第43卷第11期时代农机2016年11月V o l.43N o.11TIMES AGRICULTURAL M ACH INERY N o v.2016
HXD1C型电力机车四象限整流器工作过程
尹凤伟
(吉林铁道职业技术学院，吉林吉林132002)
摘要：HXD1C型电力机车交流牵引传动系统主要包括各高压设备、主变压器、牵引变流器、牵引电机及相应控制 系统。其中，牵引变流器是电力机车传动级控制的核心部件，其功能是实现将工频电网中25kV的交流电通过变频变压 控制，变换为适合于交流电力机车运行要求及频率可变的交流电。
关键词：牵引变流器；电力机车；四象限整流器
中图分类号:TM46 文献标识码:A文章编号:2095-980X(2016)l l-0026-01
Working Process of Four Quadrant Rectifier of Rype HXD1C Locomotive
YIN Feng-wei
(Jilin Railway Vocational and Technical College，Jilin，Jilin132002，China)
Abstract:Type HXD1C locomotive ac traction drive system mainly includes high voltage equipment，main transformer，trac-tion converter，traction motor and the corresponding control system.Among them，the traction inverter is the core component of electric locomotive transmission level control，whose function is to realize the25kv ac power grid of power frequency through fre-quency conversion variable pressure control，transformed into alternating current suitable for AC electric locomotive operation re-quirements and variable frequency.
Key words:traction converters；electric locomotive；four quadrant rectifier
牵引变流器主电路采用交一直一交结构，由电源侧 整流器和电机侧逆变器两部分组成，中间直流电路采用大容 量支撑电容储能的电压型结构，保证了两侧变流器(整流和逆 变）能够在互不干扰的情况下工作。整流器采用四象限整流 器，有利于提高机车的功率因素，减少谐波电流分量。逆变器 采用单轴控制，当某一轴出现故障时，可以将其隔离，只损失 部分牵引力，有利于机车运用。中间直流回路连接有二次谐振 电路、过压保护电路和接地检测电路等。此外，控制系统还采 用了直接转矩控制技术、再生制动技术、TCN网络技术等先 进的控制技术。
1多重四象限整流电路
牵引变流器的功能和状态参数均由TCU监控和保护。机 车在牵引工况时，变流器将主变压器次边绕组上的单相交流 电转变成驱动牵引电机所需的变压变频三相电。制动工况时，牵引电机处于发电工况，变流器将电机发出的电能反馈给电 网。以第一个主电路单元为例说明变流器主电路的工作原理。牵引变压器牵引绕组a1原x1输人电压首先经由KM4 R1组成的充电回路对直流回路的支撑电容充电，充电完成后闭 合短接接触器KM1牵引工况时单相工频电网电压经四象限
PWM整流器整流为1800V直流电压。再经逆变器逆变为三 相VVVF电压供给牵引电机，再生制动工况时牵引电机发出 的三相电压经整流，逆变后通过牵引变压器，受电弓反馈回电 网，电抗器L1和C3~C8组成二次谐振回路。用于滤除四象限 PW M整流器输出的二次谐波电流RCH1为过压斩波电阻，用于直流回路的过电压抑制R4用于将支撑电容上的电压放 至安全电压以下;R8、R9为直流分压电阻、中点接地，用于变 收稿日期=2016-10-088
作者简介:尹凤伟（1986-)，女，讲师，主要研究方向：电力机车和动车 组。
A代^WI
biiisggag^iau-l 流器主电路接地检。
2四象限整流器工作过程
在牵引变流器中，四象限整流器设计成变流器模块的形 式。变流器模块(以下简称模块)集成了 IGBT元件、水冷散热 器、温度传感器、门控单元、门控电源、脉冲分配单元、支撑电 容器、低感母排等部件。模块上IGBT元件之间及与支撑电容 的连接使用低感母排，减少了线路上的杂散电感，省去了吸收 电路，使电路更为简洁可靠。脉冲分配单元与门控单元间的信 号传输通过光纤实现，解决了高压隔离问题，提高了模块的抗 干扰性能。四象限整流器在牵引工况下进行交一直变换，将 来自牵引变压器的单相交流输人电压转换为直流电压，为中 间电路提供电能;在再生制动工况时，通过中间直流电路进行 直—
—交变换，将电能回馈电网。
四象限整流器是在牵引工况及制动工况下，电压和电流 间的相位角完全是可调节的。通过对电压和电流间的相位角 控制，能够在全部四象限内工作，从而实现能量的双向流动，如图1所示。
图1四象整流电路图原理
采用IGBT作为开关器件的四象限整流器，由高运算粗 粒能力的DSP产生PWM脉冲进行控制。当电机工作在电动 状态的时候，整流控制单元控制整流侧IGBT的开关和通断。IGBT的开通与断开与输人电抗器共同作用产生了与输人电 压相位一致的正弹性弦电流波形，这样就消（下转第28页
）