牵引变流器变流器工作原理
1，概述
交流异步电动机的同步转速与电源频率的关系:
⑴变频调速就是利用电动机的同步转速随电机电源频率变化的特性，通过改变电动机的供电频率进行调速的方法。利用半导体功率开关器件如IGBT等变频装置构成变频电源对异步电动机进行调速。
同步转速随电源频率线性地变化，改变频率时的机械特性是一组平行的曲线，类似于直流电机电枢调压调速特性。因此，从性能上来讲，变频调速是交流电机最理想的调速方法。
异步电机电压U1与磁通Φ的关系：
⑵
有⑵式知，若不变，与成反比，如果下降，则增加，使磁路过饱和，励磁电流迅速上升，导致铁损增加，电机发热及效率下降，功率因数降低。如果上升，则减小，电磁转矩也就跟着减小，电机负载能力下降。由此可见，在调节的同时，还要协调地控制，即给电机提供变压变频电源，才可以获得较好的调速性能。
由变压变频装置给笼型异步电机供电所组成的调速系统叫做变压变频调速系统，它可以分为转速开环恒压频比控制、转速闭环转差频率控制系统，可以满足一般要求的交流调速系统。若调速系统对调速系统静、动态性能要求不高的场合，比如风机、水泵等节能调速系统，可以采用转速开环恒压频比带低频电压补偿的控制方案，其控制系统结构简单，成本也比较低。若要提高静、动态性能，可以采用转速反馈
的闭环控制系统。若调速系统对静、动态性能的要求很高，则需要采用模拟直流电机控制的矢量控制系统。矢量控制系统是高动态性能的交流调速控制系统，但是需要进行大量复杂的坐标变换运算，而且控制对象参数的变化将直接影响控制精度。直接转矩控制系统是近十几年来继矢量控制系统之后发展起来的另一种高动态性能的交流调速系统。它避开了矢量控制的旋转坐标变换，而是直接进行转矩“砰—砰”控制。
地铁列车和电动车组的调速系统，对静、动态性能的要求很高，采用矢量控制系统或直接转矩控制系统。地铁列车的牵引系统为直-交变频器，电动车组的牵引系统为交-直-交变频器。
随着电力半导体器件的发展，变频器的发展也经历了几个阶段。电力电子器件的可控性、模块化、控制手段的全数字化，利用了微机的强大信息处理能力，使软件功能不断强化，变频器的灵活性和适用性不断增强。随着网络时代的到来，变频器的网络功能和通信不断增强，它不仅可以与设备网的现场总线直接相连，还可以与信息交换实时数据。
2，牵引变流器工作原理
牵引变流器将直流电变成电压和频率可变的交流电，并采用采用正弦脉宽调制（SPWM）方法，使输出波形近似正弦波，用于驱动异步电机，实现无级调速。
2.1，电压型PWM变频器主电路的原理图
图1 电压型PWM变频器主电路的原理图
2.2，变频器的调制方式
正弦波脉宽调制（SPWM）。
2.2.1，开关器件的门极驱动信号的产生
由三角波载频信号uc与三相正弦波参考信号ur相比较的方法产生。如图2所示。
图2 开关器件的门极驱动信号
2.2.2，开关器件IGBT 的开关状态
当U Ｇ为正时，V 1导通，V 2截止；U Ｇ为负时，V 1截止，V 2导通；
当V Ｇ为正时，V 3导通，V 4截止；V Ｇ为负时，V 3截止，V 4导通；
当W Ｇ为正时，V 5导通，V 6截止；W Ｇ为负时，V 5截止，V 6导通。
V 1～V 6共有8种开关状态。其中：6种是工作状态，特点是三相负载接在不同电位上；2种是0开关状态，特点是三相负载接在相同电位上，同时接电源正极，或同时接电源负极。
6种是工作状态为：
①V1、V3、V6导通，V2、V4、V5截止，A、B接电源正极，C接电源负极；
②V1、V4、V5导通，V2、V3、V6截止，A、C接电源正极，B接电源负极；
③V2、V3、V5导通，V1、V4、V6截止，B、C接电源正极，A接电源负极；
④V2、V4、V5导通，V1、V3、V6截止，A、B接电源负极，C接电源极正；
⑤V2、V3、V6导通，V1、V4、V5截止，A、C接电源负极，B接电源极正；
⑥V1、V4、V6导通，V2、V3、V5截止，B、C接电源负极，A接电源极正。
2种是0开关状态为：
①V1、V3、V5导通，V2、V4、V6截止，A、B、C都与电源正极接通；
②V1、V3、V5截止，V2、V4、V6导通，A、B、C都与电源负极接通。
2.2.3，A、B、C三点的电位波形
以直流电源负极（0V线）为参考电位。
当UＧ为正时，V1导通，V2截止，U A为正；UＧ为负时，V1截止，V2导通, U A 为0；
当VＧ为正时，V3导通，V4截止，U B为正；VＧ为负时，V3截止，V4导通, U B 为0；
当WＧ为正时，V5导通，V6截止，U C为正；WＧ为负时，V5截止，V6导通, U C 为0。
A、B、C三点电位的波形如图3所示
图3 A、B、C三点电位的波形
2.2.4，正弦波脉宽调制（SPWM）的特点
这种调制方式的特点是：输出的PWM脉冲波形等幅、变宽，脉冲宽度变化呈正弦分布，各脉冲面积之和与正弦波下的面积成比例。因此，其调制波形接近于正弦波，谐波分量减少。
当改变参考信号ur的幅值时，脉宽随之改变，从而改变了主回路输出电压的大小。当改变ur的频率时，输出电压频率即随之改变。
2.2.5，载波比
载波与基准波的频率比定义为载波比N，N=fc/fr>1，它决定一个周期内电压的脉冲个数。按照载波比不同的处理方式，变频器有同步调制、异步调制和分段调制
三种
（1）同步调制在变频调速时，载波频率与基准波频率同步变化，即载波比N 为常数，因此，在逆变器输出电压的一个周期内调制脉冲数是固定的。若取N等于三的倍数，则同步调制能保证逆变器输出的正、负半波对称，也能保证三相平衡。但是，当输出频率很低时，相邻两脉冲的间距增大，谐波分量增加。这会使电机产生较大的转矩脉动和噪声，低速时运转不平稳。
（2）异步调制在变频器的变频范围内，载波比N不等于常数。在改变基准波频率时保持载波频率不变，因此提高了低频时的载波比，这样变频器输出电压在一个周期内的脉冲个数可随输出频率的降低而增加，相应地可以减少电机的转矩脉动，改善低速性能。但是，随着载波比的变化，很难保证三相输出间的对称关系，也会影响电机的平稳运行。
（3）分段同步调制将同步调制和异步调制结合起来，相互取长补短，形成分段同步调制。把变频器的整个变频范围划分成若干个频段，在每个频段内固定载波比。在不同的频段，N的取值不同，频率越低N越大。用同步调制保证输出波形对称，用分段调制可以改善低速性能，这就是这种方法的优点，也是它广泛采用的原因。
2.3，变频器的控制方式
2.3.1电压频率协调控制
如果变频调速过程中，磁通过大，会使铁心饱和，励磁电流过大会使绕组过热，严重时会烧坏电机；磁通过小时，电机出力不足，输出转矩小，电机的铁心不能充分利用，造成浪费。所以，变频调速时还要同时改变定子电压，以保证电机调速时保持每极磁通量为额定值。由关系式
可知，为了保持Φ恒定，改变频率时，就要相应地改变定子感应电势，使
按照上式确定的控制方法称为恒定电势频率比的控制方式。然而，绕组中的感应电势一般是难以直接测量和控制的。为了便于实现，我们通常采取近似的方法：当电势较高的时候，忽略定子绕组中的电阻压降和漏抗压降，用定子电压代替定子电势，使
这就是恒定压频比的控制方式。不论是恒定电势频率比还是恒定电压频率比都只能在基频以下运行。如果要在基频以上调速运行，频率可以大于额定频率，
但是电压却不能大于额定电压，只能保持= 。如果继续增大，这将使磁通与频率成反比地下降。如图4所示。
图4 恒压频比控制特性
如果电动机在不同转速下都有额定电流，则电机能在温升容许的情况下长期运行，这时转矩基本上随磁通变化。在基频以下属于恒转矩调速的性质，在基频以上属于恒功率调速的性质。
高频高压时, 定子电压远大于定子阻抗压降, 定子阻抗压降可忽略不计，U1≌E1；但低频低压时，定子阻抗压降已经不能忽略，U1≠E1，此时的压频比恒定已经不能保证磁通恒定。因此，低速时时引起电势和磁通的明显降低，将发生严重励磁不足和转矩减少的问题。
为了改善低速时机械特性，需要对电压给定进行补偿，即在低速时抬高压频比值，两种典型的改善压频比特性如图5中的曲线2和曲线3所示。
在非线性特性中，与在高频时是成正比的，但是随着频率趋于零，电压逐渐被提高。在偏置特性中，电压补偿量与频率比分量共同决定定子电压，故：
⑷
式中:值根据不同负载的需要进行调整。
2.3.2 转差频率控制
从异步电动机的转矩方程式和稳态电路图可以看到，当S很小时，很小，一般为的2％～5％，可得近似的转矩与转差角频率的关系式：
⑸
上式表明：在S很小的范围内，只要能够维持气隙磁通不变，异步电动机的转矩近似地与转差角频率成正比。也就是说在异步电动机中控制，能够达到间接控制转矩的作用。控制转差频率就代表了控制转矩，这就是转差率控制地基本概念。
“保持磁通恒定”是基于稳态等效电路和稳态转矩公式而得到的结论。在动态过程中，磁通不可能保持恒定。加之在实际中，磁饱和和温度变化等引起的电机参数的变化都将导致气隙磁通的变化，使驱动性能降低，这是稳态的函数关系所不能自适应解决的稳态，所以转差率控制的精度保证是困难的。
转差频率控制的基本要点之一是保持磁通恒定，为此需要对定子电流进行调节。这种策略加强了对磁场的控制，有利于系统响应的快速和稳定性。但是对定子电流进行调节的规律是在稳态的情况下得到的，在动态过程中，一般说，并不能依此来保证磁通恒定。另外，转差频率控制仍然没有对电流的相位进行控制，这也会影响它对转矩的控制能力。
同恒压频比控制一样，转差频率控制所依赖的规律--不管是转矩与转差的关系，还是保持恒磁通时,定子电流与转差的关系，都是在稳态条件下得出的，不能反映动态特性，因而仍然不能保证最优的动态性能。
2.3.3 矢量控制的变频调速系统
异步电机的数学模型是一个高阶、非线性、强耦合、多变量的系统，通过坐标变换，可以使之降阶并解耦，但是并没有改变其非线性、多变量的本质。在标量控制中，动态性能不够理想，调节器的参数很难设计，究其原因在于仍采用单变量系
统的控制思想，而没有从根本上解决非线性、多变量的特殊问题。
矢量控制，又称磁场定向控制。从原理上说，矢量控制方式的特征是：它把交流电动机解析成直流电动机一样的转矩发生机构，按照磁场与其正交电流的积就是转矩这一基本的原理，从理论上将电动机的一次电流分离成建立磁场的励磁分量和磁场正交的产生转矩的转矩分量，然后进行控制。其控制思想就是从根本上改造交流电动机，改变其产生转矩的规律，设法在普通的三相交流电动机上模拟直流电动机控制转矩的规律。
矢量变换控制的基本思路，是以产生同样的旋转磁场为准则，建立三相交流绕组电流、两组交流绕组电流和在旋转坐标上的正交绕组直流电流之间的等效关系。
由电动机结构及旋转磁场的基本原理可知，三相固定的对称绕组A、B、C，通过三相正弦平衡交流电流ia、ib、ic时，即产生转速为的旋转磁场，如图5（a）所示。
图5 等效旋转磁场下的不同绕组
实际上，产生旋转磁场不一定非要三相不可，除单相以外，二相、四相…….等任意的多相对称绕组，通过多相平衡电流，都能产生旋转磁场。图5（b）所示是两相固定绕组和，通以两相平衡交流电流和（相位相差90°）时所产生的
旋转磁场，当旋转磁场的大小和转速都相同时，图5（a）和5（b）中所示的两套绕组等效。图5（c）中有两个匝数相等相互垂直的绕组M和T，分别通以直流电流和产生位置固定的磁通。如果使两个绕组同时以同步转速旋转，磁通自然随着旋转起来。这样也可以认为和图5（a）所示的绕组是等效的。
可以想象，当观察者站到铁心上和绕组一起旋转时，在他看来是两个通以直流的相互垂直的固定绕组。如果取磁通的位置和M绕组的平面正交，就和等效的直流电动机绕组没有什么差别了。其中M绕组相当于励磁绕组，T绕组相当于电枢绕组。
由此可见，将异步电动机模拟成直流电动机进行控制，就是将A、B、C静止坐标系表示的异步电动机矢量变换到按转子磁通方向为磁场定向并以同步速度旋转
的M-T直角坐标系上，即进行矢量的坐标变换。可以证明，在M-T直角坐标系上，异步电动机的数学模型和直流电动机的数学模型是极为相似的。因此，我们可以像控制直流电动机一样去控制异步电动机，以获得优越的调速性能。
矢量控制从原理上说可以得到与直流电动机相同的控制性能，但是矢量控制的运算中要使用电动机的参数。转差频率的运算中所采用的转子电阻值r2随电动机的温度而变化，在转矩控制精度上将产生问题。因此，设置转差补偿运算器，由电动机的定子电压、定子电流等检出转差频率的误差，自动地补偿转差频率，以求提高转矩控制的精度。
2.3.4直接转矩控制的变频调速系统
直接转矩控制方法是继矢量控制技术之后发展起来的一种新型交流变频调速
技术。尽管矢量控制在原理上优于标量控制，但是在实际上，由于转子磁链难以观
测，系统性能受到电机参数的影响较大，以及复杂的矢量变换，都使它的实际控制效果难于达到理论分析的结果。直接转矩控制正是弥补了矢量控制的不足，它避免了复杂的坐标变换，减少了对电机参数的依赖性，以其新颖的控制思想、简洁明了的系统结果、优良的动静态性能备受人们的青睐，得到迅速的发展。
直接转矩控制的特点：
（1）在定子坐标系下分析交流机的数学模型，直接控制磁链和转矩，不需与直流机做比较、等效、转化等，省去了复杂的计算。
（2）直接转矩控制以定子磁场定向，只需定子参数，而不需随转速变化的，难以测定的转子参数，大大减少了参数变化对系统性能的影响。
（3）采用电压矢量和六边形磁链轨迹，直接控制转矩
（4）转矩和磁链都采用两点调节器（带滞环的band-band 控制），把误差限制在容许的范围内，控制直接又简化。
（5）控制信号的物理概念明确，转矩响应迅速，而且无超调，具有较高的动静态性能。
动车组牵引变流器冷却系统冷却方式研究 文章介绍了动车组牵引变流器冷却系统构成和原理，对影响功率器件IGBT 的散热特性进行了分析，对自然冷却、强迫风冷、液体冷却、相变冷却几种冷却方式特点做了一一分析，说明采用相变冷却方式的优点，即高效率，均匀热表面温度，无局部过热点，可靠安全，适用于动车组牵引变流器的冷却。 标签：牵引变流器；冷却系统；冷却方式；相变冷却 1 概述 随着功率器件小型化、紧凑型发展要求，其功率密度不断增加，散热问题已就成为影响功率器可靠運行的主要因素。在动车中，牵引变流器是牵引系统关键部件，主要实现电能与机械能转换。而牵引变流器主要功率元件是IGBT。IGBT 是高频的开、关功率元件，工作时要消耗电能，把电能转化为热能的形式。通常流过IGBT的电流较大，IGBT的开、关频率也较高，故器件的发热量较大。若产生的热量不能及时有效散掉，IGBT器件内部的结温将会超过允许值，IGBT 就可能损坏。有关资料表明，电子元器件温度每升高2℃，可靠性下降10%，温升50℃时的寿命只有温升为25℃时的1/6，因此只有快速、及时的将产生的热量散走，才能保证IGBT的正常运行。实践经验表明，牵引变流器冷却系统散热能力的好坏，直接影响到变流器性能和牵引系统安全稳定的工作。 由牛顿冷却公式[1]有： tw=+tf 其中，Q-IGBT的热量；h-表面传热系数；S-IGBT与冷却散热基板接触的表面积；tw-IGBT与冷却散热基板接触的壁温；tf-冷却液体的温度。 当热量Q的下降时会引起tw的下降，但在IGBT产生的热量不会下降太多，所以使tw下降的方法在应用上有限。 表面积S的增加可以引起tw的下降，但是由于实际产品的重量和体积要求等限制，以及动车牵引系统自身需求使得表面积的S增大有限，使tw下降的空间被限制。 冷却液体的温度tf的降低可以引起tw的下降，但是冷却液体的温度tf的降低也受外界一些因素的影响。 表面传热系数h的提高可以引起tw的下降，一般不受其他条件的限制，可以有效的降低tw。因此，解决问题的关键是如何获得冷却散热基板最大的表面传热系数h，这也是研究的目的。
牵引变流器变流器工作原理 1，概述 交流异步电动机的同步转速与电源频率的关系: ⑴ 变频调速就是利用电动机的同步转速随电机电源频率变化的特性，通过改变电动机的供电频率进行调速的方法。利用半导体功率开关器件如IGBT等变频装置构成变频电源对异步电动机进行调速。 同步转速随电源频率线性地变化，改变频率时的机械特性是一组平行的曲线，类似于直流电机电枢调压调速特性。因此，从性能上来讲，变频调速是交流电机最理想的调速方法。 与磁通Φ的关系： 异步电机电压U 1 ⑵ 有⑵式知，若不变，与成反比，如果下降，则增加，使磁路过饱和，励磁电流迅速上升，导致铁损增加，电机发热及效率下降，功率因数降低。如果上升，则减小，电磁转矩也就跟着减小，电机负载能力下降。由此可见，在调节的同时，还要协调地控制，即给电机提供变压变频电源，才可以获得较好的调速性能。 由变压变频装置给笼型异步电机供电所组成的调速系统叫做变压变频调 速系统，它可以分为转速开环恒压频比控制、转速闭环转差频率控制系统，可以满足一般要求的交流调速系统。若调速系统对调速系统静、动态性能要求不高的场合，比如风机、水泵等节能调速系统，可以采用转速开环恒压频比带低频电压补偿的控制方案，其控制系统结构简单，成本也比较低。若要提高静、动态性能，可以采用转速反馈的闭环控制系统。若调速系统对静、动态性能的要求很高，则需要采用模拟直流电机控制的矢量控制系统。矢量控制系统是高动态性能的交流调速控制系统，但是需要进行大量复杂的坐标变换运算，而且控制对象参数的变化将直接影响控制精度。直接转矩控制系统是近十几年来继矢量控制系统之后发展起来的另一种高动态性能的交流调速系统。它避开了矢量控制的旋转坐标变换，而是直接进行转矩“砰—砰”控制。 地铁列车和电动车组的调速系统，对静、动态性能的要求很高，采用矢量控制系统或直接转矩控制系统。地铁列车的牵引系统为直-交变频器，电动车组的牵引系统为交-直-交变频器。 随着电力半导体器件的发展，变频器的发展也经历了几个阶段。电力电子器件的可控性、模块化、控制手段的全数字化，利用了微机的强大信息处理能力，使软件功能不断强化，变频器的灵活性和适用性不断增强。随着网络时代的到来，变频器的网络功能和通信不断增强，它不仅可以与设备网的现场总线直接相连，还可以与信息交换实时数据。 2，牵引变流器工作原理
I C S29.280 S35 中华人民共和国国家标准 G B/T25122.5 2018 轨道交通机车车辆用电力变流器 第5部分:城轨车辆牵引变流器 R a i l w a y a p p l i c a t i o n s P o w e r c o n v e r t e r s i n s t a l l e do nb o a r d r o l l i n g s t o c k P a r t5:T r a c t i o n c o n v e r t e r f o r u r b a n r a i l v e h i c l e 2018-12-28发布2019-07-01实施 国家市场监督管理总局
目 次 前言Ⅰ 1 范围1 2 规范性引用文件1 3 术语和定义1 4 使用条件1 5 系统构成2 6 技术要求2 7 检验方法4 8 检验规则5 9 标志二包装二运输和贮存6 G B /T 25122.5 2018
前言 G B/T25122‘轨道交通机车车辆用电力变流器“分为5个部分: 第1部分:特性和试验方法; 第2部分:补充技术资料; 第3部分:机车牵引变流器; 第4部分:电动车组牵引变流器; 第5部分:城轨车辆牵引变流器三 本部分为G B/T25122的第5部分三 本部分按照G B/T1.1 2009给出的规则起草三 请注意本文件的某些内容可能涉及专利三本文件的发布机构不承担识别这些专利的责任三 本部分由国家铁路局提出三 本部分由全国牵引电气设备与系统标准化技术委员会(S A C/T C278)归口三 本部分负责起草单位:中车株洲电力机车研究所有限公司三 本部分参加起草单位:中车青岛四方车辆研究所有限公司二中国铁道科学研究院机车车辆研究所二中车青岛四方机车车辆股份有限公司二湘潭电机股份有限公司三 本部分主要起草人:冯江华二万伟伟三 本部分参加起草人:刘海涛二夏猛二宋术全二吴冬华二陈鸿蔚三
牵引变流器行业实施方案 20xx年
牵引变流器是列车关键部件之一，安装在列车动车底部，其主要 功能是转换直流制和交流制间的电能量，把来自接触网上的1500V直 流电转换为0～1150V的三相交流电，通过调压调频控制实现对交流牵 引电动机起动、制动、调速控制。轨道交通牵引变流器作为列车关键 部件之一，主要功能是转换直流制和交流制间的电能量。 以转型升级、提质增效为主线，以技术创新和管理创新为支撑点，加快推进供给侧结构性改革，扩大新型产品生产和应用，积极开展产 能合作，有效提高区域产业的质量和效益。 为促进产业转型升级、由大变强、可持续发展，特制定改规划方案，请结合实际认真贯彻实施。 一、发展思路 深入贯彻落实科学发展观，加快转变产业发展方式，优化产业结构，加快技术进步，发展循环经济，提升发展质量和效益，进一步加 大联合重组、淘汰落后力度，走高效的可持续发展道路，促进产业长 期平稳较快发展。 二、原则 1、组织引导，市场推动。坚持组织引导，以政策、规划、标准等 手段规范市场主体行为，综合运用价格、财税、金融等经济手段，发
挥市场配置资源的决定性作用，营造有利于产业发展的市场环境，实现市场由被动向主动的转化。 2、开放融合。树立全球视野，对标国际先进，把握“一带一路”重大战略契机，聚焦产业重点领域，探索发展合作新模式，在全球范围配置产业链、创新链和价值链，更大范围、更高层次上参与产业竞争合作，走开放式创新和国际化发展的道路。 3、区域协同，部门联动。深入推进区域产业发展协同发展，在更大区域范围内打造产业发展链条，形成错位发展、共同发展格局；加强部门间的统筹协调，建立联动机制，形成合力。 三、背景分析 牵引变流器是列车关键部件之一，安装在列车动车底部，其主要功能是转换直流制和交流制间的电能量，把来自接触网上的1500V直流电转换为0～1150V的三相交流电，通过调压调频控制实现对交流牵引电动机起动、制动、调速控制。轨道交通牵引变流器作为列车关键部件之一，主要功能是转换直流制和交流制间的电能量。 轨道交通牵引变流器产业链上游行业为各类配件行业，主要包括电子元器件和金属材料件，其中电子元器件主要包括普通电子元器件（如电解电容）和核心功率器件IGBT。相对其他原材料供应商来说，
西电公司机电学院 毕业生实训报告 系别：工业自动化系 专业：电气维修 班级：电维一班 学生姓名：董鹏 学生学号：11GDW154 指导老师: 刘刚,夏莹
目录 内容提要 (3) 一实习单位介绍 (3) 二实习目的 (4) 三实习要求 (4) 四实习内容 (4) 1 实习情况 (4) 2 实习概况 (4) (1)进厂了解过程 (4) (2)摸索过程 (5) (3)实际操作 (5) 3，主要内容 (9) （1）制品所用的几种大型原料名称牌号时介及制品的主要性能 (9) （2）制品的生产工艺流程 (11) 五实习体会 (12)
内容提要 自实习开始,通过近两个月的下厂实践,让我不仅把学校学到的东西充分的运用到了实践中,而且还使我得到了锻炼,在为人处事以及平日工作中养成了良好的习惯,和较高的素养.本次实习报告主要包括了我所在单位的一些企业文化,以及实习目的,实习过程,实习中遇到的一些问题,还包括了工作中的一些具体的工艺流程,以及主要的一些部件及其性能的介绍.另外提到的每个部件都有具体的彩图一一对照,,使报告更详细明了. －，实习单位介绍： 日立永济电气设备（西安）有限公司是由永济新时速电机电器有限责任公司、株式会社日立制作所和日立（中国）有限公司三方共同出资设立，于２００３年８月２９日正式成立。合资公司注册资金１０４６万美元，投资总额１８９２万美元。永济新时速电机电器有限责任公司是中国最大的铁路机车电传动装置专业化研制生产基地。始建于1969年，经过35年的发展，永济电机厂已成为“中国电气工业100强”、“全国行业50家最大工业企业”。2001年由国家人事部批准设立博士后科研工作站，2003年被认定为国家级企业技术中心，先后四次被评为全国质量效益型先进企业，2004年获得“全国五一劳动奖状”。 永济电机厂主要生产铁路内燃﹑电力机车﹑城市轨道车辆、风力发电及油田、矿山用牵引电机、电控装置和电力、电子产品。 1995年永济电机厂在全国同行业和山西省首家通过北京新世纪和法国BVQI认证机构的 ISO9001质量管理体系双重认证。 1999年通过了法国BVQI和中国环境管理科学研究院认证中心的ISO14001环境管理体系审 核认证。 2000年通过了职业安全卫生管理体系审核认证。 工厂注册资金4亿元人民币，目前员工6000多名，总资产13亿元人民币，2003年销售收入10.6亿元人民币，2004年销售收入11.3亿元人民币。 永济电机厂在2004年被确定为中国北车集团公司内燃、电力机车、动车组交流电传动系统（包括主传动系统和辅助系统）技术引进及国产化的产业化制造基地。承担200KM及以上动车组、大功率交流传动电力机车和内燃机车电气牵引系统的技术引进和国产化工作。 从二十世纪九十年代，永济电机厂就致力于城轨车辆电传动系统产品的开发，为北京地铁配套的电机电器产品已安全运行100多万公里，并主要承担中国首列自主知识产权地铁列车牵引电机的研制工作。2002年永济电机厂引进了日立公司城轨车辆交流传动技术，近年来先后向北京城铁13号线、重庆高架单轨等项目提供电气产品。 永济电机厂生产的电机、电控装置分别装备了全国铁路内燃机车总量的64.4%和35.8%，是中国国内唯一能成套提供DF4～DF12各型内燃机车电机、电控装置的厂家，能为SS3～SS9 各型电力机车成套提供牵引电机及电控装置。为中国铁路五次大提速提供了96.4%的电机和77%的电控装置。并为“新曙光号”、“神州号”、“金轮号”、“天池号”、“先锋号”等动车组配套提供了电机及电控装置。永济电机厂的产品还远销美国、瑞士、加拿大、伊朗等十几个国家和地区。 公司主要面向城市轨道交通车辆和铁路机车车辆市场，采用日立公司具有世界一流水平的技术和工艺，从事城市铁道交通车辆及铁道车辆的电气系统（驱动、辅助电源、车辆信息控制设备、空调装置、换气装置）的设计、生产、销售、售后服务及其有关附带业务。
高速动车组牵引变流器关键数据记录及分析孙宝坤 发表时间：2019-11-11T13:55:13.203Z 来源：《基层建设》2019年第23期作者：孙宝坤郭林[导读] 摘要：随着我国的经济在快速的发展，社会在不断的进步，我国的高速铁路建设在不断的完善，为保障高速动车组安全运行和满足牵引变流器研发及维护的需要，设计开发了高速动车组牵引变流器关键数据记录及解析系统。 中车青岛四方机车车辆股份有限公司山东青岛 266111 摘要：随着我国的经济在快速的发展，社会在不断的进步，我国的高速铁路建设在不断的完善，为保障高速动车组安全运行和满足牵引变流器研发及维护的需要，设计开发了高速动车组牵引变流器关键数据记录及解析系统。本系统以标准CPCI-6U结构数据采集板卡为基础，实现了对模拟信号、高低速数字信号的采集、记录工作，并能通过以太网接口与上位机进行数据传输，完成数据解析。该系统已在多 款动车组牵引变流器中得到应用，在实际故障分析中提供了准确的现场数据，为牵引变流器的研发、调试及维护提供了依据。 关键词：高速动车组；牵引变流器；数据记录；数据解析；CPCI-6U结构数据引言 牵引变流器作为高速动车组交流传动系统的关键设备，直接决定了动车组的使用性能、安全运行和运营能力。高速动车组的原型车从国外引进，无论从技术或价格上都严重影响高速动车组的长期稳定运营和维护，因此研制具有自主知识产权的高速动车组牵引变流器是提升自身设计能力、确保动车组正常运营的基础和保障，同时也是实现自主知识产权高速动车组研制的必经之路。中国铁道科学研究院机车车辆研究所已建成牵引变流器研发与试验平台，具备自主设计能力与条件，如牵引计算平台、电气性能仿真平台、软件开发平台、半实物仿真平台、变流器热仿真计算平台、箱体强度仿真平台、IGBT试验台、功率模块试验台和牵引传动系统综合试验平台，设计能力覆盖不同速度等级、不同功率等级的动车、机车、城际、地铁的牵引变流器。 1系统轻量化 牵引变流器作为整个牵引系统的核心部件之一，其功能是转换直流制和交流制间的电能量，并对各种牵引电机起控制和调节作用，从而控制车辆的运行。系统轻量化主要是从主电路结构上进行优化，在满足牵引性能和实现自我保护的前提下，尽量选用最少的电子元器件，其他功能通过控制软件实现。 2系统工作流程 数据记录解析系统主要实现外部模拟信号、数字信号的高速采集、触发记录工作，同时具备上位机网络授时、网路数据下载等功能。系统工作流程如图2所示。①系统上电后，主控芯片初始化并启动，完成工作参数的初始化工作，以及完成GPMC接口（FPGA和ARM的数据交互接口）的配置工作。②系统初始化完成后，启动1个1min定时器，如果在1min内高速数据采集板收到外部网络的授时指令，则配置本地时间，结束1min定时，如果没有收到授时指令，则等待定时器结束。③定时结束后，高速数据采集板启动数据采集工作。④在采集过程中，FPGA循环采样外部IO信号以及模拟量输入信号，并将采集到的数据通过GPMC总线传输给ARM处理器。⑤ARM处理器内建2个大容量的数据缓冲区，一个采用FIFO原理，实时刷新保存0.5s的采样数据，作为数据记录信号到来前0.5s的数据；另一个用来保存数据记录信号到来后0.5s的数据。⑥在采集过程中，FPGA不断检测外部数据记录信号，当监测到数据记录信号后，FPGA通过ARM中断通知ARM 处理器数据记录信号到来。⑦ARM处理器响应数据记录信号，停止对前0.5s数据缓冲区的实时刷新，将数据存储位置换为第2个数据缓冲区，并且持续采样工作0.5s。⑧0.5s后ARM处理器将整个1s的采集数据作为1个数据记录存储到NANDFLASH中。⑨高速数据采集板内部建立防误触发机制，如果2次数据记录信号间隔小于0.5s，高速数据采集板将以最后一次的数据记录信号作为数据记录点。另外，在采集过程中，外部计算机可以通过ftp登陆到高速数据采集板并下载高速数据采集板中记录的数据文件。 3高速动车组牵引变流器关键数据记录及分析 3.1变压器轻量化设计 变流器通过安装固定支座安装变流器柜中，通过四个M16螺栓固定在柜体支撑梁上，其作用是实现电压变换，同时具备滤波的功能，其使用电路图如图3所示，电路中使用代号为T1。该变压器的工况为IEC60310：2004中规定的1类工况（正常工作制）。其空载变压比为1512Vrms：420Vrms，其输入电压为幅值3600V的PWM波。其轻量化从产品的线圈、磁芯、骨架入手，如线圈采用铝制，磁芯选择合适的大小，骨架在满足强度要求的基础上，采用合适的柜架结构，本变压器经过优化后从原来的820KG，减小到750KG，为整个变流器的轻量化提供支持。 3.2牵引仿真计算平台 针对高速列车牵引系统及其关键部件，建立了包括牵引变压器、牵引变流器、牵引控制装置等关键部件的仿真设计平台，可以完成牵引系统各部件的特性分析与设计优化，以支撑牵引系统和牵引变流器研发能力的提升。利用牵引仿真计算平台开展牵引系统方案设计，包括计算列车牵引功率、设计列车牵引制动特性及优化设计牵引变压器、牵引变流器、牵引电机等方案。 3.3有限元模型 考虑到变压器振动主要是影响靠近变压器端的柜体，建模时忽略远离变流器端柜体，并对内部一些的结构和部件进行简化处理，这样在不影响计算可靠性的前提下减少了工作量和计算成本。模型中板梁结构采用面单元，部分设备采用体单元，隔振器用三个方向的弹簧阻尼单元模拟，橡胶材料阻尼比假定为0．08，柜体顶部螺栓连接处采用刚性约束。 3.4牵引控制单元软件设计 （1）软件开发平台。牵引变流器的核心控制设备是TCU，而变流器的可靠性、可用性、可维护性和安全性（RAMS）指标很大程度上也受到软件设计影响。国外各大牵引系统供应商都具有成熟的、支持实时操作系统的软件开发平台。牵引控制单元除具备自主知识产权的控制单元硬件外，还自主开发了基于硬件的软件开发平台TKDET，支持图形化的编程，并具有自主知识产权的底层库。该开发平台使得软件编程分工明确，模块化、形式化/半形式化语言开发相结合，与国际标准相接轨。牵引控制单元软件设计完全基于自主研发的TKDET软件平台，软件层次清晰，逻辑分明，具有较好的可读性与可移植性。（2）半实物仿真平台。为了对控制单元的控制逻辑与控制策略进行分析，搭建了硬件在回路的DSPACE半实物仿真平台，该平台可实现实时快速在线仿真和离线仿真。在设计初期可以在该仿真平台进行控制软件的测试与验证。 3.5基于Labview的数据解析软件
牵引变流器项目 合作方案 规划设计/投资分析/产业运营
报告说明— 该牵引变流器项目计划总投资8552.61万元，其中：固定资产投资6516.82万元，占项目总投资的76.20%；流动资金2035.79万元，占项目 总投资的23.80%。 达产年营业收入14435.00万元，总成本费用10968.27万元，税金及 附加147.93万元，利润总额3466.73万元，利税总额4092.83万元，税后 净利润2600.05万元，达产年纳税总额1492.78万元；达产年投资利润率40.53%，投资利税率47.85%，投资回报率30.40%，全部投资回收期4.79年，提供就业职位223个。 牵引变流器是列车关键部件之一，安装在列车动车底部，其主要功能 是转换直流制和交流制间的电能量，把来自接触网上的1500V直流电转换 为0～1150V的三相交流电，通过调压调频控制实现对交流牵引电动机起动、制动、调速控制。轨道交通牵引变流器作为列车关键部件之一，主要功能 是转换直流制和交流制间的电能量。
目录 第一章项目概论 第二章项目建设单位基本情况第三章项目建设必要性分析第四章建设规划分析 第五章选址分析 第六章工程设计说明 第七章项目工艺及设备分析第八章环境保护概述 第九章安全规范管理 第十章风险应对评估 第十一章项目节能方案分析 第十二章进度说明 第十三章投资可行性分析 第十四章项目盈利能力分析 第十五章总结说明 第十六章项目招投标方案
第一章项目概论 一、项目提出的理由 牵引变流器是列车关键部件之一，安装在列车动车底部，其主要功能 是转换直流制和交流制间的电能量，把来自接触网上的1500V直流电转换 为0～1150V的三相交流电，通过调压调频控制实现对交流牵引电动机起动、制动、调速控制。轨道交通牵引变流器作为列车关键部件之一，主要功能 是转换直流制和交流制间的电能量。 二、项目概况 （一）项目名称 牵引变流器项目 （二）项目选址 xx经济开发区 项目选址应符合城乡建设总体规划和项目占地使用规划的要求，同时 具备便捷的陆路交通和方便的施工场址，并且与大气污染防治、水资源和 自然生态资源保护相一致。所选场址应避开自然保护区、风景名胜区、生 活饮用水源地和其他特别需要保护的环境敏感性目标。项目建设区域地理 条件较好，基础设施等配套较为完善，并且具有足够的发展潜力。 （三）项目用地规模
牵引变流器 电力机车以及安装电传动装置的其他机车上设置在牵引主电路中的变流器。牵引变流器的功能是转换直流制和交流制间的电能量，并对各种牵引电动机起控制和调节作用，从而控制机车的运行。 电力机车以及安装电传动装置的其他机车上设置在牵引主电路中的变流器。牵引变流器的功能是转换直流制和交流制间的电能量，并对各种牵引电动机起控制和调节作用，从而控制机车的运行。 牵引整流器可分为下述四类 交流-直流整流器 将交流电整成直流电,主要有两种形式：采用桥式整流线路的桥式整流器和采用中抽整流线路的中抽整流器。图1a为应用在电力机车上的单相桥式线路，交流电压u正半周经二级管1和二极管3、负半周经二极管2和二极管4接到直流侧，从而在直流侧得到不变方向的脉动电压Ud,经过平波电抗器Ld滤去脉动成分后用于驱动直流牵引电动机，其电压波形图如图1a上部所示。图1b为单相中抽整流线路图和电压波形图。图1c为柴油机车采用的三相桥式整流线路图和电压波形图。若用适当数量的二极管串联（以增加电压）和并联（以增加电流）代替原理图中的一个元件，则可构成所需功率的交-直整流器。 在上述整流器中换用控制元件就可得到可控整流器。以晶闸管代替图1中的二极管,就成为全控桥式整流器，又称相控整流器。控制晶闸管每周期中的开始导通时刻（ɑ角），从而控制直流侧电压。图2为单相全控桥式整流电路图和相应的电压电流波形图。如果控制ɑ＞π／2并人为地使牵引电动机电势反向，则变流器进入再生制动工况,此时全控桥式整流器就处于有源逆变的工况,将机车的动能反馈给电网。如果晶闸管和二极管混合接成图3的方式，则构成单相半控桥式整流器，二极管在晶闸管未开通前起负载续流作用。半控桥式整流器只能调压，不能再生制动。全控桥和半控桥是桥式整流器的两大类，应用较广。 直流-直流变流器 又称斩波器,用以改变直流电压平均值的一种装置。用晶闸管强迫关断方法，周期性地控制直流电源和负载间的通断，使斩波器输出端得一脉动电压，用平波电抗器Ld滤去脉动成分，则在负载上得到一由周期导通角ɑ控制的直流电压Ud。图4为其原理图，其中F为强迫关断器件，D为续流二极管，M为负载。电压Ud实为由ɑ角控制的斩波器出端电压U2的平均值。斩波器经适当的改接可有再生制动性能。直流斩波器多用在直流电力机车、动车组和地铁车辆上。 直流-交流变流器 又称逆变器,将直流电变成交流电的变流器，有电压型和电流型两种。 ①电压型逆变器：单相作用原理如图5a所示，由于换向要求直流侧电压Ud需保持恒定而得名。如果控制电路触发脉冲使器件F1、F2的通断次序如图5b，则交流侧可得一矩形波电压如图。5c该交流电压幅值为Ud,而频率可由控制回路进行调节。图5a中c为支撑直流电压用的支撑电容，D1、D2为当负载电流和电压不同相时做续流用的续流二极管。 异步牵引电动机起动时要求逆变器供出幅值可变的、接近正弦的低频电压,这可用分谐波调制法控制F1、F2的通断顺序来达到。电压型逆变器在控制电路作用下能顺利地转入再生制动。利用这一可逆性又可制成交-直-交电力机车电源侧变流器，它能提供恒定的中间环节直流电压，又可调节交流电网侧的功率因数和改善电流波形，这就是电压型四象限变流器。 ②电流型逆变器：电路原理如图6a,它要求直流侧是一电流源，即Id要相对稳定,这可以采用串联电抗器Ld来达到。如果控制各强迫关断器件的导通顺序(图6b)，则在电机每相
有轨电车牵引变流器主要系统功能设计 发表时间：2019-07-22T16:04:25.913Z 来源：《基层建设》2019年第13期作者：刘森 [导读] 摘要：介绍了江苏经纬轨道交通设备有限公司研制的应用于有轨电车的牵引变流器主要系统功能。 江苏经纬轨道交通设备有限公司江苏苏州 215104 摘要：介绍了江苏经纬轨道交通设备有限公司研制的应用于有轨电车的牵引变流器主要系统功能。随着近年有轨电车行业的不断的发展，更加突显有轨电车牵引系统功能繁多，设计灵活的特点，通过牵引系统的完全自主化设计，能够为有轨电车行业的发展助力。 关键词：有轨电车；牵引系统；系统功能；自主设计 引言 随着交通运输对绿色环保公共交通工具的需求，100%低地板有轨电车在国内的得到了快速发展，在北京、上海、广州、深圳、成都、南京、苏州、沈阳、青岛、佛山、珠海、武汉等多个城市及地区实现了商业化运营，取得了良好的经济及社会效益。牵引系统也实现了自主化和国产化，本文以使用交流异步电机传动系统的五模块有轨电车为例，概要介绍牵引变流器的主要系统功能，对有轨电车的牵引系统配置选择、技术咨询上能够提供相关帮助。 一、车辆主要信息 图 1 列车配置 车辆包含5个模块，Mc1及Mc2为带司机室动车，设置1台动力转向架，每台转向架配置两台牵引电机；F1及F2车位浮车，Np车为带受电弓的拖车，配置有拖车转向架。Mc车安装有牵引变流器，按照不同需求，电机控制方式可选取1C1M或1C2M，既轴控或架控。 二、牵引系统主要功能 牵引系统作为列车的重要系统，为列车提供牵引及电制动力的同时，也与制动系统、TCMS系统等有密切的关联。本章节对牵引系统的主要功能做简要介绍及描述。 2.1牵引、电制动功能 按照车辆载荷及司控器手柄级位的不同，牵引变流器可提供不同的牵引及电制动力，同时根据接触网电压的不同，变流器控制单元对牵引及电制动的功率会做出相应的限制。根据EN50388，在不同网压下提供不同的牵引及电制动功率。 2.2冲击控制功能 为确保旅客乘车的舒适性，在牵引及电制动力施加及取消的过程中，需牵引变流器按照一定的“速率”控制牵引及电制动力施加及取消。 2.3轮径校验功能 牵引电机在不同轮径下需输出不同的转矩，以确保在不同轮径下车辆的轮周力的一致性，使车辆的牵引及电制动性能保持一致。在列车速度高于一定值时，牵引变流器接收到轮径校验指令后，车辆进入惰行模式一定时间，在没有空转情况发生时，牵引变流器根据标准轮对其他轮的轮径进行校验，并在牵引变流器的程序中更新，以实现轮径校验的功能。 三、方向识别及限速功能 根据占用不同司机室信号及方向信号，牵引变流器能够区分列车运行方向的“向前”及“向后”，为确保安全，一般车辆“向后”的最高限速为10km/h。在不同的运行模式中，对于车辆的最高运行限速也不同。 3.1超速保护功能 为确保车辆的运行速度不高于当前工况下规定的最高限速值，牵引系统提供超速保护功能。在车辆处于不同的速度范围内，由不同的牵引及电制动逻辑施加，确保车辆速度不会超过最高限制速度。 3.2定速巡航功能 列车在运行时，牵引变流器可提供定速巡航功能。对于巡航功能的目标速度及巡航指令，可由两种方式给定： ? 司控器手柄处于牵引位，TCMS给定目标速度值，通过网络总线将巡航指令及目标速度值发送至牵引变流器，牵引变流器进入巡航模式。 ? 以当前速度作为目标速度，在一定时间内将司控器手柄由牵引位转换至惰行位再转换至牵引位，在无制动指令的情况下牵引变流器以当前速度作为目标速度进入巡航模式。 当牵引变流器接收到制动指令时，退出巡航模式。 3.3防溜车保护功能 为防止车辆在坡道上启动时产生倒溜现象影响行车安全，牵引系统提供倒溜保护功能。列车启动过程中，当牵引变流器收到牵引指令后开始建立牵引力，当整车牵引力建立到一定值时，车辆的保持制动开始缓解，牵引变流器收到制动缓解状态信号有效后，持续建立牵引力直至目标值。 牵引系统会对车辆请求的方向及车辆实际的运行方向做检测并判断列车是否溜车。牵引系统检测到溜车现象超过一定时间或溜车现象发生一定距离后，将向车辆发送制动请求指令，以确保能够及时停车处置。 3.4制动未缓解运行保护功能 车辆启动后，牵引变流器如在一定时间内未收到制动缓解状态信号有效，将执行牵引封锁，防止“抱闸行车”的现象。在特殊情况下，变流器未收到制动缓解信号，但车辆需动车，此时变流器可按一定的操作逻辑进行此功能的复位，如司控器手柄的惰行复位，既：行车后
湖南铁路科技职业技术学院毕业设计任务书 课题：IGBT在地铁车辆牵引变流器中的应用及 维护检修 专业： 班级： 学生姓名： 所属院系： 指导教师： 湖南铁路科技职业技术学院教务处监制
设计目标 通过本课题的设计，使学生对IGBT技术在地铁车辆牵引变流器上的工作原理与故障处理方面理论专业知识形成更进一步的认知，同时理论联系实际，归纳总结IGBT技术在地铁车辆牵引变流器上的工作特点及其故障处理中的知识要点，为就业后的工作岗位奠定基础。 1）进行地铁车辆牵引变流器中IGBT检修工艺设计时，掌握真实的检修工具、检修设备、检修仪表和检修技术等内容，具备初步进行工艺设计的能力； 2）通过分析解决地铁车辆牵引变流器中IGBT常见故障处理的实际问题，使学生建立正确的分析方法，达到具备基本检修技能的目的。 任务描述与要求 1、分析目前IGBT的应用发展与现状； 2、以目前正式运营的某一实际地铁线路为例来分析牵引变流器中IGBT部分的电路拓扑结构及其工作原理； 3、设计该项目线路牵引变流器中IGBT部分电路的日检、月检和架修工艺流程； 4、绘制该项目线路牵引变流器中IGBT部分电路日检、月检和架修的工艺流程图； 5、根据实际情况对该项目线路牵引变流器中IGBT部分电路的检修流程工艺进行优化，并对牵引变流器中IGBT部分电路的常见故障进行分析总结。
实施进程安排 1、2016年2月20日—2016年3月10日，完成毕业设计和论文初稿； 2、2016年3月11日—2016年3月17日，毕业设计论文定稿； 3、2016年3月18日—2016年3月23日，毕业设计评阅； 4、2016年3月24日—2016年3月30日，毕业设计答辩； 5、2016年4月7日，相关资料上传空间； 毕业设计论文代做平台《580毕业设计网》是专业代做团队也有大量毕业设计成品提供参考 参 考资料《城市轨道交通车辆检修》耿幸福人民交通出版社 《城市轨道交通车辆检修》阳东卢桂云机械工业出版社另：网络、知网、教材和图书馆都有相应资料可查询
轨道交通车辆牵引控制发展现状与趋势分析 摘要：轨道交通车辆牵引控制技术在两个世纪前就已经产生了，随着社会的不 断发展，科学技术的不断进步，轨道交通车辆牵引控制技术也在不断发展个变革，该技术的发展经历了一系列的变革，从牵引装置为中心发展为现代的以平台化技 术为中心的高性能控制技术，在很大程度上推动了其标准化和个性化。本研究针 对轨道交通车辆牵引控制的发展现状以及趋势展开了详细的探究，首先就铁路电 力牵引技术的发展历程进行了分析，然后分析了现代列车牵引传动系统控制特点 以及现代列车牵引控制系统技术体系，最后分析了轨道交通车辆牵引控制技术的 发展趋势。 关键词：轨道交通；车辆；牵引控制；发展现状；趋势 1 我国铁路电力牵引技术发展历程 我国坚持走自主研发与技术引进相结合的方式，不断发展进步，电力牵引控 制技术发展路径与国际上技术发展路径相类似，经历了交直电传动到交流电传动 的发展历程。基于交直传动系统形成“韶山”系列电力机车和东风系列内燃机车， 基于交流传动系统形成目前的HX系列机车、CRH系列动车组和高速列车以及系 列城市轨道交通车辆。我国于1958年仿制出第1台参照前苏联H60型的单相引 燃管整流器6Y1型电力机车，1968年改名为SS1并小批量生产；1968~1985期间，SS1型机车的速度控制技术发展为变压器极间调压加可控硅整流方式，并批量生产；自主研制成功采用以运算放大器为核心器件的闭环控制SS2型原型车；1979 年株洲电力机车工厂和株洲电力机车研究所吸收了SS1和SS2的成熟经验，研制 成功采用相控整流和模拟电子控制技术的SS3型机车，并大批量生产；1985年， 试制成功我国第1台相控整流8轴货运电力机车SS4，并发展形成了较为完整采 用相控整流及调速控制直流传动的4、6、8轴货运、客运系列机车，包括SS3B、SS5（原型车）、SS6、SS4G、SS7等车型。1985/1986年在进口8K和6K机车的同时，同步引进了这些机车的先进技术，在消化吸收与结合中国国情的基础上，自 主研制成功了基于计算机（网络）检测控制电力机车，包括SS8、SS9、SS4B、 SS4C、SS6B、SS7B、SS7C等机车，故障诊断技术得到应用。 2 现代列车牵引传动系统控制特点 列车牵引电传动系统的基本任务是通过机电能量转换，达到速度、位置和转 矩控制的目的。其本质是电机和变流系统的性能。现代牵引系统采用交-直-交 （城轨系统为直-交）电传动形式。牵引设备主要有高压电器（主变压器）、牵引 变流器和牵引电机及相关控制系统等。牵引主电路包括网侧电路、（四象限整流 电路）直流环节电路和三相逆变电路等。列车的牵引力来源于动轮与钢轨之间的 粘着力。轮重、轮轨材料的弹性及在车轮上施加的转矩构成了粘着力的三要素。 列车是以基本动力单元为基础构成的，并可以灵活组合形成不同的编组，以满足 不同的运输需求。按照列车动力的动力需求及用途，多动力单元的组合形式有动 力集中的机车或固定重联机车、动力分散的动车组或城轨列车以及重载组合列车等。根据模块化、平台化与结构化思想，列车牵引控制功能可以划分为3个层次，即列车控制级、车辆控制级和传动控制级，如图1所示。牵引控制系统的列车控 制级负责整列车的上层控制、状态监测与故障诊断等，主要功能包括：操作端选 择与确定逻辑、运行方向及左右侧，牵引和制动指令以及列车速度特性控制、牵 引和制动力协同、列车级故障诊断与安全导向、辅助系统控制及记录和信息交互等；车辆级控制实现动力单元内控制、状态监测与故障诊断等；传动控制级实现
牵引变流器 牵引变流器从负载来看可分为电压型和电流型两种。由于电压型变流器相对于电流型变流器具有较大的优势，所以在交流传动领域大多采用电压型逆变器。电压型变流器的驱动一般采用“四象限变流器＋中间直流电路＋电压型逆变器＋异步牵引电动机”的方式。 根据变流器输出交流侧相电压的可能取值可将电压型变流器分为两点式和三点式。在交流传动领域，当中间电路直流电压kV kV U d 8.2~7.2>时，主电路中通常采用两点式结构；当kV U d 3>时，宜采用三点式结构。下面将分别介绍两点式变流器和三点式变流器的工作原理。 一、两点式牵引变流器 图3.1为两点式牵引变流器的一种典型电路。它主要由两点式四象限脉冲整流器、中间直流电压回路和两点式PWM 逆变器组成，由牵引变压器的二次绕组供电。 图3.1 两点式变流器电路原理图 逆变器把中间回路直流电压变成幅值和频率可调的三相交流电压，供给异步牵引电机。在起动范围内，逆变器按脉宽调制模式进行控制，当逆变器输出达到规定值时，转入方波模式。有时，在逆变器和异步牵引电机之间串入平波电抗器，用以抑制起动过程电动机电流中的谐波分量，改善转矩脉动状况，并减少损耗。起动完成后，通过接触器把它短接。 当机车进行再生制动时，整个系统的工作原理及方式没有发生什么变化，主电路结构也不发生任何变化。为了使牵引电动机能够进入发电机状态，控制系统应使异步牵引电动机工作在负的转差频率。在交流传动电力机车发展的初期，为保证电气制动的可靠性和安全性，还装有制动电阻和转换开关。如果电网不能接受再生能量或网侧整流器故障，应立即在无电流状态下接入制动电阻。 1.两点式四象限脉冲整流器及中间储能环节 1) 两点式四象限脉冲整流器 在交流传动领域，网侧变流器现大多采用四象限脉冲整流器，它具有以下优点： (1)能量可以双向流动； (2)从电网侧吸收的电流为正弦波； (3)功率因数可到达1； (4)减低了接触网的等效干扰电流，减少对通讯的干扰； (5)可以保证中间回路直流电压在允许偏差内。 四象限脉冲整流器的结构如图3.2所示。
CRH2型动车组牵引变流器 CRH2型动车组牵引变流器(以下简称变流器)由单相三电平脉冲整流器、中间直流电路、三电平逆变器、真空交流接触器等主电路设备以及牵引控制装置、控制电源等控制设备组成。上述设备安装在1个箱体内，为减轻质量，箱框采用铝合金结构。每个动车设置一台牵引变流器，每台变流器驱动4台并联牵引电动机。牵引变流器主电路功能框图参见图7.23，脉冲整流器和逆变器主电路功率模块连接图参见图7.24。主电路功率开关通状态和输出相电压的关系参照表7.16。
牵引变压器牵引绕组输出的AC1500V、50Hz单相交流电.通过三电平PWM脉冲整流器变换为直流电，经中间直流回路将DC@@@@600～3000V(再生制动时稳定在3000V)的直流电输出给牵引逆变器，牵引逆变器输出电压、频率可调的三相交流电(电压为O～2300V，频率为O～220Hz)驱动牵引电动机。三电平逆变器采用异步调制、5脉冲、3脉冲和单脉冲相结合的控制方式。变流器取消了中间直流回路的二次滤波环节.牵引变压器不需设置二次滤波电抗器，使得二者质量均得到大幅度降低。 牵引变流器外形如图7.25，结构图如图7.26.外形尺寸如图7.27，内部接线图如图7.28，主要组成部件如表7.17。箱体中央位置配置脉冲整流器功率模块(2台)和逆变器功率模块(3台)。牵引，变流器靠列车侧面配置两台电动鼓风机(主鼓风机)，向功率模块冷却器送风。箱体内部集中设置真空接触器、继电器单元和牵引控制装置等，便于集中检杏。
表7.17牵引变流器主要组成部件
7.5.1脉冲整流器工作原理和技术参数7.5.1.1概述
地铁牵引传动系统 进入21世纪以来，随着我国现代化建设和社会经济的飞速发展，现代城市人口大量增加、地域不断扩大，城市交通堵塞问题日益突出，交通事故、噪音和空气污染等影响着人们的工作和生活。轨道交通在优化城市空间结构、缓解城市交通拥挤、保护环境等方面均显示出积极促进作用，已日益成为中国走新型城镇化道路的重要战略举措。伴随着中国城市化进程的加快，城市交通需求剧增，城市轨道交通也进入高速发展时期。地铁作为城市快速轨道交通的一种工具，因其具有运量大、快捷、安全、舒适、乘坐方便、对环境污染少、占地面积小等诸多优点而受到越来越多城市的青睐。 车辆是地铁运输的主要载体，由于科技的高速发展，高性能的交流传动系统(牵引系统)己广泛应用于地铁车辆。据统计，欧美、日本等城市轨道交通技术强国，自20世纪90年代以来设计的地铁车辆全部采用IGBT或IPM的VVVF交流传动装置，极大地提升了地铁车辆在牵引、制动方面的动力性能。地铁车辆对牵引传动系统的安全性、可靠性、稳定性要求很高，由于各种历史原因，国内对地铁车辆交流传动系统的研究起步较晚，我国最早期的交流传动地铁列车都是整车进口的，但是，大量采用国外的变流器产品，不仅对我国轨道交通行业的发展极为不利，还会导致将来地铁车辆(一般地铁电气设备的使用寿命为30年)运营维护及维修成本提高。随着科技的发展和研究的不断深入，我们国家在装备制造方面已具备了一定的生产能力和技术基础，已经可以实现车体、空调、转向架、车钩、车门、乘客信息系统、ATO等列车重要部件的国产化，但是像牵引传动系统这样的关键部件，虽然取得一定进展，可是与国际先进水平相比，仍存在差距，国内已建或在建的地铁项目中，鲜有应用国产牵引变流设备的先例。 地铁车辆的运行条件与干线铁路/高速动车有很大差异。地铁车辆以动、拖车固定编组方式运行，站间距短，停靠站数多，区间运行时分少，要求列车动力性能优越，有较强的短时过载、断续工作能力;而大铁路的动力配置则关注城际间长距离的恒速/恒功率稳定运行，因此地铁不能像大铁路那样来进行牵引动力性能配置，这对地铁建设投资、列车服役寿命以及降低运营成本等方面均有重要影响。无论是地铁列车还是干线大铁路，其动力性能的发挥都是依靠牵引传动系统实现的，然而地铁车辆独特的运行特征决定了其牵引传动系统设计，可以借鉴
牵引变流器行业行动计划 行业发展实施规划 牵引变流器是列车关键部件之一，安装在列车动车底部，其主要 功能是转换直流制和交流制间的电能量，把来自接触网上的1500V直 流电转换为0～1150V的三相交流电，通过调压调频控制实现对交流牵 引电动机起动、制动、调速控制。轨道交通牵引变流器作为列车关键 部件之一，主要功能是转换直流制和交流制间的电能量。 牢固树立创新、协调、绿色、开放、共享的发展理念，发挥区域 示范引领作用，加快产业领域体制机制创新，促进城市建设发展转型，实现产业发展进一步提升。 为了加快区域产业结构调整和优化升级，推进未来几年产业健康 快速发展，按照“领先发展、科学发展、又好又快发展”和“产业倍增”的战略部署，结合区域产业发展情况，制定本规划。 一、发展路线 牢固树立“创新、协调、绿色、开放、共享”发展理念，围绕产 业先行示范区和新型城镇化建设，围绕努力全面建成小康社会，进一 步树立可持续发展理念。 二、坚持原则
1、坚持融合发展。推进业态和模式创新，促进信息技术与产业深度融合，强化产业与上下游产业跨界互动，加快产业跨越式发展。 2、坚持协调发展。围绕战略性新兴产业等重大需求，鼓励产学研用相结合、上下游产业融合发展，促进发展速度与质量、效益相统一，与资源、环境相协调。 3、因地制宜，示范引领。着眼区域实际，充分考虑经济社会发展水平，逐步研究制定适合区域特点的能效标准。制定合理技术路线，采用适宜技术、产品和体系，总结经验，开展多种示范。 4、深化改革，开放发展。加快重点产业领域的供给侧改革，充分发挥市场对产业资源配置的决定性作用。探索建区域产业协同发展的体制机制，积极参与“一带一路”建设，鼓励企业“走出去”，发展更高层次的开放型经济。 5、坚持创新发展。加快自主创新，创新管理模式，发展新业态，延伸产业链，提高产品附加值。 三、产业背景分析 牵引变流器是列车关键部件之一，安装在列车动车底部，其主要功能是转换直流制和交流制间的电能量，把来自接触网上的1500V直流电转换为0～1150V的三相交流电，通过调压调频控制实现对交流牵