交直传动电力机车主电路

电力机车和电动车组传动方式的分类及特点电力机车和电动车组的传动方式按照供电电源的性质及所采用的牵引电动机的不同，理论上可以分为直-直流传动、交-直流传动、交-直-交流传动、交-交流传动和直-交流传动等。

1.直-直流传动方式直-直流传动方式就是使用直流电源供电、直流牵引电动机驱动的传动方式，结构示意图如图1。

受电器从接触网或者第三轨上获取电能，通过直流电压调节装置对直流电压进行调节，从而达到调节直流(脉流)牵引电动机转速和转矩的目的。

图 1 直-直流传动方式示意图调压装置可以是：（1）电阻器：特点是简单、可靠。

维修方便，对使用和维护工人技术要求低。

但是电阻调速是有级的，调速过程中电阻器有能耗，能量损失大，调速性能差，在大功率场合长期调速运行，不仅损失的能量很大，还可能引起地铁隧道或周围环境温度升高。

（2）斩波器：用大功率电力电子器件构成，特点是效率高，调速性能好。

直-直流传动方式的主要特点是调速简单方便，但是直流供电电压低限制了其应用场合，并且直流牵引电动机体积大、维护工作量大、经济性能指标差。

早期的工矿电机车、城市有轨电车、无轨电车和地铁动车大多采用直-直流传动方式。

此外直流电流的回流会对线路周围的金属结构产生电蚀。

2. 交-直流传动方式交-直流传动方式就是使用交流电源供电、直流牵引电动机驱动的传动方式，结构示意图如图2。

受电器从接触网获取交流电能，通过整流调压装置对输出直流电压进行调节，从而达到调节直流牵引电动机转速和转矩的目的。

图2 交-直流传动方式示意图交-直流传动方式是我国电力机车长期使用的一种电力机车传动方式，国产韶山（SS）系列和进口的6K、8K电力机车等均采用这一传动方式，这些机车的主要差别在于调压整流方式和控制方式的不同。

这种传动方式的主要特点是接触网采用单相交流供电，可以大大提高电网的供电能力，减少牵引变电所的数量。

从技术上看，其缺点主要是因为采用直流牵引电动机所引起的。

3. 交-直-交流传动交-直-交流传动方式就是使用交流电源供电，中间经过降压整流变成直流，然后再将直流逆变成为频率和电压幅值可调的交流电，驱动交流牵引电动机的传动方式。

SS6B型电力机车SS6B电气线路第一节主电路一、SS6B型电力机车主电路的特点1．传动形式采用交一直传动方式，驱动为串励式脉流牵引电动机，调速特性控制较简单。

2．牵引电动机供电方式采用转向架独立供电方式，即一个转向架3台牵引电机并联，由一台主整流器供电。

全车鹏个3轴转向架，具有两台独立的无级调压相控主整流器。

此方式使电路、控制和结构比较简单，在运用上有一定的灵活性，当一台主整流器故障时，可切除一台转向架3台电机，机车保留l／2牵引能力，实现机车故障运行；前后两个转向架可进行各架轴重转移电气补偿，即对前转向架减荷后转向架增荷，以充分利用粘着，发挥最大牵引能力；实现以转向架供电为基础的电气系统单元化供电系统，装置简单。

3．整流调压电路方式SS6B型电力机车主电路采用不等分三段半控桥整流调压电路，即一段1/2U0桥、二、三段1／4U0桥的电路结构。

4．电制动方式机车电制动采用加馈电阻制动，每节车6台牵引电机主极绕组串联，由一台励磁半控桥式整流器供电。

每个转向架上的3台牵引电机电枢与各自的制动电阻串联后，并联在一起，再与相应的主整流器构成串联网路。

与常规电阻制动相比，加馈电阻制动的特点，是在低速区通过主整流器加馈注人制动电流的办法维持电制动力，可将最大制动力调速范围延仲至10km／h，能较方便地实现恒制动力控制，简化了主电路和控制电路。

5．测量系统机年全部采用霍尔传感器检测直流电流与直流电压信号。

其优点：一是实现直读仪表、过载保护及反馈控制三位合一，并可提高系统的控制精度；二是主电路强电系统与控制电路弱电系统实现电隔离，以利机车设备安全和乘务员人身安全；三是使司机台仪表接线插座化，便于保养和维修。

网压25 k V测量使用25000 V／100 V交流电压互感器，能直接测量接触网供电电压。

6．保护系统采用双接地继电器保护，每一台转向架电气供电回路单元各接一台主接地继电器，以利于查找和处理接地故障。

7．为提高机车功率因数和改善通讯干扰，机车设有PFC功率因数补偿装置。

主电路分析一. 主电路的特点SS9型电力机车主电路如附图1所示。

电路具有以下特点：1. 主传动型式——采用交-直传动和串励式脉流牵引电动机，调速特性控制简单。

2. 整流调压与磁场削弱——采用三段不等分半控整流桥无级调压，其中一段占1/2 的整流电压，另两段占另1/2 的整流电压。

前者用于低速区，而后者用于高速区，以提高高速区的功率因素。

机车采用晶闸管分路来达到无级磁场削弱，可提高列车高速运行时的平稳性。

机车在整个调速区间均是无级的。

3. 电制动方式——电制动采用加馈电阻制动，在低速区可以有较大的制动力。

4. 牵引电动机供电方式——采用转向架独立供电方式，即每台转向架有三台并联的牵引电动机，由一组整流器供电。

优点是当一台转向架的整流电路故障时，可保持1/2 的牵引能力，实现机车故障运行；前后两个转向架可进行各架轴重转移电气补偿，即对前转向架减荷后转向架增荷，以充分利用黏着，发挥最大牵引能力；实现以转向架供电为基础的电气系统单元化供电控制系统，装置简单。

5. 测量系统——直流电流和电压的测量均采用霍尔传感器，交流电流和电压的测量采用交流互感器，使高压电路与测量控制系统隔离，以利与司机安全，并且使控制、测量、保护一体化，同时提高了控制精度。

6. 保护系统——机车采用双接地保护，每一台转向架电气回路单元各接一台主接地继电器，以利于查找接地故障。

二. 主电路的构成（一）网侧电路网侧电路见图3-1。

其主要功能是由接触网取得电能，因而属于25KV 电路。

网侧电路又称高压电路，在主变压器绕组AX 的 A 侧为高压部分，主要设备有受电弓 1 ~2AP 、高压隔离开关17QS、18QS、真空断路器4QF、高压电压互感器6TV、高压电流互感器7TA、避雷器5F、主变压器的高压绕组AX。

低压部分有：电流互感器9TA、网压表103PV、104PV、电度表105PJ、自动开关102QA、接地碳刷110E~160E 及变压器100TV。

交-直-交型电力机车网侧谐波对牵引变电所的影响及改进获奖科研报告关键词：交直交，电力机车;牵引供电;谐波引言近年来，我国电气化铁路建设进入了高速发展阶段，交流传动的电力机车将逐步成为我国高速铁路和重载线路的主力车型，其核心是“交-直-交”型传动系统，其主电路拓扑和控制方式与传统的韶山系列交直电力机车有着明显不同，因此具有高功率因数、可实现能量的双向流动等优点，但谐波特性也有较大差别。

由于谐波特性的改变，这些新型动车组及机车与已有牵引供电系统存在匹配问题，我国对于交直交型电力机车谐波问题的研究尚处于起步阶段，为便于诸如神朔铁路等重载铁路的牵引供电系统的稳定，因此有必要对不同类型的电力机车的谐波特性进行实测和对比分析。

在国铁工程试验和机车运行效果表明，新型电力机车陆续发生一些故障，如：牵引变电所交直流屏上的充电模块出现烧损、牵引变电所电容器组过电压跳闸、电力机车RC阻容烧损、电磁干扰引起牵引变电所继电保护误动作等。

通过对神朔铁路府谷牵引变电所和陇海线华山变电所进行谐波测试、电容器组过电压跳闸前后的专题等测试工作，获得了交-直-交电力机车的谐波频谱、电铁谐波的特性、变电所无功动态补偿装置的补偿效果等资料。

本文简要介绍SS4G型交直、HXD型交直交电力机车的谐波特性及其对牵引供电系统的影响，并针对运行中出现的故障研究提出了技术改进措施。

1 交-直型和交-直-交型电力机车模型1.1 交直型电力机车主电路拓扑结构以韶山4改进型电力机车为例（以下简称SS4G型电力机车），主电路采用大功率晶闸管与二极管组成的不对称经济半控桥式整流电路（不等分三绕组，三段半控桥式整流调压电路）。

机车传动采用传统的直流传动方式，牵引电机为串励脉流牵引电动机。

机车基本特性和参数参见文献[1] ，主电路如下图1所示。

1.2 交直交型电力机车主电路拓扑结构HXD1、HXD2、HXD3型大功率电力机车的整流部分采用的是两电平4象限变流器，其主电路如图1所示。