城市轨道交通车辆牵引传动系统

主回路工况
• 牵引电机可以工作在牵引工况或制动工况； • 两个工作状态由主逆变器来管理。 • 牵引时：主逆变器工作在逆变状态，将直流逆变为交流；
电制动时：主逆变器工作在整流状态，将牵引电机产生的交流 电转换成直流电，并反馈回供电网供其他车辆使用。
列车常用制动采用电制动和空气制动混合运算的 制动方式，再生制动优先，当电制动不足以完成 制动指令时，再由空气制动补足。
方向转换。
供电网中直流电压的脉动波纹，使逆 变单元得到的直流成分更加平顺。
• 组成：由受流单元、保护装置（熔断器、高速断路器、隔离开
关）、线路接触器、电抗器、电容器、VVVF逆变单元、牵引
电机、回地装置等部分构成。
逆变单元由IGBT（Insulated Gate Bipolar Transistor）绝缘栅 双极型晶体管模块组成，能够实现将输入的直流电逆变为交 流电并变压变频输出，从而控制交流感应电机的转速，实现 列车速度在很宽泛的范围内平稳调节。
浪涌吸收
列车牵引主电路
受流器
隔离开关箱
高速断路器
牵Fra Baidu bibliotek箱
轴端接地
辅助箱
轴端接地
外接电源
制动过渡电阻
牵引电机
牵引逆变器原理图
•IGBT模块 绝缘栅双极型晶体管
•RE 制动过渡电阻
电动列车主回路
• K-IC 电源输入接触器 • K-CCC 预充电接触器 • R-CCZ 预充电电阻器 • A-LCMD1和A-LCMD2 线路电流监控装置
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.了解城轨车辆的电磁兼容技术应用。
1. 主回路牵引工况
• 主回路通过受流装置连接至供电网络，获得直流电能：
牵引
将直流电转换为三相交流电
牵引箱
• 每辆动车一个牵引逆变器，在车体底架下安装。 • 每台牵引逆变器有一台TCU控制单元控制并驱动4台三相交流牵引电 机，这些电机分别驱动两个转向架的四个轴。 • 牵引逆变器是来自于ALSTOM的OptONIX系列，逆变器驱动并联联 接的四个牵引电机。 • 牵引电机可以以功率消耗(牵引)或功率产生(制动)方式运行。这两个工 作模式可以由牵引逆变器来管理。 • 列车运行时，逆变器把从第三轨供电获得的直流电转变为调频调压的 三相交流电。 • 当制动时，逆变器把电机产生的三相交流电转换成直流电。产生的能 量回馈电网供其他车辆使用。当网压太高，就不能吸收该能源时，机械 制动就必须代替电制动。 • 为了实现电制动和机械制动之间的平滑过渡，在气制动引入期间，制 动斩波器控制了再生电源的降低(流进了制动过渡电阻)。
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、牵引电机、制动电阻箱、电抗器及电气开关等。
图2-1 主牵引逆变器外形结构
主回路的功能概述及构成
• 定义：是牵引电机工作回路，通过指令对牵引电机进行控制；
为了保证直流供电电压的品质，采用 • 功能：可实现列车牵引电和路电制电动抗功器和能电，容也可滤完波成器来向吸前收、牵向引后的
绝缘扁铜线
产生磁通，建立主磁场 改善换向 改善负载特性，改善换向
（磁）轭部
铸钢或热轧软钢板叠制 提供磁路
转子
电枢
换向器 （整流子）
轴
电枢铁心 电枢绕组 换向片 云母片
硅钢片叠成 漆包线或绝缘扁铜线 含少量银的铜合金 云母层压板，绝缘 碳素钢
• C-FL 直流电容器
•用于保持电压稳定，以供给逆变器，带L-FL； • 可形成低通滤波器，在逆变器切换过程中 作为电源使用。
电动列车主回路 • A-CMDU和A-CMDV U相和V相电流监控装置
• 可测量供给4个电机的电流； • 根据两次测量计算W相电流。
• EMC电阻器 • TM1、TM2、TM3、TM4
牵引电机 • EMC电容器
项目二 城市轨道交通车辆牵引传动系统
任务1
直流牵引传动系统
任务2
交流牵引传动系统
任务3
直线电动机牵引传动系统
任务4
单轨牵引传动系统
任务一 直流牵引传动系统
表2-1 串励牵引电动机的结构及部件作用
部位
名称
主要组成部件
部件组成
使用材料
主要作用
定子
主极 换向极 补偿绕组
主极铁心 热轧软钢板叠制 励磁绕组 漆包线或绝缘扁铜线 换向极铁心 热轧软钢板叠制 换向极绕组 绝缘扁铜线
• A-LCMD1为线路电流监控装置，可测量输入电流，位于预充 电LRU上； •A-LCMD2可测量返回电流，位于电缆入口附件的高压棒周围， 通过软件实现不同的功能。
电动列车主回路
• L-FL 线路滤波电感器2.5mH
• 适用于过滤电压（低通滤波器）还可用于限制 浪涌电流上升时间。
• A-FVMD 滤波器电压监控装置 • 可测量直流总线上的电压
项目二 城市轨道交通车辆牵引传动系统
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。 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。城轨交通车辆 电磁兼容。