第六讲牵引逆变器主电路及其控制资料
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3、希望输出谐波电流小，直流电压利用率高、自身损耗小
25000V
异步电机
整流器 牵引变压器
直流环节
逆变器
变速箱
牵引逆变器的分类
按直流电源性质分 电流源逆变器
电压源逆变器
逆变器
逆变器
按电路结构分
Ud
两电平逆变器
U
U
U
3
4
5
T1
T3
T5
a
b
c
T4
T6
T2
三电平逆变器
6.1两电平牵引逆变器主电路
两电平牵引逆变器 电路采用6只IGBT（ 6只续流二级管）器件
SASBSC 110
_
SASBSC 111
两电平逆变器8种工作状态
Modc SA
0
0
SB SC uaN 00 0
uaN
uaN
0
0
Uab ubc uca 000
1
0 0 1 - Ud/3 - Ud/3 2 Ud/3 0
- Ud Ud
2
0
10
- Ud/3 2 Ud/3 - Ud/3 - Ud Ud 0
1
0 SB
01 SC
0
uab ubc uca
Ud U d 0
Za
Zb
N
Zc
+ Za
Zc
N
Ud Zb
-
6.1.1 两电平牵引逆变器的工作原理
工作模式7
SASBSC 110 uaN Ud / 3
Ud/2 Ud/2
1
SA
1
0 SB
01 SC
0
ubN Ud / 3
ucN 2Ud / 3
uab 0 ubc U d uca U d
-
SASB SC 10 X
+
Zb
Ud N
Zc
Za
-
Ud N
Za Zb
Zc
-
SASB SC 1X 0
+
Zc
Ud
Zb
N
Za
Ud N
Zb Za
Zc
-
SASB SC X 10
+
Ud N
Zc Za
Zb
-
SASB SC 01X
SASBSC 0 X1
_
SASB SC X 01
两电平逆变器120˚方波6种工作状态
第六章
牵引逆变器主电路及其控制
问题提出
如何获得电压频率可变 的三相交流电流？
电路结构？ 控制方式？
牵引逆变器概述
牵引逆变器的功能和要求
1、实现机车牵引工况下将直流环节提供的直流电能变换成 牵引电动机需要的电压频率可控的交流电能
2、实现机车制动工况下将牵引电机的三相交流电能变换成 直流电能回馈到直流环节。
U3
U4
U5
牵引逆变
器由U 3、
T1
T3
T5
U 4、U 5
Ud
3 个相构
a
b
c
件组成
T4
T6
T2
每个相构 件由两只 开关器件 组成
6.1.1 两电平牵引逆变器的工作原理
等效电路
1
23 8
Ud/2
SA
1
0 SB
Zb
(7)
Ud/2
01 SC
0
Za
N Zc
SA
1
0
T1或D1导通 T4或D4导通
120˚方波控制逆变器触发波 形
T1 T2 T3 T4 T5 T6
180˚方波控制逆变器触发波形
任意时刻有两个元件导通
wt
任意时刻有三个元件导通
T1
T2
T3
T4
wt
T5
T6
120˚方波控制两电平逆变器等效电路
在任何时刻都有2个开关元件导通 每个元件一个周期导通120˚
+
+
+
-
Za
Ud
Zc
N
Zb
uaN 2Ud / 3
Ud/2 Ud/2
1
SA
1
0 SB
01 SC
0
ubN Ud / 3 ucN Ud / 3
uab ubc uca
U d 0 Ud
Za
Zb
N
Zc
+ Zb
Zc
N
Ud Za
-
6.1.1 两电平牵引逆变器的工作原理
工作模式5
SASBSC 100 uaN 2Ud / 3
ubN Ud / 3 ucN Ud / 3
6.1.1 两电平牵引逆变器的工作原理
工作模式2
SASBSC 001
uaN Ud / 3
ubN Ud / 3 ucN 2Ud / 3
1
Ud/2 SA
Hale Waihona Puke Baidu
1
0 SB
Zb
Ud/2
01 SC
0
Za
N Zc
+
uab 0 ubc U d uca U d
Zc Ud
N Za Zb
6.1.1 两电平牵引逆变器的工作原理
Modc SA SB SC uaN
ubN
ucN
1
1 0 X Ud/2 - Ud/2 0
uab
ubc
uca
Ud
- Ud/2 -Ud/2
2
1 X 0 Ud/2 0
- Ud/2 Ud/2
Ud/2
-Ud
3
X 1 00
Ud/2 - Ud/2 - Ud/2 Ud
Ud/2 Ud/2
1
SA
1
0 SB
01 SC
0
uab U d ubc 0 uca U d
+
Za
Zb
N
Zc
Za Ud
N Zb Zc
6.1.1 两电平牵引逆变器的工作原理
工作模式6 SASBSC 101
uaN Ud / 3
ubN 2Ud / 3 ucN Ud / 3
Ud/2 Ud/2
1
SA
工作模式3
SASBSC 010
uaN Ud / 3
ubN 2Ud / 3 ucN Ud / 3
Ud/2 Ud/2
1
SA
1
0 SB
01 SC
0
uab U d ubc U d uca 0
+
Za
Zb
N
Zc
Zb Ud
N Za Zc
6.1.1 两电平牵引逆变器的工作原理
工作模式4 SASBSC 011
SB
1
0
T3或D3导通 T6或D6导通
SC
1
0
T5或D5导通 T2或D2导通
6.1.1 两电平牵引逆变器的工作原理
工作模式1
SASBSC 000
uaN 0 ubN 0 ucN 0
Ud/2 Ud/2
1
SA
1
0 SB
01 SC
0
_
Za
Zb
N
Zc
N Za Zb Zc
uab 0, ubc 0, uca 0
3
0 1 1 -2 Ud/3 Ud/3
Ud/3
- Ud 0
Ud
4
1 0 0 2 Ud/3 - Ud/3 - Ud/3 Ud 0
- Ud
5
1 0 1 Ud/3
-2 Ud/3 Ud/3
Ud - Ud 0
6
1 1 0 Ud/3
Ud/3
-2 Ud/3 0
Ud - Ud
7
1 11 0
0
0
0
0
0
6.1.2 两电平牵引逆变器的方波控制
+
N _ Za Zb Zc
+
Zc Ud
N Za Zb
-
Zb Ud
N Za Zc
+ Zb
Zc
N
Ud Za
-
-
SASBSC 000
SASBSC 001
SASBSC 010 SASBSC 011
+
Za Ud
N Zb Zc
+ Za
Zc
N
Ud Zb
-
+ Za
Zb
+
N
Za Zb Zc
Ud
Zc -
N
SASBSC 100 SASBSC 101
Za
Zb
N
Zc
+ Za
Zb
N
Ud Zc
-
6.1.1 两电平牵引逆变器的工作原理
工作模式8
SASBSC 111
uaN 0
Ud/2 Ud/2
1
SA
1
0 SB
01 SC
0
ubN 0
ucN 0
uab ubc uca
0 0 0
Za
Zb
N
Zc
+ Za Zb Zc N
6.1.1 两电平牵引逆变器的工作原理
25000V
异步电机
整流器 牵引变压器
直流环节
逆变器
变速箱
牵引逆变器的分类
按直流电源性质分 电流源逆变器
电压源逆变器
逆变器
逆变器
按电路结构分
Ud
两电平逆变器
U
U
U
3
4
5
T1
T3
T5
a
b
c
T4
T6
T2
三电平逆变器
6.1两电平牵引逆变器主电路
两电平牵引逆变器 电路采用6只IGBT（ 6只续流二级管）器件
SASBSC 110
_
SASBSC 111
两电平逆变器8种工作状态
Modc SA
0
0
SB SC uaN 00 0
uaN
uaN
0
0
Uab ubc uca 000
1
0 0 1 - Ud/3 - Ud/3 2 Ud/3 0
- Ud Ud
2
0
10
- Ud/3 2 Ud/3 - Ud/3 - Ud Ud 0
1
0 SB
01 SC
0
uab ubc uca
Ud U d 0
Za
Zb
N
Zc
+ Za
Zc
N
Ud Zb
-
6.1.1 两电平牵引逆变器的工作原理
工作模式7
SASBSC 110 uaN Ud / 3
Ud/2 Ud/2
1
SA
1
0 SB
01 SC
0
ubN Ud / 3
ucN 2Ud / 3
uab 0 ubc U d uca U d
-
SASB SC 10 X
+
Zb
Ud N
Zc
Za
-
Ud N
Za Zb
Zc
-
SASB SC 1X 0
+
Zc
Ud
Zb
N
Za
Ud N
Zb Za
Zc
-
SASB SC X 10
+
Ud N
Zc Za
Zb
-
SASB SC 01X
SASBSC 0 X1
_
SASB SC X 01
两电平逆变器120˚方波6种工作状态
第六章
牵引逆变器主电路及其控制
问题提出
如何获得电压频率可变 的三相交流电流？
电路结构？ 控制方式？
牵引逆变器概述
牵引逆变器的功能和要求
1、实现机车牵引工况下将直流环节提供的直流电能变换成 牵引电动机需要的电压频率可控的交流电能
2、实现机车制动工况下将牵引电机的三相交流电能变换成 直流电能回馈到直流环节。
U3
U4
U5
牵引逆变
器由U 3、
T1
T3
T5
U 4、U 5
Ud
3 个相构
a
b
c
件组成
T4
T6
T2
每个相构 件由两只 开关器件 组成
6.1.1 两电平牵引逆变器的工作原理
等效电路
1
23 8
Ud/2
SA
1
0 SB
Zb
(7)
Ud/2
01 SC
0
Za
N Zc
SA
1
0
T1或D1导通 T4或D4导通
120˚方波控制逆变器触发波 形
T1 T2 T3 T4 T5 T6
180˚方波控制逆变器触发波形
任意时刻有两个元件导通
wt
任意时刻有三个元件导通
T1
T2
T3
T4
wt
T5
T6
120˚方波控制两电平逆变器等效电路
在任何时刻都有2个开关元件导通 每个元件一个周期导通120˚
+
+
+
-
Za
Ud
Zc
N
Zb
uaN 2Ud / 3
Ud/2 Ud/2
1
SA
1
0 SB
01 SC
0
ubN Ud / 3 ucN Ud / 3
uab ubc uca
U d 0 Ud
Za
Zb
N
Zc
+ Zb
Zc
N
Ud Za
-
6.1.1 两电平牵引逆变器的工作原理
工作模式5
SASBSC 100 uaN 2Ud / 3
ubN Ud / 3 ucN Ud / 3
6.1.1 两电平牵引逆变器的工作原理
工作模式2
SASBSC 001
uaN Ud / 3
ubN Ud / 3 ucN 2Ud / 3
1
Ud/2 SA
Hale Waihona Puke Baidu
1
0 SB
Zb
Ud/2
01 SC
0
Za
N Zc
+
uab 0 ubc U d uca U d
Zc Ud
N Za Zb
6.1.1 两电平牵引逆变器的工作原理
Modc SA SB SC uaN
ubN
ucN
1
1 0 X Ud/2 - Ud/2 0
uab
ubc
uca
Ud
- Ud/2 -Ud/2
2
1 X 0 Ud/2 0
- Ud/2 Ud/2
Ud/2
-Ud
3
X 1 00
Ud/2 - Ud/2 - Ud/2 Ud
Ud/2 Ud/2
1
SA
1
0 SB
01 SC
0
uab U d ubc 0 uca U d
+
Za
Zb
N
Zc
Za Ud
N Zb Zc
6.1.1 两电平牵引逆变器的工作原理
工作模式6 SASBSC 101
uaN Ud / 3
ubN 2Ud / 3 ucN Ud / 3
Ud/2 Ud/2
1
SA
工作模式3
SASBSC 010
uaN Ud / 3
ubN 2Ud / 3 ucN Ud / 3
Ud/2 Ud/2
1
SA
1
0 SB
01 SC
0
uab U d ubc U d uca 0
+
Za
Zb
N
Zc
Zb Ud
N Za Zc
6.1.1 两电平牵引逆变器的工作原理
工作模式4 SASBSC 011
SB
1
0
T3或D3导通 T6或D6导通
SC
1
0
T5或D5导通 T2或D2导通
6.1.1 两电平牵引逆变器的工作原理
工作模式1
SASBSC 000
uaN 0 ubN 0 ucN 0
Ud/2 Ud/2
1
SA
1
0 SB
01 SC
0
_
Za
Zb
N
Zc
N Za Zb Zc
uab 0, ubc 0, uca 0
3
0 1 1 -2 Ud/3 Ud/3
Ud/3
- Ud 0
Ud
4
1 0 0 2 Ud/3 - Ud/3 - Ud/3 Ud 0
- Ud
5
1 0 1 Ud/3
-2 Ud/3 Ud/3
Ud - Ud 0
6
1 1 0 Ud/3
Ud/3
-2 Ud/3 0
Ud - Ud
7
1 11 0
0
0
0
0
0
6.1.2 两电平牵引逆变器的方波控制
+
N _ Za Zb Zc
+
Zc Ud
N Za Zb
-
Zb Ud
N Za Zc
+ Zb
Zc
N
Ud Za
-
-
SASBSC 000
SASBSC 001
SASBSC 010 SASBSC 011
+
Za Ud
N Zb Zc
+ Za
Zc
N
Ud Zb
-
+ Za
Zb
+
N
Za Zb Zc
Ud
Zc -
N
SASBSC 100 SASBSC 101
Za
Zb
N
Zc
+ Za
Zb
N
Ud Zc
-
6.1.1 两电平牵引逆变器的工作原理
工作模式8
SASBSC 111
uaN 0
Ud/2 Ud/2
1
SA
1
0 SB
01 SC
0
ubN 0
ucN 0
uab ubc uca
0 0 0
Za
Zb
N
Zc
+ Za Zb Zc N
6.1.1 两电平牵引逆变器的工作原理