牵引变流器

牵引系统示意图
采用直流串励电动机的最大优点是调速简
单，只要改变电动机的端电压，就能很方便地 在较大范围内实现对机车的调速。但是这种电 机由于带有整流子，使制造和维修很复杂，体 积也较大。而交流牵引电动机（即三相异步电 动机）在制造、性能、功能、体积、重量、成 本、及可靠性等方面远比整流子电机优越得多 。但由于调速比较困难，所以迟迟不能在电力
机车上广泛应用。
如今，随着电子技术和大功率晶闸管变流
装置得到迅速的发展，采用三相交流电机的先 进电力机车和动车组应运而生。交—直—交电 力机车或动车组从接触网上引入的仍然是单相 交流电，它首先把单相交流电整流成直流电，
牵引变流器的基本构造
• 动车组设有四个牵引变流器，分别在2 号、3号、6号和7号车下。两个牵引变流器 为一组，由一个牵引变压器提供电源。牵 引变流器与牵引变压器一样，用螺栓悬挂 于车下。
• 5．功率因数：97%以上。
• 6．控制功能：（1）发生直流电压模式；（2）电 源相位同步控制；（3）PWM控制
为无接点控制装置（控制逻辑部）、继电器单元、电源单
元等。
电路及功率半导体
• 牵引变流器采用电压型3点式电路，由 脉冲整流器、中间直流电路、逆变器构成。 模块具有互换性。
• 功率半导体采用： • IGBT或IPM：3300V、1200A。 • 钳位半导体：3300V、1200A。
控制方法
•
脉冲整流器部分：牵引变压器牵引绕组输出的
另外，主电路的输入通过交流接触器K实施。
• 逆变器部分：输入滤波电容器电压，依据无接点控制装置 （IGBT元件）控制信号，输出变频变压的三相交流电对4 台并联的电机进行速度、扭矩控制。再生制动时牵引电机 发出三相交流电，向滤波电容器输出直流电压。牵引电机 控制采用矢量控制方式，独立控制扭矩电流和励磁电流， 以使扭矩控制高精度化、反应高速化，提高电流控制性能。
•
（七）主要构成
•
1．功能单元
•
（1）主开关元件：IGBT或IPM。
•
（2）滤波电容器：合计8000μF/装置。
•
（3）脉冲整流器功率单元：2125μF/台 × 2台＝4250μF。
•
（4）逆变器功率单元：1250μF/台 × 3台＝3750μF 。
开关元器件IGBT
• IGBT的开关作用是通过施加正向栅极电 压形成沟道，给PNP晶体管提供基极电流， 使IGBT导通。反之，加反向门极电压消除 沟道，流过反向基极电流，使IGBT关断。 IGBT的驱动方法和MOSFET基本相同，只 需控制输入极 N沟道 MOSFET ，所以具有 高输入阻抗特性。 当MOSFET的沟道形成 后，从 P+ 基极注入到 N 一层的空穴（少 子），对N一层进行电导调制，减小N一层 的电阻，使IGBT在高电压 时，也具有低的 通态电压。
性能参数
•
一）形式：CI11 。
• （二）脉冲整流器：单相电压3点式PWM脉冲整流器。
•
（三）逆变器：3相电压3点式PWM逆变器。
•
（四）额定参数
• 1．输入：1285kVA (单相交流1500V，857A，50Hz)。
•
2．中间直流电路：1296kW (直流3000V，432A)。
•
3．输出：1475kVA (三相交流2300V，424A，0～
• 牵引变流器在M1车、M2车上分别装载脉冲 整流器、逆变器各1台，运行时除实施牵引 电机电力供应和制动时的再生制动外，还 具备保护功能
牵引变流器的结构
•
动车组牵引变流器采用免维修模块结构。功率半导体
模块的换件时间为两小时以内。
•
牵引变流器功率单元集中布置，脉冲整流器功率单元
（2台）、逆变功率单元（3台）。牵引变流器配置有两排
•
2．过压抑制可控硅单元：过压抑制可控硅栅级驱动
电路、直流电压互感器(DCPT)。
•
3．充电单元：滤波电容器备用充电用接触器、变压来自器及整流器。•
4．真空交流接触器。
•
5．电阻器单元：过电压抑制电抗器、放电电阻器。
•
6．交流变流器单元：霍尔型电流传感器。
•
7．交流变压器单元：电压传感器。
•
8．无接点控制装置 。
气口的电动轴流式通风机，向功率单元冷凝器送风。真空
接触器、继电器单元和无接点控制装置等集中布置，便于
检修。另外，考虑密封性和检查方便，采用板簧式手动型
夹紧装置。
•
牵引变流器的零部件，考虑到其操作、维修方便，采
用模块化设计。例如半导体冷却装置分成脉冲整流器用两
台，逆变器用三台的单元，分别具有互换性。控制装置分
AC1500V、50Hz输入脉冲整流器。脉冲整流器由单相3点
式PWM变频器、交流接触器K组成。采用无接点控制装置
（IGBT元件），从而实现了输出直流电压2600V～3000V
定压控制、牵引变压器原边电压电流功率因数的控制以及
无接点控制装置保护。再生制动时接收滤波电容器输出的
直流3000V电压，向牵引变压器供应AC1500V、50Hz。
牵引变流器
要了解牵引变流器，要从以下几个方面入手： 1.为什么要使用牵引变流器； 2.牵引变流器基本构造与基本模块； 3.工作原理；
为什么要使用牵引变流器
目前世界大部分国家的动车组都是用交—— 直——交电力传动系统。即受电弓通过电 网接入25kV的高压交流电，输送给牵引变 压器，降压成1500V的交流电。降压后的交 流电再输入牵引变流器，通过一系列的处 理，变成电压和频率均可控制的三相交流 电，输送给牵引电机，通过电机的转动而 牵引整个列车。
•
9．控制电源单元。
• 10．电动通风机：主电动通风机、辅助电动通风机(密闭 室冷却用)。
• （八）接点控制装置
• （九）脉冲整流器控制功能
• 1．主电路控制方式： 3点式PWM方式。
• 2．脉冲整流器输出频率：50Hz。
• 3．直流电压：DC2600V～DC3000V(按速度 范围变化可调)。
• 4．载波频率：1250Hz。
220Hz)。
•
4．效率：96％以上（在额定载荷条件下，除辅助电
路外）。
•
5．功率因数：97%以上（在额定载荷条件下，除辅
助电路和控制电路外）。
•
（五）开关频率
•
1．脉冲整流器：1250Hz。
•
2．逆变器：500～1000Hz。
•
（六）冷却方式：液体沸腾冷却机械通风方式，冷媒为氟化碳
(FX3250)。