牵引变流器

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。

图3.2 四象限脉冲整流器原理图

与PWM 逆变器的控制类似，整流器的每个桥臂电路的控制方法也是由三角形载波与正弦调制波的交点来决定桥臂中的上下两个元件的换流时刻。二个桥臂的正弦调制波相位差为180°。由于电源侧存在回路电感（或机车牵引变压器的漏抗），因而可使中间直流电压d U 高于由整流二极管41D D -所产生的最大可能的整流电压，即：d U >N U

式中N U 为网压的峰值。比如s U >0时，触发2T ，那么变压器次边绕组通过2T —4D 短接；由于变压器具有相当大的短路电抗(对于50Hz 接触网，通常短路阻抗%30>K U ），所以电流上升率是有限的。现在如果使2T 4D 重新关断，那么变压器经由1D 和4D 流入中间回路。正是这种升压斩波的结果，使得在较低的变压器次绕组电压下，能够得到较高的中间回路直流电压d U 。对于负半波也有类似的情况。

四象限整流器分别在四象限的工作状态：

表3.1 两点式四象限脉冲整流器的工作状态表

如果把一台机车上的几组四象限整流器错开相位进行斩波，比如4组四象限整流器相互位移90°，从而成倍地提高接触网上的等效斩波频率，进一步改善接触网的性能。所以不同于一般的交直整流电路，它是一种交直斩波升压电路。与此同时，通过调制，可使直流电压d U 在电源回路的s U 两端产生工频交流正弦电压s U 。通过对s U 相位和幅值的控制，可以达到电源侧回路内电流N I 与N U 同相位，即基波相位移系数等于1，同时由于调制的频率足够高或者电感N L 足够大，可使电流畸变系数接近于1，这样就可使功率因数接近于1。

必须指出，在有限的调制开关频率和电感N L 之下，S u 除了基波1S u 外，还包括高次谐波。因此，整流电流除了直流分量a I 和二倍网频交流分量2i 外，还包括更高次谐波分量。同时，在接触网中同样存在高次谐波分量。所以接触网的功率因数略小于1。

图3.3 PWM 整流器的等效电路及其向量图

由四象限整流器的等效电路可知道：

S N N U L j U +=ω （3.1）

（a ）整流状态 （b ）回馈状态

图3.4 电压型PWM 整流器基波向量图

由上面等式关系及向量图，可知当N U 与N I 方向的关系可以断定四象限整流器的工作

状态，即：N U 与N I 方向一致时，为整流状态，N U 与N I 方向相反时，为逆变状态，从上面

四象限整流器工作状态表我们可以看出整流状态有4个，而实际在机车里只要一象限和三象限的整流状态，而逆变要二象限和四象限的逆变状态。

四象限变流器控制主要有瞬态电流控制和电压相量控制两种方法。而比较起来，瞬态电流控制具有更好的瞬态特性，并且在电网电压发生畸变的情况下，四象限变流器输入电流的畸变也很小。因此在实际应用中，大多数都采用瞬态电流控制的方法。我国“中原之星”电动车组和“奥星”电力机车都采用瞬态电流控制的方法。

2）中间储能环节

在交—直—交变流器中，储能器是作为变流器的四象限整流器和负载端变流器的逆变器之间的联接纽带，一般称之为中间回路。在电压型脉四象限整流器中，由两个部分组成：一个是相应于2倍电网频率的串联谐振电路(也可以取消)，但是本动车组取用2倍电网频率滤波；另一个是滤波电容器或支撑电容器。

(1) 二次谐波滤波电路

从四象限整流工作介绍中我们可知：

第一，因为串联谐振电路对2 倍网频调谐，所以二次谐波电流从这个谐振电路流过，而直流分量d I 流入负载。

第二，2倍网频的串联谐振电路的无功功率，来自与阻抗N L 的功率交换，并因而降低电源的瞬时功率的脉动分量。

第三，表示电源的感性的无功功率需要一个容性的无功功率来加以平衡，所以，从电源侧来看，四象限整流器可以用一个可变电容c 和一个可变电阻L R 的并联电路来等效地表示。可变电容代表其与漏感N L 交换无功功率的那个部分，而L R 代表不同负载所要求的有功功率。

在选择串联谐振电路的电感和电容值时，除了考虑很大的谐振电流可能在电容器上产生过电压的危险外，还必须考虑电抗器的结构尺寸与电感值、持续电流与最大电流有关，而电容器的结构尺寸与电容值、最大电压与充电损耗有关。所以，适当选择参数，将有助于减少总费用。

(2)支撑电容器d C

在理想情况下，特别是当负载纯粹是一个电阻时，并不需要另外一个储能器的。因为反应漏感和四象限整流器之间无功功率变换的二次谐波电流从串联谐振电路上流过，而流到负载上去的是一个纯直流分量。但是实际上，由于以下原因，在脉冲整流器的输出端，或者说在中间回路中，由电容器构成的另一个储能器是必不可少的，这是因为：

(1)与脉冲整流器、逆变器交换无功功率和谐波功率。它们是在脉宽调制过程中产生的。

(2)与异步电动机交换无功功率。

(3)由于串联谐振回路中实际存在的电阻，二次谐波电流并非全部通过串联谐振电路，而是由串联谐振电路和支撑电容器d C 分流。所以，从这个角度出发来说，支撑电容器d C 也

部分地起着与变压器漏感交换无功功率的作用。

(4)支撑中间回路电压，使其保持稳定。如果这个电容器太小，变流器的控制将变得相当困难。因为控制稍有一点误差，中间回路的电压就会出现很大的波动。

由于中间回路与两端变流器之间存在着复杂的能量交换过程，迄今还没有简单实用的方

C的值。但人们可以通过系统仿真，并按照以下准则来判定经法来选择合适的支撑电容器

d

验取值的正确性。这些准则包括：

(1)中间回路直流电压保持稳定，峰—峰波动值不超过规定的允许值。

(2)中间回路直流电流是连续的值不超过规定的许可位。

(3)中间回路的损耗应保持最小。

(4)所选择的电容器的参数不会影响整个系统的稳定性。

(5)应当成功地抑制逆变器和电机中发生的暂态过程，保持系统稳定。

此外，还必须指出，在牵引应用中，如果没有正确地选择中间回路电容器的值，其高频电流可能引起对通信和信号系统的电磁干扰。

2.逆变器

逆变器的作用是把中间直流电压变换成三相交流电压，为异步牵引电动机提供频率和幅值可调的三相交流电源，同时通过调节三相输出电压波形控制牵引电动机的磁通和转矩。因此，异步牵引电动机的驱动性能主要取决于逆变器的控制。提高逆变器的开关频率，实现高动态性能控制技术（如磁场定向控制和直接转矩控制），有利于异步牵引电动机体现其优秀的牵引性能。

三相电压型逆变器的结构与工作原理

三相逆变器电路由6个带无功反馈二极管的全控开关构成。如下图3.5所示。也可以认为它是由三个单相半桥逆变器电路组合构成。在控制上，三个半桥间依次相差三分之一周期。三相负载接在三个半桥的输出端。虽然实际上只需要一个直流电源，但为了分析方便，可将该电源看成是两个电源的串联，并有一个假想的中点“0”。

图3.5 三相180度电压型逆变电路

电路的工作波形如图3.6所示。由于电压型逆变电路的输出电压波形只取决于其开关的状态而与负载的性质无关，所以，很容易得到各个半桥输出端a、b、c对假想的直流电压中点的电压波形图。它们是180°的方波交流电压，其幅值为Ud/2。电路工作时开关T1—T5均导通180°，故这种逆变电路根据其主开关的导电角度被称为180°导通型逆变电路。由半桥电路的特点及上述的控制规则可以得到在该电路中各开关的导通控制顺序，它们依次是：

每个状态持续60°。

由于负载接在半桥输出之间，所以，逆变电路的输出线电压可由两个半桥间的电压差得到

u u u bo ao ab -=

u u u co bo bc -=

u u u ao co ca

-=

图3.6 三相电压型逆变电路工作波形

如图3.6给出了u ab 得波形。u bc 、u ca 的波形与u ab 相同，只是相位各差了120°。

二、三点式牵引变流器

三点式牵引变流器电路结构如图3.7所示，它主要由以下几个部分组成：

图3.7 三点式牵引变流器原理图

（1）四象限整流电路和中间直流电压回路

由8个IGBT 组成两相整流桥，作用是将单相交流电变为直流电。2L ，2C 组成二次滤波装置。滤波电容d C 滤除整流后的电压波纹，并在负载变化时保持电压平稳。

当变频器通电时，瞬时冲击电流较大。为了保护电路元件，加限流电阻a R 。延时一段时间后，通过控制电路使开关JK 闭合，将限流电阻短路。

（2）三相逆变电路

逆变开关管组成三相逆变桥，将直流电逆变成频率可调的矩形波交流电。逆变管选择IGBT 。

（3）续流二极管

续流二极管的作用是：当逆变开关由导通状态变为截止时，虽然电压突变降为零．但由于电动机线圈的电感作用，储存在线圈中的电能开始释放，续流二极管提供通道，维持电流继续在线圈中流动。另外，当电动机制动时，续流二极管为再生电流提供通道，使其回流到直流电源。

在方波输出的逆变器中，续流二极管每一个周波中只流过一次，电流的有效值较小，因此按电流有效值来表示电流容量的二极管，其电流额定在方波输出的逆变器中约为主管容量的20%。在PWM 逆变器中，续流二极管轮流到通，其电流有效值与主管接近，但二极管电流额定的定义是正弦半波电流的平均值，因此续流二极管的电流额定是主管电流额定的1/3。

1.三点式四象限脉冲整流器及中间储能环节

1）三点式四象限脉冲整流器

四象限变流器是交直交传动电力机车的电源侧变流器，在牵引时作为整流器，在再生制动时作为逆变器。它在牵引或再生制动工况下都能达到3个指标: 保证直流中间环节的电压恒定；交流电网侧所取功率因数接近1；电网电流波形接近正弦。

传统的四象限变流器采用二点式(如德国的E120型机车)。从90年代以来国外电力机车上开始采用三点式四象限变流器(如瑞士的460型机车)。三点式四象限变流器电网电流波形更接近正弦， 比二点式四象限变流器具有更好的性能与可靠性。

（1）主电路结构的特点

图3.8为三点式四象限脉冲整流器的主电路结构简图。图中21d d C C 为支撑电容，2L 、2C 分别为2次谐波滤波支路电感和电容。其特点是:

图3.8 三点式四象限脉冲整流器的主电路结构简图

(2)直流中间环节电容被分成两部分， 以使开关K1与K2得到2/d U ，-2/d U ，0。 3 种电平， 分别用1，- 1， 0 表示。

(3)变流器包含两个理想的三点式开关K1、K2。

根据K1与K2所取开关状态的不同，A 、B 两点间的调制波s u 可以有9 种组合方式，如表1所示。

表3.2 三点式脉冲整流器的开关状态表

2）基本工作原理

图3.9为三点式四象限变流器主电路图。图8中开关K1、K2 的通断与图3.9中A 、B 两端桥臂各元件的通断情况参见附表。由表1可见， 在牵引或再生工况下， 除了s u = d U ，-d U 各对应1种导通回路以外， 2/d U ，-2/d U 各对应2种导通回路， 而s u = 0 则对应着

3 种导通回路。四象限变流器各桥臂元件的开关状态采用正弦调制波'1s u 与三角波相交的方

法， 则在A 、B 端可获得正弦脉宽调制的电压波形s u 。忽略N i 与s u 的高次谐波， 只考虑其基波1N i 与1s u ，则有N u =1N i Z +1s u 。调整1s u 的幅值和相位， 即可使1N i 在四个象限内随意变化， 使牵引时1N i 与N u 同相， 再生制动时1N i 与N u 反相， 功率因数接近1。这便是四象限变流器的基本工作原理。

图3.9 三点式四象限变流器主电路

3）调节过程

牵引工况：

设系统原稳定运行于A 点(参见图3.10) ，此时1N I 与N u 同相，两者的夹角H =0，功率因数为1。当负载增加时，直流中间环节电压d u 瞬时下降，1s u 的幅值下降，系统由A 点移至'A 点运行，导致H ='H >0(假定顺时针方向为正，下同) ，通过控制电路调整1s u 的幅值及相角s ， 可使'A 调整到''A 点， 此时1N I 恢复到与N u 同相，同时'

'OA >OA ， 输入电流1N I 增加。反之， 若负载减小， d u 瞬时上升，1s u 的幅值瞬时上升，系统由A 点移至'B 点运行，导致H =''H < 0， 通过控制电路调整1s u 的幅值及相角Ws ，可使'B 调整到''B 点，此时1N I 恢复到与N u 同相，同时''OB < OA ，输入电流1N i 减小。

图3.10 牵引工况

再生工况：

再生工况如图3.11所示。设系统原稳定运行于A 点，此时?1N I 与?

N U 反相，?==180θ?，1cos -=?。当再生反馈能量增加时，d U 瞬时上升，?1s U 得幅值瞬时上升，系统由A 点移至'B 点运行，将导致'θθ=<0。通过控制回路调整?1s U 的幅值∣?1s U ∣及s ?，可使'B 调整到''B 点；此时θ=1800 ，?1N I 与?

N U 反相，同时OA OB >''，表明反馈到电网的电流增加，以平衡再生反馈能量的增加。反之，若再生反馈能量减小时，d U 瞬时下降，?1s U 的幅值∣?

1s U ∣瞬时下降，系统由A 点移至'A 点运行，将导致''θθ=>0；通过调整?1s U 的幅值∣?1s U ∣及s ?，可使'A 调整到''A 点；此时?1N I 与?N U 反相，同时''OA

由以上分析可见，导致d U 瞬时上升的情况有两种，一是牵引工况负载减小，另一是再生工况反馈能量增加。前者要求s ?减小（s ?指绝对值，下同），而后者要求s ?增大。控制时为了使后续电压型逆变器稳定工作，需保持d U 稳定，故需采用电压闭环控制，通过求出d U 偏差的绝对值∣d U ?∣=∣d dref U U -∣，用以控制s ?。式中dref U 为基准值，d U 为实测值。牵引式d U dref U 。牵引工况负载减小时，∣d U ?∣下降，控制s ?使之减小；再生工况反馈能量增加时，∣d U ?∣上升，控制s ?使之增大。反之同理。

图3.11 再生工况

4)中间储能环节

三点式牵引变流器的中间储能环节和两点式牵引变流器的中间储能环节作用及选取方法相同。

2.三点式牵引逆变器

三点式逆变器的电路图如图3.12所示。其主电路采用两主管串联与中点带箝位二极管的方案，可使主管耐压值降低一半。

图3.12 IGBT 三点式逆变器

如图4.12所示，每相桥臂的四个主管有三种不同的通断组合，对应三种不同的输出电位。以A 相为例，1A V 与2A V 导通为模式1，接通P ，输出电压为d U /2；2A V 与3A V 导通为模式2，接通O ，输出电压为0；3A V 与4A V 导通为模式3，接通N ，输出电压为-d U /2。三点式逆变器要求主管1A V 与4A V 不能同时导通，并且1A V 和3A V ，2A V 和4A V 控制脉冲是互反的。此外，电压型逆变器中上述主管通断转换必须遵循先断后通则。

从一相的输出波形来看，它有两种工作方法：一种只有一块宽度可随控制角α调节的转矩脉冲波，或称为单脉冲方式，另一种是有多个不同脉宽的脉冲波组成，常称脉宽调制PWM 方式，如图3.13（a ）、（b ）所示。这两种输出电压波形的基波分量，前者可通过改变控制角α来调节，而后者用脉宽调制PWM 方式来改变。

图3.13 （a ）单脉冲方式 （b ）PWM 方式

图3.14所示为三相对称负载，当改变控制角α的单脉冲方式工作情况下，按逆变器原理分析，可以得到图14所示的与控制角α有关的对称负载上每相（如A 相）的输出电压1AO U 的波形，这些电压波形是由9种不同的以中间回路电压为单位（±32d U ，±21d U ，±3

1d U ，±61d U ，0）的电压中取值而组成的阶梯波，然而当控制角大于600时，1AO U 波形就变为不连续的脉冲波。

图3.14 与 有关的负载的相电压的波形

动车组牵引变流器冷却系统冷却方式研究

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

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

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(

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

CRH3型动车组牵引与控制特性分析

2 CRH3型动车组牵引与控制特性分析 2.1 CRH3动车组牵引系统组成部分 在CRH3动车组上装有四个完全相同且互相独立的动力单元。每一个动力单元有一个牵引变流器和一个控制单元，四个并联的牵引电动机以及一个制动电阻器单元。牵引零部件辅助设备所需的3相AC 440V60Hz 电流由动车组的辅助变流器单元提供。每个基本的动力单元主要包含以下关键器件： 1. 主变压器。主变压器设计成单制式的变压器，额定电压为单相AC 25kV 50Hz。变压器被布置在动车组没有驱动的变压器车车底，并且每一个变压器的附近都布置有一套冷却系统。主变压器箱体是由钢板焊接的，主变压器箱安装在车下，主变压器采用强迫导向油循环风冷方式。主变压器的次级绕组为牵引变流器提供电能。它使用一个电气差动保护、冷却液流量计和电子温度计对主变压器进行监控和保护。 2. 牵引变流器。牵引变流器采用结构紧凑，易于运用和检修的模块化结构。在运用现场通过更换模块可方便更换和维修。牵引变流器由多重四象限变流器、直流电压中间环节和逆变器组成，牵引变流器的模块具有互换性。 3. 牵引电机。动车组总共由16个牵引电机驱动，位于动力转向架上。牵引电机按高速列车的特殊要求而设计。具有坚固的结构，优化重量，低噪音排放，高效率和紧凑设计的特征。四极三相异步牵引电机按绝缘等级200 制造。牵引电机是强迫风冷式。牵引电机使用的是牵引变流器的电压源逆变器供电，变频变压( VVVF) 调速运行方式。 4. 其他部件。动车组其他牵引系统部件还包括牵引电机通风机、过压限制电阻等。某些零部件被设计成即使出现故障也能在小幅度减少或不减少性能的情况下运行。 CRH3型动车组采用交-直-交传动方式。以交流异步感应电动机作为牵引电机的高速动车组适宜采用再生制动方式。制动时它将交流电动机做为发电机使用，从而产生制动力矩，并将其所发出的电能反馈回电网。在所有的制动方式中，再生制动是唯一向电网反馈能量的制动方式，同电阻制动相比，减少了庞大而笨重的制动电阻，同时免去了一整套通风冷却装置。目前国外大多数动车均采用了

牵引变流器行业实施方案

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，

高速动车组牵引变流器热容量

2011年10月电工技术学报Vol.26 No. 10 第26卷第10期TRANSACTIONS OF CHINA ELECTROTECHNICAL SOCIETY Oct. 2011 高速动车组牵引变流器热容量 刘建强郑琼林郭超勇游小杰 （北京交通大学电气工程学院北京 100044） 摘要在分析高速动车组牵引变流器冷却系统结构及工作原理的基础上，利用ANSYS软件构建了冷却系统中空气—水热交换器的有限元仿真模型，对热交换器温度场及空气流场进行了仿真研究；为了验证更高运行速度下高速动车组牵引变流器冷却系统能否满足散热需求，设计并搭建了牵引变流器热容量测试平台，利用该测试平台在武广客运专线对CRH3型高速动车组牵引变流器温升参数及冷却系统通风量进行了动态测试研究。试验结果表明在高速运行工况下，牵引变流器冷却系统进风量将减小，但CRH3型高速动车组牵引变流器冷却系统仍然能满足动车组以330km/h高速持续运行的要求，试验测试结果验证了仿真结果的正确性。在国内首次对高速动车组牵引变流器热容量进行了实车测试研究，为新一代时速380km/h高速动车组的设计奠定了一定的理论和实践基础。 关键词：高速动车组牵引变流器流量测量温升 中图分类号：TK414.2；TM922.32 Thermal Capacity of Traction Converter of High Speed Electric Multiple Units Liu Jianqiang Trillion Q. Zheng Guo Chaoyong You Xiaojie （Beijing Jiaotong University Beijing 100044 China） Abstract Based on the structure parameter and operating principle of the cooling system of traction converter for high-speed electric multiple units (EMUs), a finite element model of air heat exchanger is built. Then the simulation including temperature field and fluid field is done. In order to verify the ability of the cooling system, a thermal capacity test rig for the traction converter is built. With the test rig, the temperature rise of traction converter and supply air volume of cooling system are measured in Wu-Guang high speed railway. The results show that when the high speed EMUs running in high speed, the supply air volume of cooling system will decrease, and the cooling system of traction converter for CRH3 EMUs can meet the requirements when the train continuous running in 330km/h. The simulated results are verified by the test results. The test and investigation on the thermal capacity of traction converter for high speed EMUs are firstly developed in China which makes a contribution to the design of the new generation high speed EMUs. Keywords：High-speed electric multiple units, traction converter, flow measurement, temperature rise 1引言 随着京津城际铁路和武广客运专线的开通运营，我国高速铁路的建设进入了高速发展期。到2012年我国将建成高速铁路7000km，同时作为首条连接我国最大两个城市群的高速客运通道—京沪高速铁路，将在2011年率先建成并投入运营。京沪高速铁路为我国的高速动车组提供了一个广阔的舞台，同时也提出了更高的要求（最高运营速度380km/h）。 国家863计划资助项目（2009AA110303）。收稿日期 2010-11-09 改稿日期 2011-03-10

牵引变流器

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

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

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

CRH2型动车组牵引传动系统工作原理及控制

CHR2型动车组牵引传动系统工作原理及控制 CRH2型动车组牵引传动系统设备配置及工作原理 概论 牵引传动系统是CRH2型高速动车组的动力来源。整个系统动力均匀分布于整列动车组的四个基本单元之中，形成了一个完整的组合的动力源。巨有牵引功率大、启动平稳、快速快捷、有效抑制空转和滑行保护到位等特性，并与多个系统连锁控制，实现运行平稳，多级调速和准确停车。 一、牵引传动系统的组成 CRH2型高速动车组以四动四托为编组，其中2，3，6，7号车为动车，1，4，5，8号车是拖车，配备两个牵引系统，首尾两车各设有司机室可双向行驶。正常情况下两个牵引系统均工作，当某一系统发生故障时可自动切断故障源继续行驶。 CRH2型高速动车组采用动力分散交流传动模式，主要有受电弓，牵引变压器，脉冲整流器，中间环节，牵引变流器，牵引电动机，齿轮传动等组成。

二、牵引传动系统的主要设备配置 2.1：车顶设备配置 各车辆间的主电路均采用高压电缆和高压电缆连接器连接。高压电缆连接器分为直线型，5度倾斜型，T型等几种，通过这些高压电缆连接器接通高压电缆。供电设备配置在4，6号车前部车顶，主要有受电弓和接地保护开关等。 2.2：车底设备配置 动车组牵引传动系统车底设备主要有网侧高压电气设备，牵引变压器，牵引变流器，牵引电动机等设备组成。全列共计2台牵引变压器，4台牵引变流器，16台牵引电动机。牵引变压器位于2，6号车底，牵引变流器和牵引电动机皆配置在2，3，6，7号车底。 三、动车组牵引传动系统主要设备 3.1：受电弓 动车组受电弓是从接触网获得电能的主要设备，也是动车组主电路的高压设备之一。受电弓主要通过列车运行时压缩空气进入升弓装置气囊升起受电弓，使受电弓滑板与接触线接触而获电；绛弓时排出 3.2

牵引变流器

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

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

(任务书)IGBT在地铁车辆牵引变流器中的应用及维护检修

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

城市轨道交通牵引供电系统

1牵引供电系统：从主降压变电站（当它不属于电力部门时）及其以后部分统称“牵引供电系统” 2杂散电流：绝大多数电力牵引轨道交通线路是以走行轨为其回路的，由于钢轨大地之间不是绝缘的，因此回流电流必有部分经大地回牵引所，这部分电流因土壤的导电性质，地下管道位置不同，可以分布很广，故称杂散电流。 3.GIS：六氟化硫全封闭组合电器，它是在六氟化硫断路器的基础上把各种控制保护电器全部封装的组合电器设备。 4远动控制：又称遥控即在远离变电所（执行端）的电气设备进行控制。 5距离控制:即在主控制室内对变电所的一次设备集中进行控制监测，开关位置信号-中央信号以及继电保护装置等都配置在主控制室的屏台上，便于监视和管理运行。 6安装接线图：为二次设备的制造安装或调试检修而专门绘制的安装图 7二次原理图：也称归总式原理图，用来表示二次设备中的监视仪表，控制与信号，保护和自动装置等的工作原理图。 一．简述断路器的主要功能？答：断路器又叫高压开关，断路器不仅可以切断和闭合高压电路的空载电流和负载电流，而且，当系统发生故障时，它与保护装置相配合，可以迅速地切断故障电流，以减少停电范围，防止事故扩大，保证系统的安全运行。 二．简述地铁动力照明结构及功能？答： 三．简述直流牵引所的保护？答： 四．接触网设计过程中应满足什么要求？答：1.接触网 悬挂应弹性均匀高度一致， 在高速行车和恶习的气象 条件下，能保证正常取。2. 接触网结构应力求简单，并 保证在施工和运营检修方 面具有充分的可靠性和灵 活性。3.接触网寿命应尽量 长，具有足够的耐磨性和抗 腐蚀能力。4.接触网的建设 应注意节约有色金属及其 他贵重材料，以降低成本。 五．简述地面架空接触网组 成及功能？答：架空式接触 网由接触悬挂，支撑装置， 支柱与基础设施几大部分 组成。接触悬挂是将电能传 导给电动车组的供电设备。 支持装置用来支持悬挂，并 将悬挂的负荷传递给支柱 和固定装置。支柱与基础用 以承受接触悬挂和支撑装 置所传递的负荷（包括自身 重量），并将接触线悬挂固 定在一定高度。 六．简述地下迷流防护措 施？答：在电力牵引方面： 提高供电电压，减小牵引所 距离，采用双边供电，减小 钢轨电阻，增加回流线减少 回流电阻，增加到道泄漏电 阻，定期检测。在埋设金属 管方面:尽量远离，在金属表 面或接头处采用绝缘，采用 防电蚀电缆线路，在电缆上 包铜线套钢管，在地下管道 涂沥青包油毡，设排流装 置。 七．牵引变电所计算需要的 参数有那些？答：1.馈电线 及牵引变电所的平均电流， 有效电流，最大电流；2.电 动车辆或机车在供电区段 内运行时的平均电压损失 及最大电压损失；3.接触网 中平均功率损失等 八．高压控制电路构成及作 用？答：主要由控制元件， 中间放大元件与继电器以 及操作机构等几部分组成。 1控制元件：运行人员用来 发出开关跳，合闸操作命令 的操作按钮。2 中间放大元 件与继电器：将控制元件的 操作命令转化成高压开关 的电磁操作机构所需要的 大电流。3操作机构;直接对 高压开关进行分，合闸操 作。 九．电气主接线的要求是？ 答：可靠性:保证在各种运行 方式下，牵引负荷以及其他 动力的供电连续性。灵活 性：在系统故障或变电所设 备故障和检修时，能适应调 度的要求，灵活便捷迅速地 改变运行方式，且故障影响 的范围最小。安全性：保证 在进行一切操作切换时，工 作人员和设备的安全以及 能在安全条件下进行维护 检修工作。经济性应使主接 线投资与运行费用达到经 济合理。 十．简述断路器控制回路的 要求？答;1高压开关的合 跳闸回路是按短路通过大 电流脉冲来设计的。操作或 自动合跳闸完成后，应迅速 自动断开跳合闸回路以免 烧损线圈。2控制回路应能 在控制室由控制开关控制 进行手动跳合闸，又能在自 动装置和继电保护作用下 自动合闸或跳闸，同时能由 远方调度中心发送控制命 令进行跳合闸。3应具有高 压开关位置状态的信号，事 故跳闸与自动合闸的闪光 信号。4.具有防止断路器多 次合跳闸的“防跳”装置。 5.采用液压和气压操作的机 构，跳合闸操作回路中应分 别设有液压和气压闭锁，在 低于规定标准压力情况下， 闭锁操作回路。断路器和隔 离开关配合使用时，应有防 误操作的闭锁措施。6.对跳 合闸回路及其电源的完好 性，应能进行监视。