信号引起注意。 （4）在故障发生后自动予以调整。
第二节 电力机车的保护
一、过电流保护 二、过电压保护 三、零电压和欠电压保护
3．线路接触器控制（见附图4，309～311）
第六节 SS4改型电力机车控制电路
4．调速控制
（1）调速信号给定（见附图4，301～308/B）。 （2）磁场削弱控制（见附图4，306～307）。 5．励磁接触器控制（见附图4，304） （1）牵引电机故障。 （2）通风机故障。 6．功补接触器控制（见附图4，307～309） 7．重联中间继电器控制（见附图4，311～316）
第六节 SS4改型电力机车控制电路
6．制动风机控制（见附图3，411～412）
7．牵引控制（见附图4，303～306） 8．制动控制（见附图4，302～304） 9．风速延时控制（见附图4，311～312） 10．预备环节控制（见附图4，303）
（三）调速控制电路（见附图4）
1．零位控制（见附图4，301～308/E） 2．低级位延时控制（见附图4，302/F）
6．过电流保护
第六节 SS4改型电力机车控制电路
一、控制电路逻辑关系表示
二、SS4改型电力机车控制电路
交直传动电力机车主电路
交直传动电力机车主电路介绍交直传动电力机车是一种运用交流和直流电力传输方式的机车。
其主电路是机车电力系统的核心组成部分，负责接收、传输和转换电力。
本文档将详细介绍交直传动电力机车主电路的结构、功能以及关键组件。
结构交直传动电力机车主电路由多个部分组成，包括交流电源、直流电源、控制电路、逆变器、换相器等。
交流电源交流电源是机车电力系统的主要供电来源，采用的是交流电源的原因是交流电可以更轻松地传输长距离，并且通过变压器可以方便地升压或降压。
交流电源通常由变电站或电网提供，经过整流装置将交流电转换为直流电供给机车。
直流电源直流电源由交流电源通过整流装置转换而来，直流电源主要供给机车内部的直流电动机。
直流电源具有稳定的电压特性，能够提供给直流电动机所需的稳定电流。
控制电路控制电路是机车电力系统中的重要组成部分，负责调节电力传输和控制机车运行。
控制电路通常包括电力传输开关、保护装置、信号处理装置等。
通过控制电路，机车驾驶员可以控制机车的速度、方向以及实施紧急制动等操作。
逆变器是交直传动电力机车主电路中的关键组件，负责将直流电源转换为交流电源。
逆变器采用高效的电力转换技术，能够将直流电转换为需要的交流电频率和电压，以供给交流电动机使用。
换相器换相器是交直传动电力机车主电路的另一个重要组成部分，负责实现交流电动机的换相操作。
换相器将交流电源的相位和频率转换为电动机所需的电流波形，以控制电动机的转动方向和速度。
功能交直传动电力机车主电路的主要功能包括以下几个方面：主电路负责将外部供给的电力传输到机车各个部件中，包括直流电动机、交流电动机、辅助设备等。
通过电力传输，机车能够获得所需的动力以推动车辆运行。
电力转换主电路中的逆变器和换相器负责将直流电源转换为交流电源，以供给交流电动机使用。
通过电力转换，机车能够实现高效的电能利用，并且灵活控制交流电动机的运行状态。
控制机车运行通过控制电路，机车驾驶员可以对机车进行速度、方向和制动等操作。
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设逆变器直流输入电压为 U d，电阻性负载为‘Y’接，按表3u A0 、u B 0 、uC 0 如表3-2。 1的导通顺序，逆变器输出的相电压
表3-2 1800导通电压型逆变器输出相电压 0－π/3 π/3-2π/3 uAO uBO uCO +Ud/3 -2Ud/3 +Ud/3 +2Ud/3 -Ud/3 -Ud/3 2π/3-π +Ud/3 +Ud/3 -2Ud/3 π-4π/3 -Ud/3 +2Ud/3 -Ud/3 4π/3-5π/3 -2Ud/3 +Ud/3 +Ud/3 5π/3-2π -Ud/3 -Ud/3 +2Ud/3
1、整流器（也称电网侧变流器）：把来自接触网通过牵引变压 器接入的单相交流电转换为直流，通常采用四象限脉冲整流器； 2、中间直流环节：为整流滤波和平衡功率波动的储能电路； 3、逆变器：主电路结构如下图所示，是用 6个半导体开关器件 S1~S6组成的三相桥式逆变电件的通断，可以得到不路。按照 一定规律控制同频率的三相交流输出各半导体开关器件的通断， 可以得到不同频率的三相交流输出。 4、三相笼型异步牵引电动机：实现电能、机械能转变，牵引电 动机的转矩和转速，决定了机车（动车组）发挥的牵引力、电 制动力和运行速度，也是整个牵引系统综合的被控制对象。
3.3 交－直－交1800导通型逆变器
图3-4 所示为二电平电压源逆变器带三相电阻性负载。其中， S1 ~ S6是6个单向导电的功率半导体开关，每个功率开关反并联一 只续流二极管。
S1
C
S3
S5
RA
A B
C
RC
O
RB
S4
S2
图 3-4 三相电压型逆变器电阻负载原理电路
控制S1 ~ S6有规律的导通和关断，可在逆变器输出端A、B、 C得到对称的三相电压。所谓1800导通型的通、断规律概括如下： （1）每瞬时A、B、C三相桥臂必有一个（上或下）功率元件导 通，S1 ~ S6轮流导通一次为一个周期（3600电角）； （2）每隔600替换一个功率元件，替换过程称为换流，换流元 件处于同一桥臂，为不造成直流环节短路，换流必须是按“先 断后通”的原则进行。通、断之间应有一定时间间隔，称为 ‘死区’，间隔时间的长短由器件的关断时间决定； （3）每个功率元件在一个周期内总共导通1800，故称之为1800 导通型逆变器。
交－直－交电力机车系统一般采用电压型逆变器，这是基 于： （1）一台电压型逆变器可以对多台电动机并联供电；
（2）对牵引电动机电流的控制可以通过调节逆变器的电压输出 来实现，响应速度快，通过脉宽调制（PWM）电压波形可以接 近正弦波； （3）至于再生制动的问题，现在交流机车上在电网侧采用四象 限脉冲整流器，取代不可逆相控整流器，机车的再生制动问题 已经得到解决。基于上述原因，在以后的章节中只讨论电压源 逆变器。
3.1 交－直－交电压型逆变器和电流型逆变器
交－直－交逆变器按照直流中间环节采用的滤波器不同可分 为电压型逆变器和电流型逆变器两类。 如采用大电容滤波器与逆变器并联，则输入直流电压平直， 可以看作内阻为零的恒压直流电源，称为电压型逆变器，如果采 用大电感滤波器与逆变器串联，则输入电流平直，相当于一个恒 流源，称为电流型逆变器，如图3-2所示。
按照上述三个原则，1800导通型逆变器功率元件S1 ~ S6的 导通顺序如表3-1所列。
表3-1 1800导通型逆变器功率元件导通表
时间段 0~π/3 π/3 ~ 2π/3 2π/3 ~π π~4π/3 4π/3 ~ 5π/3 5π/3 ~ 2π S1 S1 S1 S2 S2 S2 S3 S3 S3 S4 S4 S4 S5 S5 S6 导通元件 S5 S6 S6
若调整逆变器输出电流的频率，使电机磁场同步转速 n1 下 降，当 n1 n 时，转为异步发电机运行状态，逆变器成为整流器， 由电机向直流环节输出电能，对于电流型逆变器，电流方向不变， 900 只需调整整流器控制角 ，使直流环节电压反向，为上“－” 下“＋”，使发电机能量再转变为交流电能回馈电网，对电机而 言是制动过程，称为回馈制动，或“再生制动”，可见用电流型 逆变器实施再生制动简单、方便。 电压型逆变器由于直流回路中的并联电容，使得整流器输出 直流电压极性不能改变，因此不能象电流型逆变器那样调整控 制角方便地实现回馈制动。
第三章 电力机车交－直－交传动系统的主电路
3.1交—直—交电牵引系统主电路的组成
交流电力机车中普遍采用交—直—交异步电动机变频调速系 统。主电路设备包括整流器、直流中间环节、逆变器、三相笼型 异步牵引电动机，如图3-1所示。
1 2 给定
检测控制
3
整流 器
直流中 间环节
逆变 器
M 3~
1－受电弓 2－主断路器 3－牵引变压器 图3－1 交－直－交牵引系统的组成
注：以指向O点的电压为“＋”，离开O点的电压为“－”
逆变器输出线电压为：
u AB = u AO - uOB u BC = u BO - uOC uCA = uCO - uOA
(3－1)
根据表3-2和式（3-2）可作出1800导通型逆变器输出三相相电 压和线电压波形图，如图3-5(a)、(b)：
2、用电流型逆变器给异步电动机供电的显著优势，在于容易实 现电机和电网之间的电能互馈，如图3-3。
Ld + Id 3~ P α<900 整流 逆变 ω1＞ω
-
Ld Id 3~ P + Α>900 逆变 整流
~
~
图3-3 电流型逆变器的可逆运行（a）电动机运行 （b）发电机运行
当在电动机运行状态时，整流器控制角 900 ，输出直流电压 上“＋”下“－”，电流由正端流入逆变器，电机电压、电流同 向吸收电能为电动机工况。
＋ ＋
Ud
－
Cd
(a )
逆 变 器
Ud
－
Id
(b)
逆 变 器
图3-2 (a)电压型逆变器 (b)电流型逆变器
两类逆变器虽然只是滤波环节不同，在性能上却有明显的差异：
1、电压型逆变器，由于大电容的滤波作用，输入逆变器的直流 电压极性不变，逆变器输出电压是三相对称的矩形电压波，或由 矩形脉冲电压波合成，而逆变器输出电流波形由负载决定； 电流型逆变器，电感储能使逆变器输出三相对称矩形电流波， 而输出电压波形却取决于负载。